Transistore Especiales

Los transistores especiales

La palabra Transistor viene de Transfer Resistor o resistencia de transferencia, es un elemento que se comporta como una resistencia variable que depende de una señal eléctrica de control, entonces al cambiar el valor de la señal de control cambia la cantidad de corriente que pasa por el transistor. Un transistor consiste en un par de diodos semiconductores colocados en oposición y con regiones de unión muy próximas entre sí que la corriente en uno de ellos afecta a la corriente del otro. Como si fuera un par de diodos acoplados. Los transistores son componentes pequeños y versátiles, capaces de realizar una asombrosa variedad de funciones de control en los equipos electrónicos.

Los llamados “transistores especiales” personalmente yo los defino como un grupo de transistores con ciertas características que los hace más eficientes al resto de los demás, que tienen “características especiales” y entre la información que encontré están: transistores de inducción estática (SIT), transistor bipolar de compuerta airada (IGBT), Transistores MOSFET, y transistores JFET.

Transistor SIT

El SIT es un dispositivo portador mayoritario unipolar en el que el flujo de electrones de la fuente al drenaje es controlado por un potencial de barrera en el semiconductor de dos dimensiones entre las compuertas metálicas

Si el dopado y las dimensiones laterales son escogidas adecuadamente, la altura del potencial de barrera será modulado por la compuerta y el franje. Debido a que la corriente se incrementa exponencialmente conforme la barrera es disminuida, las características de la salida del SIT son usualmente no saturadas o “de manera de tríodo”

El máximo voltaje de drenaje es de 250 volts, la corriente de encendido en la rodilla es casi 80 mal/mm y la ganancia de bloqueo es aproximadamente 10. Estos valores son comparables a la mejor literatura reportada para un SIT.

A la izquierda, características medidas en un SIT, el voltaje de compuerta cambia de 0 a 18v. A la derecha una gráfica de corrientes a señal baja contra frecuencias.

Transistor IGBT

Los IGBT (Insultad Jate Bipolar Transistor) constituyen, desde el punto de vista de su empleo, un híbrido entre los transistores bipolares y los MOSFET para aprovechar tanto la sencillez de ataque de los últimos, como la capacidad para conducir altas corrientes y baja resistencia en conducción de los primeros.

La estructura recuerda mucho la de un transistor MOSFET de potencia donde se utilizan obleas dopadas de Tipo N sobre las que se deposita una fina capa epitaxia.

El IGBT está construido de forma casi idéntica. La capa epitaxial presenta el mismo espesor y se dopa igual que en un FET. Sin embargo, existe una importante diferencia: el material de partida es una oblea dopada Tipo P en lugar de Tipo N. La unión PN adicional, así creada, inyecta portadores (huecos) en la región epitaxia Tipo N reduciendo su resistividad y rebajando la caída de tensión en conducción.

Los IGBT, al utilizar el principio de los FET tan sólo para el circuito de ataque y no el de potencia, dejando éste en manos de una estructura bipolar, reducen sustancialmente los requerimientos en cuanto superficie de Silicio necesaria. Tenemos entonces que, para tensiones superiores a los 400V, la superficie de un IGBT es típicamente un tercio dela del MOSFET comparable. Los IGBT acumulan la mayor parte del mercado de componentes de potencia para aplicaciones de media y alta tensión, no sólo por su capacidad de potencia sino también porque son tan rápidos que la frecuencia de los impulsos que generan son imperceptibles por el oído humano. Estos dispositivos semiconductores de potencia se utilizan en convertidores CC/CA, en maquinaria, robots industriales, compresores de equipos de aire acondicionado, equipos de fabricación de semiconductores, unidades de control de motores en automóviles y vehículos eléctricos híbridos, equipos de soldadura.

Transistores MOSFET

El MOSFET conocido como metal-óxido-semiconductor, 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 MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamadas surtidor, drenado, compuerta y sustrato, el sustrato generalmente está conectado internamente a la terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos de tres terminales.

Existen dos tipos de transistores MOSFET:

Enriquecimiento: Te basan en la creación de un canal entre el drenado 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.

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.

La primera imagen, corresponde a un MOSFET de empobrecimiento con canal tipo N, mientras que la segunda, corresponde a un MOSFET de enriquecimiento con canal tipo N.

La operación de un transistor MOSFET se puede dividir en tres diferentes regiones de operación, dependiendo de las tensiones en sus terminales. En la presente discusión se utiliza un modelo algebraico que es válido para las tecnologías básicas antiguas, y se incluye aquí con fines didácticos. En los MOSFET modernos se requieren modelos

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