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TRANSISTOR

CONCEPTO

El Transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple funciones de

amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El trmino "transistor" es lacontraccin en ingls de transfer resistor (resistencia de transferencia). Actualmentese los encuentra prcticamente en todos los enseres domsticos de uso diario: radios,televisores, grabadores, reproductores de audio y vdeo, hornos de microondas,lavarropas automticos, automviles, equipos de refrigeracin, alarmas, relojes decuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lmparas fluorescentes, equipos derayos X, tomgrafos, ecgrafos, reproductores mp3, celulares, etc.

Sustituto de vlvula termoinica de tres electrodos o triodo, el transistor bipolar fueinventado en los Laboratorios Bell de EEUU en diciembre de 1947 por John Bardeen,Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con

el Premio Nobel de Fsica en 1956.

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CLASIFICACIN

Los transistores se clasifican por:

Material semiconductor: germanio, el silicio, arseniuro de galio, el carburo de

silicio, etc. Estructura: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, "otros tipos" Polaridad: NPN, PNP (BJTs); N-canal, P-canal (FETs) Potencia mxima calificacin: bajo, medio, alto Frecuencia mxima de funcionamiento: bajo, medio, alto, la frecuencia de radio

(RF), de microondas, etc. Aplicacin: cambiar, de propsito general, audio, de alta tensin, super-beta, par Fsica embalaje: a travs de agujeros de metal, a travs de agujeros de plstico,

montaje en superficie, la bola de la red matriz, mdulos de potencia Factor de amplificacin Hfe.

As, un transistor puede describirse como: silicio, de montaje superficial, BJT, NPN, debaja potencia, el interruptor de alta frecuencia, de propsito general.

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ESTRUCTURAS DE LOS TRANSISTORES

BJTEl transistor de unin bipolar (del ingls BipolarJunction Transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo

electrnico de estado slido consistente en dos unionesPN muy cercanas entre s, que permite controlar el pasode la corriente a travs de sus terminales. Lostransistores bipolares se usan generalmente enelectrnica analgica. Tambin en algunas aplicacionesde electrnica digital como la tecnologa TTL (Delacrnimo en Ingls de Transistor-Transistor Logic o "Lgica Transistor a Transistor") oBICMOS. Un transistor de unin bipolar est formado por dos Uniones PN en un solocristal semiconductor, separados por una regin muy estrecha. De esta forma quedanformadas tres regiones:

Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada,

comportndose como un metal. Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. Colector, de extensin mucho mayor.

La tcnica de fabricacin ms comn es la deposicin epitaxial. En su funcionamientonormal, la unin base-emisor est polarizada en directa, mientras que la base-colector eninversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, que por sermuy angosta, hay poca recombinacin de portadores, y la mayora pasa al colector. Eltransistor posee tres estados de operacin: estado de corte, estado de saturacin y estadode actividad.

JFETEl JFET (Junction Field-Effect Transistor, en espaoltransistor de efecto de campo de unin) es un circuitoque, segn unos valores elctricos de entrada,reacciona dando unos valores de salida. En el caso delos JFET, al ser transistores de efecto de campoelctrico, estos valores de entrada son las tensioneselctricas, en concreto la tensin entre los terminalesS (fuente) y G (puerta), VGS. Segn este valor, lasalida del transistor presentar una curva caracterstica que se simplifica definiendo en

ella tres zonas con ecuaciones definidas: corte, hmica y saturacin.

Para ver esta pel cula, debedisponer de QuickTime y de

un descompresor .

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Fsicamente, un JFET de los denominados canaln est formado por una pastilla desemiconductor tipo P en cuyos extremos sesitan dos patillas de salida (drenador y fuente)flanqueada por dos regiones con dopaje de tipo

N en las que se conectan dos terminalesconectados entre s (puerta). Al aplicar unatensin negativa (en inversa) VGS entre puertay fuente, las zonas N crean a su alrededorsendas zonas en las que el paso de electrones(corriente ID) queda cortado, llamadas zonas deexclusin. Cuando esta VGS sobrepasa un valordeterminado, las zonas de exclusin seextienden hasta tal punto que el paso deelectrones ID entre fuente y drenador quedacompletamente cortado. A ese valor de VGS se

le denomina Vp. Para un JFET canal p las zonasp y n se invierten, y las VGS y Vp son positivas,cortndose la corriente para tensiones mayoresque Vp.

As, segn el valor de VGS se definen dosprimeras zonas; una activa para tensionesnegativas mayores que Vp (puesto que Vp estambin negativa) y una zona de corte para tensiones menores que Vp. Los distintosvalores de la ID en funcin de la VGS vienen dados por una grfica o ecuacindenominada ecuacin de entrada.

En la zona activa, al permitirse el paso de corriente, el transistor dar una salida en elcircuito que viene definida por la propia ID y la tensin entre el drenador y la fuenteVDS. A la grfica o ecuacin que relaciona ests dos variables se le denomina ecuacinde salida, y en ella es donde se distinguen las dos zonas de funcionamiento de activa:hmica y saturacin.

IGFETTransistor de efecto de campo con electrodo de control aislado o "Insulated Gate FET"(IGFET), se caracteriza por tener el gate aislado del canal por una capa de oxido desilicio.

Actualmente se fabrican entre otros, los siguientes dispositivos IGFET:

MOSFET o "MOS" ("Metal Oxide Semiconductor FET"), cuyo nombrederiva de los tres materiales que aparecen al realizar un corte vertical en suestructura, segn puede observarse en la siguiente figura:

Hasta hace poco los trminos IGFET y MOS eran sinonimos.

Para ver estadisponer de Qun descom

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SILICON GATE FET, difiere de MOS en que el gate es de silicio policristalino, enlugar de ser metlico. Se consigue as controlar la conductividad del canal a partir detensiones de gate mas bajas.

SOS("Silicon On Saphire FET"), en el cual el canal semiconductor de silicio esta

depositado sobre un sustrato aislante de zafiro, en lugar de un sustrato semiconductor desilicio. De esta manera se alcanzan velocidades de conmutacin mas altas.

DMOS (MOS de Doble Difusin), que presenta un canal de corta longitud para permitirmuy altas velocidades de conmutacin, gracias al breve tiempo de transito de los

portadores por el citado canal.

Una segunda clasificacin tiene en cuenta la conductancia del canal cuando al gate no sele aplica ninguna tensin. Asi se tiene:

FET de Canal Normalmente Conductor o de "vaciamiento"

("Depletion FET"), que permite en las condiciones mencionadas elpasaje de corriente entre los extremos drain y source del canal, cuandoentre los mismos se aplica tensin. Los JFET solo admiten este tipo defuncionamiento, que tambin puede darse en los IGFET. Se representaeste FET por una lnea llena entre los terminales D y S que simboliza la continuidadcitada.

FET de Canal Normalmente Abierto, o no conductor, o de "enriquecimiento"(enhancement FET): en este FET sin tensin en el gate no circula prcticamentecorriente entre los terminales drain y source al aplicrseles tensin. Se simboliza conuna lnea de trazos entre drain y source. La manera de representarlos es la siguiente:

Para ver estadisponer de Qun descomPara ver estadisponer de Qun descom

Figura 4

Para ver estadisponer de Qun descom

Figura 5

Por ltimo, por la naturaleza del canal conductor, los transistores de efecto de campopueden ser de dos tipos:

FET de Canal P: Los portadores mayoritarios que circulan por el canal son lagunas.

FET de Canal N: Los portadores que circulan por el canal son electrones.

Un MOS de canal P o "PMOS" se indica con una flecha dirigida hacia el sustrato,sealando que el mismo es de tipo N (figura 4), aunque el canal ser de tipo P. Delmismo modo, un MOS tipo N o "NMOS" se indica con una flecha saliendo del sustrato(figura 5).

En los circuitos digitales integrados se emplean los IGFET, que renen las propiedades

enunciadas. En conmutacin se prefiere el FET de "enriquecimiento", que conducecorriente solo cuando la tensin aplicada al gate supera cierto nivel. Con referencia a la

Para ver estadisponer de Qun descom

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velocidad de conmutacin, los NMOS son mas rpidos que los PMOS, puesto que lamovilidad de los electrones es mas que el doble de la de las lagunas.

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IGBTEl transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del ingls Insulated Gate BipolarTransistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica comointerruptor controlado en circuitos de electrnica de potencia.

Este dispositivo posee la caractersticas de las seales de puerta de los transistores deefecto campo con la capacidad de alta corriente y voltaje de baja saturacin deltransistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada e control y untransistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitacin delIGBT es como el del MOSFET, mientras que las caractersticas de conduccin soncomo las del BJT.

Los transistores IGBT han permitido desarrollos hasta entonces no viables en particularen los Variadores de frecuencia as como en las aplicaciones en maquinas elctricas yconvertidores de potencia que nos acompaan cada da y por todas partes, sin queseamos particularmente conscientes de eso: automvil, tren, metro, autobs, avin,

barco, ascensor, electrodomstico, televisin, Sistemas de Alimentacin Ininterrumpida,etc.

El IGBT es adecuado para velocidades deconmutacin de hasta 20 KHz y ha sustituido alBJT en muchas aplicaciones. Es usado enaplicaciones de altas y medias energa comofuente conmutada, control de la traccin enmotores y cocina de induccin. Grandesmdulos de IGBT consisten en muchosdispositivos colocados en paralelo que puedenmanejar altas corrientes del orden de cientos deamperios con voltajes de bloqueo de 6.000voltios.

Se puede concebir el IGBT como un transistor darlingtonhbrido. Tiene la capacidad de manejo de corriente de un

bipolar pero no requiere de la corriente de base paramantenerse en conduccin. Sin embargo las corrientestransitorias de conmutacion de la base pueden serigualmente altas. En aplicaciones de electronica de potencia

es intermedio entre los tiristores y los mosfet. Maneja mspotencia que los segundos siendo ms lento que ellos y loinverso respecto a los primeros.

Este es un dispositivo para la conmutacin en sistemas de alta tensin. La tensin decontrol de puerta es de unos 15 V. Esto ofrece la ventaja de controlar sistemas de

potencia aplicando una seal elctrica de entrada muy dbil en la puerta.

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POLARIDAD DE LOS TRANSISTORES

NPNNPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P"se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del

transistor. La mayora de los transistores bipolares usados hoy en da son NPN, debido aque la movilidad del electrn es mayor que la movilidad de los "huecos" en lossemiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operacin.

Los transistores NPN consisten en una capa de materialsemiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de materialdopado N. Una pequea corriente ingresando a la base enconfiguracin emisor-comn es amplificada en la salida delcolector.

La flecha en el smbolo del transistor NPN est en la terminal del

emisor y apunta en la direccin en la que la corriente convencionalcircula cuando el dispositivo est en funcionamiento activo.

PNPEl otro tipo de transistor bipolar de juntura es el PNP con las letras "P" y "N"refirindose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor.Pocos transistores usados hoy en da son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejordesempeo en la mayora de las circunstancias.

Los transistores PNP consisten en una capa de materialsemiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P.Los transistores PNP son comnmente operados con el colector amasa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente dealimentacin a travs de una carga elctrica externa. Una pequeacorriente circulando desde la base permite que una corrientemucho mayor circule desde el emisor hacia el colector.

La flecha en el transistor PNP est en el terminal del emisor y apunta en la direccin enque la corriente convencional circula cuando el dispositivo est en funcionamientoactivo.

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TIPOS DE TRANSISTOR

Los transistores mas comunes son:

Transistor de punta de contactoTransistor de unin bipolar

Pero tambin existen otros como:

Transistor de Heterojunction bipolar Transistor de Aleacin cruce Transistor Tetrode Transistor Pentode Transistor de Superficie barrera

Transistor de Micro aleacin Transistor de micro aleacin difusa Transistor Drift-campo Transistores de unifunccion

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NOMENCLATURA

Todos los semiconductores tienen serigrafiados nmeros y letras que especifican ydescriben de que tipo de dispositivo se trata. Existen varias nomenclaturas o cdigos

que pretenden darnos esta preciada informacin. De todas destacan tres:

o PROELECTRON (Europea)o JEDEC (Joint Electronic Devices Engineering Council) (Estados Unidos)o JIS (Japanese Industrial Standards) (Japon)

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JIS

Los fabricantes japoneses utilizan el cdigo regulado por la JIS (Japanese IndustrialStandards), que consta de un nmero, dos letras y nmero de serie (este ltimo sinningn significado tcnico). El nmero y letras tienen el siguiente significado:

Numero Primera Letra Segunda Letra0 Foto transistor S Semiconductor A Transistor PNP de A.F.1 Diodo, rectificador o varicap2 Transistor, tiristor 3 Semiconductor con dos

puertas

B Transistor PNP de B.F.C Transistor NPN de

A.F.D Transistor NPN de

B.F.F Tiristor de puerta PG Tiristor de puerta NJ FET de canal P

K FET de canal N

Ejemplo.- 2SG150: Tiristor de puerta N

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BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolarhttp://es.wikipedia.org/wiki/JFET

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