ENSAYO SOBRE TRANSISTORES INTRODUCCION En este trabajo se pretende realizar un resumen acerca algunos de los tipos de transistores Existentes, en cuanto a sus características, su principio de funcionamiento, sus modos de Conexión más comunes y las aplicaciones de los más usados en electrónica como el caso de Los transistores bipolares, Transistor Transistor de efecto campo (ET!, (ET!, el fototransistor fototransistor etc" etc" TRANSISTORES El transistor es un dispositi#o electrónico semiconductor $ue cumple funciones de %mpli&cador, oscilador, conmutador o recti&cador' El trmino )transistor) es la contracción en *ngls de transfer resistor ()resistencia de transferencia)!' %ctualmente se los encuentre +rácticamente en todos los enseres domsticos de uso diario radios, tele#isores, -rabadoras, reproductores de audio y #ídeo, .ornos de microondas, la#adoras, automó#iles, E$uipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, *mpresoras, lámparas /uorescentes, e$uipos de rayos 0, tomógrafos, ecógrafos, 1eproductores mp2, celulares, etc' 3ienen a sustituir a las antiguas #ál#ulas termoiónicas de tres electrodos o tríodo, el Transistor Transistor bipolar fue in#entado en los Laboratorios 4ell de EE' 55' En diciembre de 6789 por :o.n 4ardeen, ;alter ley, $uienes fueron -alardonados con el +remio ?obel de ísica en 67@A' -racias a ellos fue posible la Construcción de receptores de radio portátiles llamados comBnmente )transistores), Tele#isores $ue se encendían en un par de segundos, tele#isores en color''' %ntes de %parecer los transistores, los aparatos a #ál#ulas tenían $ue trabajar con tensiones bastante %ltas, tardaban máss de 2 segu má segund ndos os en em empe peza zarr a func funcio iona nar, r, y en ning ningBn Bn ca caso so podí podían an uncionar a pilas, debido al gran consumo $ue tenían' El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio! y tres partes dopadas arti&cialmente arti&cialmente (Contaminadas (Contaminadas con materiales especí&cos en cantidades especí&cos! $ue forman dos 5niones bipolares, el emisor $ue emite portadores, el colector $ue los recibe o recolecta y la Tercera, $ue está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dic.os portadores (4ase!' % diferencia de las #ál#ulas, el transistor es un dispositi#o controlado por corriente D el $ue se obtiene corriente ampli&cada' En el diseFo de circuitos a los transistores se les Considera un elemento acti#o, a diferencia de los resistores, capacitores e inductores $ue son Elementos pasi#os' =u funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica' e manera simpli&cada, simpli&cada, la corriente $ue circula por el )colector) es función ampli&cada de la Gue se inyecta en el )emisor), pero el transistor sólo gradBa la corriente $ue circula a tra#s e sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la )base) para
$ue circule La carga por el )colector), segBn el tipo de circuito $ue se utilice' El factor de ampli&cación Logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina 4eta del transistor'
Htros parámetros a tener en cuenta y $ue son particulares de cada tipo de transistor son Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de 4ase Emisor, de Colector 4ase, +otencia Iáxima, disipación de calor, frecuencia de trabajo, y #arias tablas donde se gra&can los istintos parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión 4ase Emisor, corriente de Emisor, etc' Los tres tipos de es$uemas básicos para utilización %nalógica de los transistores son emisor comBn, colector comBn y base comBn'
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Modelos posteriores al transistor descrito
El transistor bipolar (transistores ET, IH=ET, :ET, CIH=, 3IH=, etc'! no utilizan la corriente $ue se inyecta en el terminal de )baseJ para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de +uerta o reja de control y gradBa la conductancia del canal entre los terminales de uente y renador' e este modo, la corriente de salida en la carga conectada al renador (! será unción ampli&cada de la Tensión presente entre la +uerta (-ate! y uente (=ource!' =u uncionamiento es análogo al del tríodo, con la sal#edad $ue en el tríodo los e$ui#alentes a +uerta, renador y uente son 1eja, +laca y Cátodo' Los transistores de efecto de campo, son los $ue .an permitido la integración a gran escala Gue disfrutamos .oy en día, para tener una idea aproximada pueden fabricarse #arios miles e transistores interconectados por centímetro cuadrado y en #arias capas superpuestas
istintos encapsulados de transistores' Los transistores de unión (uno de los tipos más básicos! tienen 2 terminales llamados 4ase, Colector y Emisor, $ue dependiendo del encapsulado $ue tenga el transistor pueden estar istribuidos de #arias formas'
TIPOS DE TRANSISTORES Existen #arios tipos $ue dependen de su proceso de construcción y de las aplicaciones a las Gue se destinan' %$uí abajo mostramos una tabla con los tipos de uso más frecuente y su =imbología
Transistor bipolar de unión (4:T! Transistor de efecto de campo, de unión (:ET! Transistor de efecto de campo, de metal oxido =emiconductor (IH=ET! ototransistor
TIPOS DE TRANSISTOR •
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Transistor de punta de contacto' +rimer transistor $ue obtu#o ganancia, in#entado en 6789 por :' 4ardeen y ;' 4rattain' Consta de una base de germanio sobre la $ue se %poyan, muy juntas, dos puntas metálicas $ue constituyen el emisor y el colector' La Corriente de emisor es capaz de modular la resistencia $ue se )#e) en el colector, de %.í el nombre de )transfer resistor)' =e basa en efectos de super&cie, poco conocidos En su día' Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano!, frágil (un golpe podía esplazar las puntas! y ruidoso' =in embargo con#i#ió con el transistor de unión (;' =.oc>ley, 678K! debido a su mayor anc.o de banda' En la actualidad .a esaparecido' Transistor de unión bipolar, 4:T por sus siglas en ingls, se fabrica básicamente sobre 5n monocristal de -ermanio, =ilicio o %rseniuro de -alio, $ue tienen cualidades de =emiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los %islantes como el diamante' =obre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy Controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, ?+? o +?+, $uedando ormadas dos uniones ?+'
La zona ? con elementos donantes de electrones (cargas negati#as! y la zona + de %ceptadores o ).uecos) (cargas positi#as!' ?ormalmente se utilizan como elementos %ceptadores + al *ndio (*n!, %luminio (%l! o -alio (-a! y donantes ? al %rsnico (%s! o ósforo (+!' La con&guración de uniones +?, dan como resultado transistores +?+ o ?+?, donde la letra *ntermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al Colector $ue, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente Contaminación entre ellas (por lo general, el emisor está muc.o más contaminado $ue el Colector!' El mecanismo $ue representa el comportamiento semiconductor dependerá de dic.as Contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (ifusión gaseosa, epitelial, etc'! D del comportamiento cuántico de la unión'
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ototransistor, sensible a la radiación electromagntica, en frecuencias cercanas a la e la luz' Transistor de unión unipolar' Transistor de efecto de campo, ET, $ue controla la corriente en función de una Tensión tienen alta impedancia de entrada'
Transistor de efecto de campo de unión, :ET, construido mediante una unión +?' H Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, *-ET, en el $ue la Compuerta se aísla del canal mediante un dielctrico' M Transistor de efecto de campo IH=, IH=ET, donde IH= signi&ca IetalN OxidoN=emiconductor, en este caso la compuerta es metálica y Está separada del canal semiconductor por una capa de óxido' TRANSISTORES Y ELECTRONICA DE POTENCIA Con el desarrollo tecnológico y e#olución de la electrónica, la capacidad de los dispositi#os =emiconductores para soportar cada #ez mayores ni#eles de tensión y corriente .a permitido =u uso en aplicaciones de potencia'
EL TRANSISTOR FRENTE A LA VALVULA DE TERMOIONICA %ntes de la aparición del transistor los ingenieros utilizaban elementos acti#os llamados 3ál#ulas termoiónicas' Las #ál#ulas tienen características elctricas similares a la de los Transistores de efecto de campo (ET! la corriente $ue la atra#iesa depende de la tensión En el borne de comando, llamado rejilla' Las razones por las $ue el transistor reemplazó a la 3ál#ula termoiónica son #arias
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Las #ál#ulas termoiónicas necesitan tensiones muy altas, del orden de las centenas de 3oltios, tensiones $ue son letales para el ser .umano' Las #ál#ulas consumen muc.a energía, lo $ue las #uel#e particularmente poco Btiles +ara el uso con baterías' +robablemente, uno de los problemas más importantes es el peso' El c.asis ?ecesario para alojar las #ál#ulas, los transformadores re$ueridos para suministrar la %lta tensión, todo ello sumaba un peso importante, $ue iba desde algunos >ilos a %lgunas decenas de >ilos' El tiempo medio entre fallas de las #ál#ulas termoiónicas es muy corto comparado al el transistor, sobre todo a causa del calor generado' %demás las #ál#ulas termoiónicas tardan muc.o para poder ser utilizadas' Las #ál#ulas ?ecesitan estar calientes para funcionar'
Como ejemplo de todos estos incon#enientes se puede citar a la primera computadora igital, llamada E?*%C' Era un e$uipo $ue pesaba más de treinta toneladas y consumía P Qilo#atios, su&cientes para alimentar una pe$ueFa ciudad' Tenía alrededor de 6K' 3ál#ulas, de las cuales algunas se $uemaban cada día, necesitando una logística y una Hrganización importante' Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las $ue se encuentran • •
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%mpli&cación de todo tipo (radio, tele#isión, instrumentación! -eneración de seFal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia! Conmutación, actuando de interruptores (control de rels, fuentes de alimentación
Conmutadas, control de lámparas, modulación por anc.ura de impulsos +;I! • •
etección de radiación luminosa (fototransistores! =e usan generalmente en electrónica analógica y en la electrónica digital como la
Tecnología TTL o 4*CIH=' •
=on empleados en con#ersores estáticos de potencia, controles para motores y lla#es
e alta potencia (principalmente in#ersores!, aun$ue su principal uso está basado en La ampli&cación de corriente dentro de un circuito cerrado'
PROCEDIMIENTOS EN LA PRCTICA %l montar todo en el circuito elaboramos la práctica primero identi&camos como iba conectado cada salida del transistor así mismo para identi&car cuál es su emisor, base y colector Con el multímetro nos dimos cuenta como cambiaba el #alor de la corriente colector si le aumentábamos el #alor a la corriente de base al completar la tabla $ue aparecía en la guía nos dimos cuenta $ue al realizar la practica la corriente no subía mas de Pu% debido $ue al mo#erle el potenciómetro no daba mas Procedi!iento de Las C"r#as Caracter$sticas Del Transistor Iontados todo correctamente segBn como nos mostraba la guía procedimos a medir todo con el osciloscopio segBn su eje Y y su eje % y detallarnos como se .acían las cur#as del transistor cuadrando el eje % y el eje Y segBn como mostraba la guía tambin con ayuda del potenciómetro fuimos obser#ando y cuadrando mejor como se .acía la cur#a del transistor CONCLUSIONES %l implementar lapractica obser#amos $ue debido a la con&guración $ue tennia en transistor obser#amos $ue .a pe$ueFos cambios en la entrada de *4 .ay grandes cabios en la salida de *C %l reducirle la corriente al *4 tambin le reduciríamos al 3CC y a la *C pudimos identi&car como se comportan la cur#as características del transistor
