El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de

amplificador, oscilador, conmutador o rectificador

Richard Anccori Bustamante

Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se «ve» en el colector, de ahí el nombre de «transfer resistor». Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.

El transistor de unión bipolar, o BJT por sus

siglas en inglés, se fabrica básicamente

sobre un monocristal de Germanio, Silicio o

Arseniuro de galio, que tienen cualidades de

semiconductores, estado intermedio entre

conductores como los metales y los

aislantes como el diamante. Sobre el

sustrato de cristal, se contaminan en forma

muy controlada tres zonas, dos de las cuales

son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando

formadas dos uniones NP.

La zona N con elementos donantes deelectrones (cargas negativas) y la zona Pde aceptadores o «huecos» (cargaspositivas). Normalmente se utilizan comoelementos aceptadores P al Indio (In),Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N alArsénico (As) o Fósforo (P).

La configuración de uniones PN, dan comoresultado transistores PNP o NPN, dondela letra intermedia siempre corresponde ala característica de la base, y las otras dosal emisor y al colector que, si bien son delmismo tipo y de signo contrario a la base,tienen diferente contaminación entre ellas(por lo general, el emisor está mucho máscontaminado que el colector).

El transistor de efecto de campo deunión (JFET), fue el primer transistorde efecto de campo en la práctica. Loforma una barra de materialsemiconductor de silicio de tipo N o P.En los terminales de la barra seestablece un contacto óhmico,tenemos así un transistor de efectode campo tipo N de la forma másbásica. Si se difunden dos regiones Pen una barra de material N y seconectan externamente entre sí, seproducirá una puerta

Transistor de efecto de campo de unión, JFET,

construido mediante una unión PN.

Transistor de efecto de campo de compuerta

aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del

canal mediante un dieléctrico.

Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET,

donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor,

en este caso la compuerta es metálica y está

separada del canal semiconductor por una capa de

óxido

Físicamente, un JFET de los denominados "canal P" está formado por una pastilla de semiconductor tipo P en cuyos extremos se sitúan dos patillas de salida (drenador y fuente) flanqueada por dos regiones con dopaje de tipo N en las que se conectan dos terminales conectados entre sí (puerta). Al aplicar una tensión positiva VGS entre puerta y fuente, las zonas N crean a su alrededor sendas zonas en las que el paso de electrones (corriente ID) queda cortado, llamadas zonas de exclusión. Cuando esta VGS sobrepasa un valor determinado, las zonas de exclusión se extienden hasta tal punto que el paso de electrones ID entre fuente y drenadorqueda completamente cortado. A ese valor de VGS se le denomina Vp. Para un JFET "canal N" las zonas p y n se invierten, y las VGS y Vp son negativas, cortándose la corriente para tensiones menores que Vp.

En la zona activa, al permitirse elpaso de corriente, el transistordará una salida en el circuito queviene definida por la propia ID yla tensión entre el drenador y lafuente VDS. A la gráfica oecuación que relaciona estásdos variables se le denominaecuación de salida, y en ella esdonde se distinguen las doszonas de funcionamiento deactiva: óhmica y saturación.

Para |VGS| < |Vp| (zona activa), la curva de

valores límite de ID viene dada por la

expresión:

Siendo la IDSS la ID de saturación que

atraviesa el transistor para VGS = 0, la cual

viene dada por la expresión:

Ecuaciones del transistor JFET

El transistor de efecto de

campo metal-óxido-

semiconductor o MOSFET (en

inglés Metal-oxide-

semiconductor Field-effect

transistor) es un transistor

utilizado para amplificar o

conmutar señales electrónicas.

Es el transistor más

utilizado en la industria

microelectrónica, ya sea en

circuitos analógicos o

digitales, aunque el

transistor de unión bipolar

fue mucho más popular en

otro tiempo. Prácticamente

la totalidad de los

microprocesadores

comerciales están basados

en transistores MOSFET.

Los MOSFET de enriquecimiento se basan en la creación de un canal entre el drenador y el surtidor, al aplicar una tensión en la compuerta. La tensión de la compuerta atrae portadores minoritarios hacia el canal, de manera que se forma una región de inversión, es decir, una región con dopado opuesto al que tenía el sustrato originalmente. El canal puede formarse con un incremento en la concentración de electrones (en un nMOSFET o NMOS), o huecos (en un pMOSFET o PMOS). De este modo un transistor NMOS se construye con un sustrato tipo p y tiene un canal de tipo n, mientras que un transistor PMOS se construye con un sustrato tipo n y tiene un canal de tipo p.

TIPOS

El término enriquecimiento hace referencia al

incremento de la conductividad eléctrica debido

a un aumento de la cantidad de portadores de

carga en la región correspondiente al canal.

Los MOSFET de empobrecimiento tienen un canal conductor en su estado de reposo, que se debe hacer desaparecer mediante la aplicación de la tensión eléctrica en la compuerta, lo cual ocasiona una disminución de la cantidad de portadores de carga y una disminución respectiva de la conductividad.4

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. Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar de 2 maneras diferentes:

Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común);

Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).

Un fototransistor es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar de 2 maneras diferentes:

- Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común)

- Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).

Se pueden utilizar las dos en forma simultánea, aunque el fototransistor se utiliza principalmente con la patita de la base sin conectar. (IB = 0)

La corriente de base total es igual a corriente de base (modo común) + corriente de base (por iluminación): IBT = IB + IP

Si se desea aumentar la sensibilidad del fototransistor, debido a la baja iluminación, se puede incrementar la corriente de base (IB), con ayuda de polarización externa

El transistor tiene tres partes, como el tríodo.

Una que emite electrones (emisor), otra que los

recibe o recolecta (colector) y otra con la que se

modula el paso de dichos electrones (base). El

funcionamiento es muy parecido al del tríodo.