¿Qué es un transistor? – Definición, función y usos

Tipos de transistores

Dependiendo de dónde estén ubicados los tres terminales del transistor en el semiconductor, podemos tener un transistor npn o un transistor pnp. En el símbolo del transistor, una flecha entre el emisor y la base indica la dirección del flujo de corriente.

símbolos de transistores npn y pnp

La secuencia de regiones dopadas en un transistor pnp es:

• colector de región p
• base de la región n
• emisor de la región p

La secuencia de regiones dopadas en un transistor npn es:

• colector de n regiones
• base de la región p
• emisor de región n

diagramas de bloques de transistores npn y pnp

Composición de transistores

Podemos pensar en un transistor como si estuviera hecho de dos diodos que apuntan uno hacia el otro o hacia el otro lado.

transistores npn y pnp usando diodos

Antes de sumergirnos en su significado, tomemos un momento para familiarizarnos con la terminología que se usa para describir los diodos.

• Electrones : portadores de corriente con carga negativa
• Agujeros / Huecos – Portadores de corriente cargados positivamente
• Corriente – Resultado del flujo de portadores cargados – tanto huecos como electrones
• Dopaje : adición de impurezas en un semiconductor para formar regiones ricas en electrones o huecos; se agregan donantes de electrones (como el fósforo) o aceptores de electrones (como el boro) al semiconductor.
• Región n : área del semiconductor con carga negativa en la que se agregan átomos donantes de electrones para que haya un electrón adicional que pueda flotar libremente por cada átomo donante.
• región p : área cargada positivamente del semiconductor en la que se agregan átomos aceptores electrónicos para que se cree un espacio adicional o un hueco por átomo aceptor
• unión pn : región donde se encuentran las regiones p y n, lo que permite que los electrones y los huecos se difundan a través

Arriba: unión pn de un diodo; Abajo: símbolo de un diodo

• Biasing : proceso de agregar una fuente de voltaje externa para que el diodo se comporte de cierta manera.
• Polarización directa : conexión de una fuente de voltaje de modo que su terminal positivo se conecte a la región p y el terminal negativo a la región n del diodo; el voltaje es mayor en el extremo de la cola en comparación con el extremo puntiagudo del símbolo del diodo
• Polarización inversa : conectar una fuente de voltaje de modo que su terminal positivo se conecte a la región n y el terminal negativo a la región p del diodo; el voltaje es mayor en el extremo puntiagudo en comparación con el extremo posterior del símbolo del diodo

Debido a que el número de electrones y huecos es diferente a través de las uniones pn, intentan difundir su gradiente de concentración de una región a otra. Esta difusión continúa hasta que hay un número igual de cada especie en ambos lados, un estado llamado equilibrio.

Modos de operación de transistores

Lo que hace que los transistores sean realmente útiles es el hecho de que podemos calibrarlos cuidadosamente para que los electrones y los huecos se muevan como queremos. Hay cuatro modos diferentes de operación en los que puede estar el transistor:

• Saturación : tanto la unión base-emisor como la unión base-colector tienen polarización directa. El transistor se convierte en un cortocircuito.
• Corte : tanto la unión base-emisor como la unión base-colector tienen polarización inversa. El transistor se convierte en un circuito abierto.
• Activo directo: la unión base-emisor tiene polarización directa, mientras que la unión base-colector tiene polarización inversa.
• Activa inversa: la unión base-emisor tiene polarización inversa, mientras que la unión base-colector tiene polarización directa.

En los modos activo directo e inverso activo, la corriente que fluye del emisor al colector es proporcional a la corriente que fluye hacia la base.

Usos de transistores

Los transistores son la base de la electrónica moderna. Por ejemplo, un circuito integrado avanzado puede tener millones de ellos para ayudar a aumentar la potencia de procesamiento de una computadora. En los circuitos lógicos digitales, se utiliza un transistor para cambiar entre las etapas ON/OFF, dependiendo de si el transistor está en modo de saturación total o de corte, respectivamente.

Transistor de potencia en un amplificador de audio

Los transistores también se utilizan para amplificar señales pequeñas, incluidas la corriente, el voltaje y la potencia, sesgándolas en modo activo directo y superponiendo señales sinusoidales pequeñas en señales de corriente continua (CC). Hay amplificadores de un solo transistor, así como transistores de múltiples etapas que usan múltiples transistores en el circuito.

Resumen de la lección

Los transistores son dispositivos poderosos debido a su capacidad para controlar la corriente que fluye a través de un circuito, la cual es generada por el flujo de electrones y huecos. Hay dos tipos: npn (negativo positivo negativo) y pnp (positivo negativo positivo). Usando fuentes de voltaje externas entre tres terminales – emisor , que emite la corriente; colector , que recoge la corriente; y base , que es la región intermedia: los transistores pueden tener polarización directa o inversa en cuatro modos de operación:

• Saturación : tanto la unión base-emisor como la unión base-colector tienen polarización directa para crear un cortocircuito.
• Corte : tanto la unión base-emisor como la unión base-colector tienen polarización inversa para crear un circuito abierto.
• Activo directo: la unión base-emisor tiene polarización directa, mientras que la unión base-colector tiene polarización inversa.
• Activa inversa: la unión base-emisor tiene polarización inversa, mientras que la unión base-colector tiene polarización directa.

Los transistores son una parte integral de la electrónica moderna y puedes encontrar millones de ellos en los circuitos integrados de los procesadores. Se utilizan principalmente para la amplificación de señales mediante la superposición de señales pequeñas en señales de corriente continua y en aplicaciones de conmutación mediante la creación de cortocircuitos.