Ensayo de transistores. El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer-resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se les encuentra prácticamente en todos los electrodomésticos de uso diario y existen una gran variedad de modelos. Un BJT (Transistor de unión bipolar) se constituye de tres regiones: base, colector y emisor y tiene dos uniones pn, la unión base-emisor y la unión basecolector, a gran escala podemos decir que la región de la base es muy delgada y esta levemente dopada comparada con las regiones colector y emisor. El término bipolar viene de que la corriente en un BJT se compone tanto de electrones libres como huecos. Los dos tipos de transistor de unión bipolar son el npn y el pnp. Como operación básica, podemos decir que los BJT pueden actuar como amplificador si la unión base-emisor esta polarizada en directa y la unión basecolector están polarizada en inversa, a esto se le llama polarización en directainversa. Curiosamente los transistores tienen 3 corrientes diferentes: Corriente de emisor (IE), corriente colector (IC) y corriente de base (IB), esta última es pequeña comparada con la de emisor y colector. La beta de cd y la alfa de cd son dos parámetros importantes para analizar un circuito BJT. La ganancia de corriente de cd de un transistor es el cociente de I C entre IB y se expresa como βCD, sus valores típicamente van desde menos de 20 hasta varios cientos. Como dato, cabe destacar que β CD normalmente aparece como hFE en las hojas de datos del transistor. La relación de IC a IE se llama α CD. Los valores en general van desde 0.95 hasta 0.99. Desafortunadamente, existe variación en βCD con la temperatura y también de un transistor a otro del mismo tipo, esto causa que no se puedan estandarizar valores y obliga a revisar datos técnicos de los transistores que se utilizan en el campo laboral. La amplificación es la acción de incrementar la amplitud de una señal eléctrica y es una de las propiedades más importantes de un transistor. Cuando un transistor está polarizado en directa o en inversa, la ganancia de voltaje depende de la resistencia interna del emisor y de la resistencia externa del colector. Las resistencias internas de un transistor están representadas por una r minúscula. Para que podamos calcular la ganancia de voltaje debemos realizar el cociente del voltaje de salida entre voltaje de entrada. Además de la amplificación, podemos utilizar los BJT para aplicaciones de conmutación o interrupción es por ello que hoy en día muchos circuitos digitales lo utilizan como interruptor. Podemos operarlo como interruptor electrónico en corte y saturación, Cuando decimos que está en corte es porque
ambas uniones pn están polarizadas en inversa y en esencia no existe corriente en el colector, pudiésemos decir que idealmente se comporta como interruptor abierto entre el colector y el emisor. En cuanto a saturación, es cuando ambas uniones pn están polarizadas en directa y la corriente de colector es máxima, idealmente se comporta como interruptor cerrado. Otros dispositivos, además del BJT, son los transistores de efecto de campo (JFET) que es un dispositivo controlado por voltaje en el cual un voltaje particular define las condiciones de operación. Constan de tres terminales: Fuente, compuerta y drenaje. También tenemos los transistores de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET) pueden ser tipo enriquecimiento o empobrecimiento: En el MOSFET de empobrecimiento es posible regular el ancho del canal, de esta forma presenta una región activa en donde la salida es proporcional a la entrada (la compuerta gradúa el ancho del canal, lo que lo convierte en un amplificador casi ideal ya que tiene alta impedancia de entrada y baja de salida mientras que el MOSFET de enriquecimiento actúa como un interruptor (la compuerta no gradúa el canal, solo lo abre o lo cierra); actualmente debido a la tendencia digital son los más comunes. Existen también los transistores de monounión (UJT) que son dispositivos que absorben poca potencia en condiciones de operación normales, son una gran ayuda en el esfuerzo continuado de diseñar sistemas relativamente eficientes. Algunos dispositivos más elaborados son los SCR y los TRIAC; Un SCR puede ser encendido con una corriente de compuerta cero aplicando simplemente suficiente voltaje a través del dispositivo. Sin embargo, cuanta más alta sea la corriente de compuerta, menor será el voltaje de polarización requerido para encender el SCR. Una función de un TRIAC es la capacidad de controlar la potencia de ca suministrada a la carga encendiéndose y apagándose durante las regiones positiva y negativa de la señal senoidal de entrada. Algunos dispositivos optoelectrónicos son el diodo emisor de luz y los fotodiodos (emisor y detector de luz respectivamente). Tenemos los fototransistores que son similares a los BJT. En un fototransistor, la luz incidente produce corriente en la base, son dispositivos que pueden llegar a tener dos o tres terminales de conexión. Un optoacoplador se compone de un LED y un fotodiodo o fototransistor, se utilizan principalmente para aislar circuitos eléctricamente. Hoy en día existen muchos tipos de encapsulados de transistores que utilizan plástico, metal o cerámica. Estos diversos tipos de encapsulados varían de acuerdo a las aplicaciones, por ejemplo los transistores de potencia cuentan con pernos de montaje o disipadores de calor, los transistores de baja y mediana potencia vienen en cajas de metal o plástico y los transistores de radiofrecuencia cuentan con formas inusuales diseñados para optimizar parámetros de alta frecuencia. En trabajos de electrónica es fundamental contar con la capacidad de identificar fallas en circuitos y aislarlas a un solo componente, en este caso es
mejor revisar un transistor en el circuito antes de quitarlo ya que existen fallas comunes en circuitos con transistor, como lo son: uniones abiertas, valor bajo de βCD, corriente de fuga excesiva y aberturas y cortos externos en la tarjeta del circuito. La importancia que tienen los transistores se ve reflejado en la variedad de sus aplicaciones: rectificador, amplificador, oscilador, conmutador, etc. Prácticamente se encuentran en radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, móviles, etc.
Ensayo del diodo. El dispositivo electrónico que se presentará se denomina diodo. Es el más sencillo de los dispositivos semiconductores, pero desempeña un papel vital en los sistemas electrónicos, con sus características que se asemejan en gran medida a las de un sencillo interruptor. Se encontrará en una amplia gama de aplicaciones, que se extienden desde las simples hasta las sumamente complejas, por esto mismo existen varios modelos de diodos. La “flecha” en el símbolo apunta en la dirección de la corriente convencional (opuesta al flujo de electrones). Circuito equivalente del diodo: Un circuito equivalente es una combinación de elementos apropiadamente seleccionados para que representen mejor las características terminales reales de un dispositivo o sistema en una región de operación particular. El resultado es una red que se puede resolver con técnicas tradicionales de análisis de circuito. Modelo ideal: es la aproximación menos precisa y puede ser representado por un interruptor simple. Cuando el diodo está polarizado en directa, actúa idealmente como un interruptor cerrado, el diodo está polarizado en inversa, idealmente actúa como un interruptor abierto (apagado). y la corriente de polarización en inversa se desprecian, este modelo es adecuado en la mayoría de las situaciones de solución de fallas cuando se está tratando de determinar si el diodo está trabajando apropiadamente. Modelo practico del diodo: Cuando el diodo está polarizado en directa, equivale a un interruptor cerrado en serie con una pequeña fuente de voltaje equivalente (VF) igual al potencial de barrera (0.7 V). Esta fuente de voltaje equivalente representa el potencial de barrera que debe ser excedido por el voltaje de polarización antes de que el diodo conduzca y no sea una fuente de voltaje activa. Modelo completo del diodo: es la aproximación más precisa e incluye el potencial de barrera, la pequeña resistencia dinámica de polarización en directa y la gran resistencia interna de polarización en inversa. Cuando el diodo está polarizado en directa, actúa como un interruptor cerrado en serie con el voltaje de potencial de barrera equivalente y la pequeña resistencia dinámica de polarización en directa. Los diferentes modelos del diodo nos permiten analizar el comportamiento diferentes circuitos eléctricos con ciertas características, el funcionamiento del diodo nos ayuda proteger nuestro de descargas y/o disminución de voltaje.
