Transistores
Índice
- Reseña histórica
- Definición y composición.
- Funcionamiento
- Tipos de transistores y su precio aproximado
- Aplicación
Contexto histórico
En el año 1956 el premio Nobel de física fue compartido por tres grandes científicos: William Bradford Shockley, John Bardeen y Walter Houser Brattain por el que es considerado como el mayor desarrollo tecnológico del siglo XX: el transistor.
La construcción de los primeros transistores respondía a una necesidad técnica: hacer llamadas telefónicas a larga distancia. Es por esto que los descubridores de esta nueva tecnología trabajaban para la American Telephone and Telegraph Corporation (AT&T), fundada por Alexander Graham Bell.
En 1906 el inventor Lee De Forest desarrolló un tríodo en un tubo de vacío que permitió amplificar la señal telefónica para hacer llamadas a larga distancia, además de poder usarse para convertir corriente alterna en continua y permitir o no dejar paso a la corriente. Gracias a estas innovaciones el tríodo se empezó a usar para toda clase de circuitos eléctricos. El único problema con el tríodo era que se calentaba mucho y necesitaba una gran cantidad de energía para funcionar por lo que se necesitaban cambiar constantemente por averías.
La AT&T compro la patente del tríodo y creo los Bell Labs, un centro de investigación en el que entre otras cosas se intentaría mejorar o buscar un sustituto a los tríodos. El director de la compañía en aquel entonces Mervin Kelly busco a un grupo de científicos para desempeñar dicha tarea los elegidos fueron William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen estos tres brillantes hombres tenían una marcada personalidad lo que les llevo a tener disputas a la hora de repartirse los méritos.
En 1947, durante el conocido como "Mes milagroso" entre el 17 de noviembre y el 23 de diciembre realizaron infinidad de pruebas para mejorar el dispositivo hasta llegar a conseguir su objetivo: el primer transistor.
Definición y composición
Un transistor se define como un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término “transistor” es la contracción en inglés de transfer resistor (resistor de transferencia). Actualmente se encuentra prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario tales como radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, ordenadores, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, aunque casi siempre dentro de los llamados circuitos integrados.
Su construcción está compuesta principalmente por materiales semiconductores, como veremos a continuación:
A través del germanio (Ge) se fabrican transistores bipolares de unión. Los transistores de Silicio (Si) actualmente predominan, pero ciertas versiones avanzadas de microondas y de alto rendimiento ahora emplean el compuesto semiconductor de arseniuro de galio (GaAs) y la aleación semiconductora de silicio-germanio (SiGe). El material semiconductor a base de un elemento (Ge y Si) se describe como elemental.
Los parámetros en bruto de los materiales semiconductores más comunes utilizados para fabricar transistores se dan en la tabla adjunta; estos parámetros variarán con el aumento de la temperatura, el campo eléctrico, nivel de impurezas, la tensión, y otros factores diversos.
La tensión directa de unión es la tensión aplicada a la unión emisor-base de un transistor bipolar de unión con el fin de hacer que la base conduzca a una corriente específica. La corriente aumenta de manera exponencial a medida que aumenta la tensión directa de la unión. Los valores indicados en la tabla son las típicos para una corriente de 1 mA. Cuanto más bajo es la tensión de la unión en directa, mejor, ya que esto significa que se requiere menos energía para colocar en conducción al transistor. La tensión de unión directa para una corriente dada disminuye con el aumento de la temperatura. Para una unión de silicio típica, el cambio es de -2.1 mV / ° C. En algunos circuitos deben usarse elementos compensadores especiales (sensistores) para compensar tales cambios.
Funcionamiento
El transistor consta de tres partes dotadas artificialmente (compuesto con materiales específicos en cantidades medidas de forma premeditada) que forman dos uniones bipolares: el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras y modula el paso de dichos portadores . A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada.
De manera simplificada, la corriente que circula por el colector es función amplificada de la que se inyecta en el emisor, pero el transistor solo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo. El factor de amplificación o ganancia logrado entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de calor, frecuencia de trabajo, y varias tablas. Los tres tipos de esquemas básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.
El transistor bipolar no utiliza la corriente que se inyecta en el terminal de base para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje (D) será función amplificada de la tensión presente entre la compuerta y la fuente, de manera análoga al funcionamiento del tríodo.
Tipos de transistores y su precio aproximado
Hay varios tipos:
Transistor de contacto puntual: Fue el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se ve en el colector, de ahí el nombre de Transfer- resistor. Este transistor valdría en torno a 80,17 €.
Transistor de efecto de campo: El transistor de efecto de campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Este transistor costaría unos 27 céntimos por unidad.
Fototransistor: Los fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. Esto costaría en torno a 94 céntimos.
Transistor de unión bipolar: El transistor de unión bipolar es el mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión. Este sin embargo costaría unos 45 céntimos por unidad.
