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Tecnología
ELECTRÓNICA
Materiales y componentes semiconductores - 4ª parte
El transistor
Introducción
l transistor es el núcleo principal de la electrónica moderna. No sólo ha
sustituido a la válvula en las tareas de amplificación, sino que sus
características únicas han provocado la aparición de nuevas aplicaciones para
él. Su nombre proviene de «TRANSfe resISTOR» (transformador de resistencia), y
fue bautizado así por J. R. Pierce.
Desde la invención del transistor se han creado multitud de tipos, el de efecto de punta, el de unión, el FET e incluso más. Pero en la actualidad, se emplean sobre todo dos tipos: el transistor de unión y el FET.
Estructura fundamental de
constitución de los transistores npn y pnp, así como el símbolo que lo
representa en los esquemas eléctricos.
El Transistor de unión
Internamente este transistor está constituido por un sandwich de tres capas. Las dos exteriores son de un semiconductor extrínseco de un tipo y la intermedia, de semiconductor extrínseco del tipo opuesto. Según sea el dopado de estas capas, el transistor se denomina pnp (positivo-negativo-positivo) o npn (negativo-positivo-negativo). El funcionamiento en ambos casos es similar, bastando con sustituir en la explicación electrones por huecos y viceversa. El más usado es el transistor npn, que es el que se explica a continuación.
Cada una de las tres zonas tiene conectado un terminal. La zona central se denomina base y es muy fina. Uno de los extremos, el más grande y el más dopado, se denomina emisor, y el otro extremo es el colector. Este se dopa pero con una cantidad muy pequeña de impurezas, de forma que el número de portadores minoritarios es casi igual al de portadores mayoritarios.
Para hacer funcionar un transistor como amplificador es necesario tener dos circuitos externos. Uno entre emisor y base y el otro entre colector y base. Si se considera a las uniones emisor-base y colector-base como diodos, el circuito emisor-base debe polarizarse directamente y el colector-base en inversa.
Un transistor necesita dos circuitos externos
para funcionar como amplificador
El circuito emisor-base se comporta como un diodo, los electrones van de la batería al emisor, pasan la unión y se combinan con los huecos de la base. Pero al tener el emisor muchos más electrones portadores, no hay suficientes huecos en la base para todos, y el flujo de corriente disminuye.
Pero cuando se conecta también el circuito colector-base, el funcionamiento cambia radicalmente. Este circuito por sí solo no conduce, ya que está polarizado en inversa, y aunque el colector posee un gran número de portadores minoritarios, la base no.
Pero al conectar ambos circuitos, la corriente inversa de la unión colector-base crece considerablemente, al estar la base llena de electrones cedidos por el emisor; estos electrones pasan al colector y se combinan con los portadores minoritarios positivos de éste, haciendo que se establezca una corriente elevada.
De esta forma se consiguió establecer un flujo de corriente elevado entre emisor y colector.
Lo más importante es que este flujo de corriente no depende de la tensión base-colector, sino que está controlado por la corriente de base-emisor, que es la que determina el número de electrones libres que pasan de emisor a base, y por tanto de base a colector.
Como consecuencia, una corriente pequeña de base-emisor, provoca una corriente emisor-colector proporcional y mayor. En definitiva, se amplifica la corriente.
Después de esta explicación se comprende porqué los primeros investigadores tuvieron tantos problemas en conseguir fabricar el transistor. Para comprender su funcionamiento es necesario tener un conocimiento exacto de toda la estructura electrónica de los cristales, y de la interacción entre ellos.
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