Componentes de un transistor

¿Qué es un transistor?

Un transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor que cuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e interruptor. Una pequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los terminales, logra controlar la corriente entre los dos terminales.

Los transistores se comportan como parte fundamental de los aparatos electrónicos, análogos y digitales. Específicamente, en los aparatos electrónicos digitales, un transistor se utiliza como interruptor, pero también se les da otros usos que guardan relación con memorias RAM y puertas lógicas. Por otra parte, en cuanto a los aparatos análogos, se utilizan, por lo general, como amplificadores.

Componentes de un transistor

El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicos) 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, modula el paso de dichos portadores (base).

Tipos de transistores

Existen varios tipos de transistores, entre los que encontramos los transistores bipolares y los transistores de efecto de campo. Los primeros, los bipolares, surgen a partir de la unión de tres cristales de material semiconductor. Este tipo de transistores son generalmente utilizados en aparatos electrónicos analógicos y en ciertos aparatos digitales.

Simbología de transistores

Transistores de unión

Transistor común PNP Transistor común NPN

Transistor NPN con unión en la cápsula Transistor multiemisor

Fototransistores

NPN con conexión a base

NPN sin conexión a base

TRANSISTORES FET

Canal N

Canal P

TRANSISTORES DE UNIÓN FET (JFET)

(Joint Field Effect Transistor - Transistor de Unión de Efecto de Campo )

Canal N

Canal P

TRANSISTORES MOSFET

Con tres terminales o patillas y sustrato unido a la fuente "S"

Tipo Empobreci-

miento N

Tipo Empobreci-

miento P

Tipo Enriqueci-

miento N

Tipo Enriqueci-

miento P

Con cuatro terminales o patillas

Tipo N

Tipo P

De doble puerta

DARLINGTON

NPN

NPN

PNP

SCHOTTKY

PNP

NPN

Otras variantes de MOSFET

Transistor de avalancha NPN

Transistor de túnel NPN

Transistor UJT* de doble base, Canal N

Transistor CUJT** de doble base, Canal P

Transistor UJT o uni-union

El transistor de uni-unión (unijunction transistor) o UJT esta constituido por dos regiones contaminadas con tres terminales externos: dos bases y un emisor. En la figura 12.21.a aparece la estructura física de este dispositivo. El emisor esta fuertemente dopado con impurezas p y la región n débilmente dopado con n. Por ello, la resistencia entre las dos bases, RBB o resistencia interbase, es elevada (de 5 a 10KΩestando el emisor abierto).

El modelo equivalente representado en la figura 12.21.b esta constituido por un diodo que excita la unión de dos resistencias internas, R1 y R2, que verifican RBB=R1+R2. Cuando el diodo no conduce, la caída de tensión en R1 (V1) se puede expresar como

(12.10)

en donde VB2B1 es la diferencia de tensión entre las bases del UJT y es el factor de división de tensión conocido como relación intrínseca. El modelo de este dispositivo utilizando transistores se muestra en la figura 12.21.c, cuya estructura es muy similar a un diodo de cuatro capas. Cuando entra en conducción los transistores la caída de tensión en R1 es muy baja. El símbolo del UJT se muestra en la figura 12.21.d.

Figura 12.21. Transistor UJT. a) Estructura física, b) modelo equivalente,

c) circuito equivalente y d) símbolo.

Funcionamiento de un UJT

El funcionamiento de un UJT es muy similar al de un SCR. En la grafica de la figura 12.22 se describe las características eléctricas de este dispositivo a través de la relación de la tensión de emisor (VE) con la corriente de emisor (IE). Se definen dos puntos críticos: punto de pico o peak-point (VP, IP) y punto de valle o valley-point (VV, IV), ambos verifican la condición de dVE/dIE=0. Estos puntos a su vez definen tres regiones de operación: región de corte, región de resistencia negativa y región de saturación, que se detallan a continuación:

Figura 12.22. Características eléctricas de un UJT.

Región de corte. En esta región, la tensión de emisor es baja de forma que la tensión intrínseca mantiene polarizado inversamente el diodo emisor. La corriente de emisor es muy baja y se verifica que VE<VP e IE < IP. Esta tensión de pico en el UJT viene definida por la siguiente ecuación

(12.11)

donde la VF varia entre 0.35 V a 0.7 V con un valor típico de 0.5 V. Por ejemplo, para el 2N2646 es de 0.49V a 25ºC. El UJT en esta región se comporta como un elemento resistivo lineal entre las dos bases de valor RBB.

Región de resistencia negativa. Si la tensión de emisor es suficiente para polarizar el diodo de emisor, es decir, VE=VP entonces el diodo entra en conducción e inyecta huecos a B1 disminuyendo bruscamente la resistencia R1 debido a procesos de recombinación. Desde el emisor, se observa como el UJT disminuye su resistencia interna con un comportamiento similar a la de una resistencia negativa (dVE/dIE < 0). En esta región, la corriente de emisor esta comprendida entre la corriente de pico y de valle (IP< IE< IV).

Región de saturación. Esta zona es similar a la zona activa de un tiristor con unas corrientes y tensiones de mantenimiento (punto de valle) y una relación lineal de muy baja resistencia entre la tensión y la corriente de emisor. En esta región, la corriente de emisor es mayor que la corriente de valle (IE > IV). Si no se verifica las condiciones del punto de valle, el UJT entrara de forma natural a la región de corte.

En la figura 12.22 también se observa una curva de tipo exponencial que relaciona la VE y la IE cuando la base B2 se encuentra al aire (IB2=0). Esta curva tiene una forma similar a la característica eléctrica de un diodo y representa el comportamiento del diodo de emisor.

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