rasgado iturribarria gerardo - el transistor como desarrollo de la tecnoligÍa
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Trabajo final de la materia "Fundamentos de Investigación".TRANSCRIPT
INSTITUTO TECNOLOGICO DE ORIZABA
FUNDAMENTOS DE INVESTIGACION
UNIDAD Nº 4
“GESTION DE LA INFORMACION PARA LA INVESTIGACION DOCUMENTAL”
ACTIVIDAD Nº 1
EL TRANSISTOR COMO DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA
GERARDO RASGADO ITURRIBARRIA
1
ÍNDICE
TITULO N° DE PAG
INTRODUCCIÓN 3
PLANTEAMIENTO 4
JUSTIFICACIÓN 5
OBJETIVOS 6
1. – TRANSISTORES 7
2. – HISTORIA 7
3. – ¿DE QUÉ ESTÁN HECHOS Y CÓMO FUNCIONAN? 8
4. – TIPOS DE TRANSISTOR 9
4.1 – TRANSISTOR DE CONTACTO PUNTUAL 9
4.2 –TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR 9
4.2.1 – FUNCIONAMIENTO 10
4.2.2 – CONTROL DE TENSIÓN, CARGA Y CORRIENTE 11
4.2.3 – TRANSISTOR BIPOLAR DE HETEROUNIÓN 11
4.2.4 – REGIONES OPERATIVAS DEL TRANSISTOR 12
4.3 – TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO 13
4.3.1 – HISTORIA 14
4.3.2 – TIPO DE TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO 14
4.3.3 – CARACTERÍSTICAS 15
4.3.4 – PRECAUCIONES 15
4.4 – FOTOTRANSISTOR 15
4.4.1 – APLICACIONES DE LOS FOTOTRANSISTORES. 16
GLOSARIO DE TRANSISTORES 17
CONCLUSIONES 23
BBIBLIOGRAFÌA 24
2
INTRODUCCIÓN
El transistor ha contribuido al desarrollo de la tecnología. Después de la aparición de tan apreciado
dispositivo la tecnología ha tomado nuevos enfoques. Gracias a este los diseños electrónicos son
más compactos, económicos y nos ofrecen más opciones para diseños.
El transistor ha sido de gran desarrollo para la tecnología por la razón de que se ha convertido en
la base de los microprocesadores y los microprocesadores a su vez son la base de todo dispositivo
electrónico moderno. Ejemplo: Celulares, computadores, televisores entre otros.
La implementación del transistor en el campo de la tecnología ha traído nuevos enfoques debido a
que es uno de los mayores logros de la ingeniería moderna por ser uno de los dispositivos más
volátil creados con respecto a su velocidad de respuesta a la transición o suicheo de corriente.
Los diseños electrónicos basados en el transistor son más compactos y económicos porque su
funcionamiento está sujeto a la unión de metales los cuales debido a sus propiedades eléctricas
han convertido al transistor en el dispositivo de la nueva generación basándose en la reducción de
circuito, es decir, más función en espaciaos más pequeños los cuales se llamaron encapsulados o
chip.
El transistor sin duda es el dispositivo que ha marcado la nueva era de la tecnología en todos los
dispositivos basados en la electrónica moderna asiendo así que el hombre piense más haya a la
hora de diseñar una aplicación basada en tecnología.
3
PLANTEAMIENTO
Los transistores son fundamentales en los aparatos que utilizamos a diario, pero muy pocos se detienen a intentar comprender su funcionamiento. Por esta razón es que se elabora esta investigación.
Este trabajo va dirigido principalmente a los alumnos que cursan la carrera de Ingeniería Electrónica, ya que éstos utilizan los transistores como base de la mayoría de los proyectos que realizan, sin siquiera entender realmente lo que sucede, a niveles atómicos, dentro de éste pequeño pero peculiar dispositivo.
4
JUSTIFICACIÓN
El estudio de los dispositivos semiconductores de alta potencia tiene varias aportaciones originales
para solucionar la problemática abordada y la necesidad de investigar sobre ellos tiene dos
importantes aspectos.
Analizar a fondo el funcionamiento del dispositivo para poder conocer las implicaciones al
usar dispositivos de alta potencia y su proceso de conmutación para aprovechar al máximo
sus características en las diferentes aplicaciones de alta potencia.
Obtener información que nos permita entender hacia donde están siendo orientadas las
mejoras que se han realizado en estos dispositivos.
5
OBJETIVO
Dar a conocer lo esencial del origen, la elaboración, el funcionamiento y la aplicación de los
transistores para realizar una correcta utilización de éste dispositivo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Presentar orígenes del transistor
Dar a conocer:
o Tipos de transistores
Historia
Funcionamiento
Aplicaciones
1.- TRANSISTORES
6
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida
en respuesta a una señal de entrada.
Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es
la contracción en inglés de transfer resistor (resistor de transferencia). Actualmente se encuentran
prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores
de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos
celulares, entre otros.1
2.- HISTORIA 2
El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de Estados Unidos en diciembre de
1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron
galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956. Fue el sustituto de la válvula termoiónica de
tres electrodos, o triodo.
El transistor de efecto campo fue patentado antes que el transistor BJT (en 1930), pero no se
disponía de la tecnología necesaria para fabricarlos masivamente.
Es por ello que al principio se usaron transistores bipolares y luego los denominados transistores
de efecto de campo (FET). En los últimos, la corriente entre el surtidor o fuente (source) y el
drenaje (drain) se controla mediante el campo eléctrico establecido en el canal.
Por último, apareció el MOSFET (transistor FET de tipo Metal-Óxido-Semiconductor). Los
MOSFET permitieron un diseño extremadamente compacto, necesario para los circuitos altamente
integrados (CI).
Hoy la mayoría de los circuitos se construyen con tecnología CMOS. La tecnología CMOS
(Complementary MOS ó MOS Complementario) es un diseño con dos diferentes MOSFET
(MOSFET de canal n y p), que se complementan mutuamente y consumen muy poca corriente en
un funcionamiento sin carga.
3.- ¿DE QUÉ ESTÁN HECHOS Y CÓMO FUNCIONAN?
1 CITA EXPLICATIVA: El transistor es de los inventos más importantes para el desarrollo de la tecnología como la conocemos ahora. En la telefonía actúa como conmutador, sustituyendo así el laborioso trabajo de los recepcionistas telefónicos, distribuyendo automáticamente las líneas telefónicas. En la radio y televisión su función de amplificador es vital hoy en día para poder difundir las señales de las cadenas de radio y televisivas nacionales.2 http://www.electronica2000.com
7
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente
(contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) 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).3
A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se
obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un
elemento activo, a diferencia de los resistores, condensadores e inductores que son elementos
pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica.
De manera simplificada, la corriente que circula por el colector es función amplificada de la que se
inyecta en el emisor, pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si
desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga por
el colector, según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación o ganancia logrado
entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros
a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de
Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de calor,
frecuencia de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos parámetros tales como
corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor, etc. Los tres
tipos de esquemas (configuraciones) básicos para utilización analógica de los transistores son
emisor común, colector común y base común.
Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET,
CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de base para modular la
corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control
(graduador) y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando
la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada
entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar
los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga
conectada al Drenaje (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Compuerta
(Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo, con la salvedad que en
eltriodo los equivalentes a compuerta, drenador y fuente son reja (o Grilla Control), Placa y Cátodo.
4.- TIPOS DE TRANSISTOR
3 PARAFRASIS: Loa transistores están hechos normalmente de cilicio, dividido en tres secciones, y para su mejor funcionamiento se contaminan con otra sustancia para lograr una conexión bipolar entre dos de estas secciones, dejando a una tercera para regular el flujo de corriente.
8
4.1 - TRANSISTOR DE CONTACTO PUNTUAL4
Llamado también «transistor de punta de contacto», fue el primer transistor capaz de obtener
ganancia, inventado en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. Consta de una base
de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de
cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el
colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se «ve» en el colector, de
ahí el nombre de transfer resistor. Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es
difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y
ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor
ancho de banda.
4.2 -TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR5
El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT fue inventado
en 1947) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy
cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. El
transistor bipolar está formado por una unión PN y por otra NP, característica que hace que un
semiconductor de determinado tipo se encuentre entre dos de tipo opuesto al primero. Lo que se
obtiene con esta configuración es una sección que proporciona cargas (de huecos o de electrones)
que son captadas por otra sección a través de la sección media. El electrodo que proporciona las
cargas es el emisor yel que las recoge es el colector. La base es la parte de en medio y forma las
dos uniones, una con el colector y otra con el emisor. Además, la base controla la corriente en el
colector. Este tipo de transistores recibe el nombre de transistores de unión.
Cuando el transistor bipolar, fue considerado una revolución. Pequeño, rápido, fiable, poco
costoso, sobrio en sus necesidades de energía, reemplazó progresivamente a la válvula
termoiónica durante la década de 1950, pero no del todo. En efecto, durante los años 60, algunos
fabricantes siguieron utilizando válvulas termoiónicas en equipos de radio de gama alta, como
Collins y Drake; luego el transistor desplazó a la válvula de los transmisores pero no del todo de
los amplificadores de radiofrecuencia. Otros fabricantes, de equipo de audio esta vez, como
Fender, siguieron utilizando válvulas termoiónicas en amplificadores de audio para guitarras.
Las razones de la supervivencia de las válvulas termoiónicas son varias:
4 COMENTARIO: En la actualidad el transistor de contacto puntual ah desaparecido del mercado.5 CITA EXPLICATIVA: Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS.
9
El transistor no tiene las características de linealidad a alta potencia de la válvula
termoiónica, por lo que no pudo reemplazarla en los amplificadores de transmisión de radio
profesionales y de radioaficionados.
Los armónicos introducidos por la no-linealidad de las válvulas resultan agradables al oído
humano, por lo que son preferidos por los audiófilos
El transistor es muy sensible a los efectos electromagnéticos de las explosiones nucleares,
por lo que se siguieron utilizando válvulas termoiónicas en algunos sistemas de control-
comando de cazas de fabricación soviética.
La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial6. En su funcionamiento normal, la
unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los
portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, que por ser muy angosta, hay poca
recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. El transistor posee tres estados de
operación: estado de corte, estado de saturación y estado de actividad.
4.2.1 - FUNCIONAMIENTO
En una configuración normal, la unión emisor-base se polariza en directa y la unión base-colector
en inversa. Debido a la agitación térmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la
barrera de potencial emisor-base y llegar a la base. A su vez, prácticamente todos los portadores
que llegaron son impulsados por el campo eléctrico que existe entre la base y el colector.
Un transistor NPN puede ser considerado como dos diodos con la región del ánodo compartida. En
una operación típica, la juntura base-emisor está polarizada en directa y la juntura base-colector
está polarizada en inversa. En un transistor NPN, por ejemplo, cuando una tensión positiva es
aplicada en la juntura base-emisor, el equilibrio entre los portadores generados térmicamente y el
campo eléctrico repelente de la región agotada se desbalancea, permitiendo a los electrones
excitados térmicamente inyectarse en la región de la base. Estos electrones "vagan" a través de la
base, desde la región de alta concentración cercana al emisor hasta la región de baja
concentración cercana al colector. Estos electrones en la base son llamados portadores
minoritarios debido a que la base está dopada con material P, los cuales generan "hoyos" como
portadores mayoritarios en la base.
6 CITA ACLARATORIA: La epitaxia o crecimiento epitaxial es uno de los procesos en la fabricación de circuitos integrados. La epitaxia se refiere a la deposición de una sobrecapa cristalina en un sustrato cristalino, donde hay registro entre la sobrecapa y el sustrato.
10
La región de la base en un transistor debe ser constructivamente delgada, para que los portadores
puedan difundirse a través de esta en mucho menos tiempo que la vida útil del portador minoritario
del semiconductor, para minimizar el porcentaje de portadores que se recombinan antes de
alcanzar la juntura base-colector. El espesor de la base debe ser menor al ancho de difusión de los
electrones.
4.2.2 - CONTROL DE TENSIÓN, CARGA Y CORRIENTE
La corriente colector-emisor puede ser vista como controlada por la corriente base-emisor (control
de corriente), o por la tensión base-emisor (control de voltaje). Esto es debido a la relación tensión-
corriente de la juntura base-emisor, la cual es la curva tensión-corriente exponencial usual de una
juntura PN (es decir, un diodo).
En el diseño de circuitos analógicos, el control de corriente es utilizado debido a que es
aproximadamente lineal. Esto significa que la corriente de colector es aproximadamente veces la
corriente de la base. Algunos circuitos pueden ser diseñados asumiendo que la tensión base-
emisor es aproximadamente constante, y que la corriente de colector es veces la corriente de la
base. No obstante, para diseñar circuitos utilizando TBJ con precisión y confiabilidad, se requiere
el uso de modelos matemáticos del transistor como el modelo Ebers-Moll.
4.2.3 - TRANSISTOR BIPOLAR DE HETEROUNIÓN7
El transistor bipolar de heterounión (TBH) es una mejora del TBJ que puede manejar señales de
muy altas frecuencias, de hasta varios cientos de GHz. Es un dispositivo muy común hoyen día en
circuitos ultrarrápidos, generalmente en sistemas de radiofrecuencia.
Los transistores de heterojuntura tienen diferentes semiconductores para los elementos del
transistor. Usualmente el emisor está compuesto por una banda de material más larga que la base.
Esto ayuda a reducir la inyección de portadores minoritarios desde la base cuando la juntura
emisor-base está polarizada en directa y esto aumenta la eficiencia de la inyección del emisor. La
inyección de portadores mejorada en la base permite que esta pueda tener un mayor nivel de
dopaje, lo que resulta en una menor resistencia. Con un transistor de juntura bipolar convencional,
también conocido como transistor bipolar de homojuntura, la eficiencia de la inyección de
portadores desde el emisor hacia la base está principalmente determinada por el nivel de dopaje
entre el emisor y la base. Debido a que la base debe estar ligeramente dopada para permitir una
alta eficiencia de inyección de portadores, su resistencia es relativamente alta.
7 COMENTARIO: Son utilizados hoy día en la realización de osciladores y amplificadores en el rango de frecuencias de microondas, debido a que la presencia de una heterounión en su constitución permite realizar un mayor dopaje de la base, lo que conduce a una reducción de la resistencia de ésta sin degradar la ganancia.
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4.2.4 - REGIONES OPERATIVAS DEL TRANSISTOR8
Los transistores bipolares de juntura tienen diferentes regiones operativas, definidas
principalmente por la forma en que son polarizados:
Región activa:
Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está
en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende
principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante)
y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más
importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador de señal.
Región inversa:
Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el transistor bipolar
entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las regiones del colector y emisor
intercambian roles. Debido a que la mayoría de los TBJ son diseñados para maximizar la ganancia
de corriente en modo activo, el parámetro beta en modo inverso es drásticamente menor al
presente en modo activo.
Región de corte: Un transistor está en corte cuando:
Corriente de colector = corriente de emisor = 0,(Ic = Ie = 0)
En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del
circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje,ver Ley de Ohm). Este caso
normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0(Ib =0)
Región de saturación: Un transistor está saturado cuando:
Corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima,(Ic = Ie = I máxima)
En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las
resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm. Este caso
normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para
inducir una corriente de colector β veces más grande (recordar que Ic = β * Ib)
8 http: //areaelectronica.com/ Transistores/Transistores, transistor, teoría..htm
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4.3 - TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO9
El transistor de efecto campo ield-Effect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia de
transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un
material semiconductor. Los FET, como todos los transistores, pueden plantearse como
resistencias controladas por voltaje.
La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de semiconductores
habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductora como la región activa o canal. La
región activa de los TFTs (thin-film transistores, o transistores de película fina), por otra parte, es
una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la principal
aplicación de los TFTs es como pantallas de cristal líquido o LCDs).
Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-
Semiconductor FET). Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente
(source). La puerta es el terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de efecto de campo
se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta
permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.
El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT. En los MOSFET, la
puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los BJT, donde la corriente que atraviesa la base,
pese a ser pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, no siempre puede
ser despreciada. Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado
que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.
Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o FET son
también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una tensión positiva en
la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción, respectivamente. Los
transistores de efecto de campo MOS son usados extensísimamente en electrónica digital, y son el
componente fundamental de los circuitos integrados o chips digitales.
9COMENTARIO: Los transistores de efecto de campo son los que han permitido la integración a gran escala disponible hoy en día; para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios cientos de miles de transistores interconectados, por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.
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4.3.1 - HISTORIA10
Desde 1953 se propuso su fabricación por Van Nostrand (5 años después de los BJT).Aunque su
fabricación no fue posible hasta mediados de los años 60's.
4.3.2 - TIPO DE TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO
El canal de un FET es dopado para producir tanto un semiconductor tipo N o uno tipo P. El
drenador y la fuente deben estar dopados de manera contraria al canal en el caso de FETs de
modo mejorado, o dopados de manera similar al canal en el caso de FETs en modo agotamiento.
Los transistores de efecto de campo también son distinguidos por el método de aislamiento entre
el canal y la puerta. Los tipos de FETs son: Podemos clasificar los transistores de efecto campo
según el método de aislamiento entre el canal y la puerta:
El MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) usa un aislante
(normalmente SiO2).
El JFET (Junction Field-Effect Transistor) usa una unión p-n
El MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) substituye la unión PN del JFET
con una barrera Schottky.
En el HEMT (High ElectronMobility Transistor), también denominado HFET (heterostructure
FET), la banda de material dopada con "huecos" forma el aislante entre la puerta el cuerpo
del transistor.
Los MODFET (Modulation-Doped Field Effect Transistor)
Los IGBT (Insulated-gate bipolar transistor) es un dispositivo para control de potencia. Son
comúnmente usados cuando el rango de voltaje drenaje-fuente está entre los 200 a 3000V.
Aun así los Power MOSFET todavía son los dispositivos más utilizados en el rango de
tensiones drenaje-fuente de 1 a 200V.
Los FREDFET es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultra
rápida del transistor.
Los DNAFET es un tipo especializado de FET que actúa como biosensor, usando una
puerta fabricada de moléculas de ADN de una cadena para detectar cadenas de ADN
iguales. La característica de los TFT que los distingue, es que hacen uso del silicio amorfo
o del silicio poli cristalino.
10 Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT, son más estables con la temperatura que los BJT, más fáciles de fabricar que los BJT pues precisan menos pasos y permiten integrar más dispositivos en un CI, Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes.
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4.3.3 - CARACTERÍSTICAS
Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100M).
No tiene un voltaje de unión cuando se utiliza Conmutador (Interruptor).
Hasta cierto punto inmune a la radiación.
Es menos ruidoso.
Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad térmica.
4.3.4 - PRECAUCIONES11
Con los transistores FET hay que tener cuidados especiales, pues algunas referencias se dañan
con solo tocar sus terminales desconectadas (Estática). Por tal motivo, cuando nuevos traen sus
patas en corto-circuito mediante una espuma conductora eléctrica o con algo metálico, esto no se
debe quitar hasta que estén soldados en la tableta de circuito impreso, hecho esto ya no hay
problema.
4.4 - FOTOTRANSISTOR
Se llama fototransistor a un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide
sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al
estado de conducción. El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia
propio del transistor. Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir,
están compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres
conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz,
la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una ventana o es totalmente
transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y
produzca el efecto fotoeléctrico.
En el mercado se encuentran fototransistores tanto con conexión de base como sin ella y tanto en
cápsulas plásticas como metálicas (TO-72, TO-5) provistas de una lente.
11 Los FET presentan una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacidad de entrada.
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4.4.1 - APLICACIONES DE LOS FOTOTRANSISTORES.12
Se han utilizado en lectores de cinta y tarjetas perforadas, lápices ópticos, etc. Para
comunicaciones con fibra óptica se prefiere usar detectores con fotodiodos p-i-n. También se
pueden utilizar en la detección de objetos cercanos cuando forman parte de un sensor de
proximidad. Se utilizan ampliamente encapsulados conjuntamente con un LED, formando
interruptores ópticos (opto-switch), que detectan la interrupción del haz de luz por un objeto.
Existen en dos versiones: de transmisión y de reflexión. Teniendo las mismas características de un
transistor normal, es posible regular su corriente de colector por medio de la corriente de base. Y
también, dentro de sus características de elemento optoelectrónico, el fototransistor conduce más
o menos corriente de colector cuando incide más o menos luz sobre sus junturas.
Los dos modos de regulación de la corriente de colector se pueden utilizar en forma simultánea. Si
bien es común que la conexión de base de los fototransistores no se utilice, e incluso que no se la
conecte o ni siquiera venga de fábrica, a veces se aplica a ella una corriente que estabiliza el
funcionamiento del transistor dentro de cierta gama deseada, o lo hace un poco más sensible
cuando se debe detectar una luz muy débil. Esta corriente de estabilización (llamada bias, en
inglés) cumple con las mismas reglas de cualquier transistor, es decir, tendrá una relación de
amplificación determinada por la ganancia típica de corriente, o hfe. A esta corriente prefijada se le
suman las variaciones producidas por los cambios en la luz que incide sobre el fototransistor.
Los fototransistores, al igual que los fotodiodos, tienen un tiempo de respuesta muy corto, es decir
que pueden responder a variaciones muy rápidas en la luz. Debido a que existe un factor de
amplificación de por medio, el fototransistor entrega variaciones mucho mayores de corriente
eléctrica en respuesta a las variaciones en la intensidad de la luz.
GLOSARIO DE TRANSISTORES
12http://www.itlalaguna.edu.mx/Academico/Carreras/electronica/opteca/OPTOPDF2_archivos/UNIDAD2TEMA
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Transistor: Dispositivo semiconductor activo que tiene tres o más electrodos. Los tres electrodos principales son emisor, colector y base. La conducción se realiza por medio de electrones y huecos. El germanio y el silicio son los materiales más frecuentemente utilizados para elementos semiconductores. Los transistores pueden efectuar prácticamente todas las funciones de las válvulas electrónicas, incluyendo la amplificación y la rectificación. A continuación vamos a observar algunos tipos de transistores:
TRANSISTORES DE BARRERA SUPERFICIAL:
Transistor bidireccional: realiza la función de conmutación en ambos sentidos del flujo de señales, a través de un circuito. Ampliamente utilizado en los circuitos conmutación telefónica.
Transistor bipolar: transistor de punta en el que el emisor y el colector son electrodos de contacto de punta que hacen presión en los centros de las caras de un disco delgado de material semiconductor que sirve de base.
Transistor de aleación-difusión: es el combinado de las técnicas de aleación y difusión de un modo diferente a la de un transistor de difusión-aleación.
Transistor de almacenamiento de carga: es el que la unión base-colector se carga cuando se aplica polarización directa estando la base a nivel alto y el colector a nivel bajo.
Transistor de barrera de unión: construido por aleación de la base con el material terminal de un conductor.
Transistor de barrera intrínseca: transistor tríodo en el que las barreras superficiales están constituidas sobre los lados opuestos de una lámina de germanio tipo n por depresiones grabadas, y ulterior electromoldeo de los puntos de colector y emisor que funcionan como contactos rectificadores.
TRANSISTORES DE BASE DIFUSA:
Transistor de base difusa: transistor en el que es obtenida una región no uniforme de base por difusión gaseosa. La unión base-colector está también formada por difusión gaseosa, por lo tanto la unión base-emisor es una unión convencional de aleación.
Transistor de base metálica: consistente en una base constituida por una película metálica delgada interpuesta entre dos semiconductores tipo n, estando el semiconductor de emisor más dopado que la base a fin de conseguir una mayor relación entre la corriente de electrones y la corriente de huecos. La respuesta de frecuencia es mucho más elevada que la de los transistores convencionales.
Transistor de campo: transistor unipolar.
Transistor de campo interno: tiene dos uniones planas paralelas, con un apropiado gradiente de resistividad en la región base entre las uniones para mejorar las respuestas a elevadas frecuencias.
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Transistor de capa de difusión: transistor de unión en las que las uniones finales están constituidas por difusión de impurezas cerca de una unión de crecimiento.
Transistor de cuatro capas: tiene cuatro regiones conductores pero solo tres terminales. Un ejemplo de este tipo es el tiristor.
Transistor de difusión: transistor en el que el flujo de corrientes es resultado de la difusión de portadores donadores o aceptadores, como en un transistor de unión.
Transistor de difusión microaleado: transistor en el que el cuerpo semiconductor es previamente sometido a difusión gaseosa a fin de producir una región de base no uniforme.
Transistor de doble difusión: está formado de dos uniones en la pastilla de semiconductor, por difusión gaseosa de ambos de impurezas p y n. Puede también formarse una región intrínseca.
Transistor de doble emisor: transistor epitaxial planal pasivado p-n-p de silicio que tiene dos emisores para su utilización en interruptores de bajo nivel.
Transistor de doble superficie: transistor de puntas en los que buscadores de emisor y colector están en contacto con los lados opuestos de la base.
Transistor de efecto de campo: transistor en el que la resistencia al paso de la corriente desde el electrodo fuente al electrodo drenador se modula por aplicación de un campo eléctrico transversal entre los electrodos de graduador o puerta. El campo eléctrico modifica la densidad de la capa empobrecida entre las puertas, reduciendo por tanto la conductancia.
TRANSISTORES DE MODULACIÓN DE CONDUCTIVIDAD:
-Transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor: transistor de efecto de campo que tiene una puerta aislada del sustrato semiconductor por una capa delgada de óxido de sicilio. Cuando en el modo de empobrecimiento, una tensión negativa de puerta reduce los portadores de carga normalmente presentes en el canal conductor con polarización nula de puerta. Cuando funciona en el sentido de enriquecimiento, la puerta se polariza en sentido directo para incrementar la carga del canal y aumentar la conductancia de este. Se pueden obtener ambos tipos de funcionamientos de un sustrato de tipo n o de tipo p, respectivamente.
Transistor de efecto de campo multicanal: es en el que se aplica tensiones adecuadas a la puerta de entrada para controlar el espacio entre los canales de flujo de corriente. La utilización de más de un canal permite el empleo de corrientes más intensas sin reducir la respuesta de frecuencia lo que normalmente ocurre cuando se aumenta el tamaño de un dispositivo de canal único para acomodarlo a mayor intensidad.
Transistor de emisor y conductor difusos: es el que tanto el emisor como el colector han sido constituidos por difusión.
Transistor de difusión: transistor de unión, obtenido por enfriamiento brusco después de la función de una determinada región.
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Transistor de gancho: tiene cuatro capas alternadas tipo p y n, con una capa flotante entre la base y el colector. Esta disposición da lugar a altas ganancias de la corriente de entrada de emisor.
TRANSISTORES DE MULTIEMISOR:
Transistor de multiemisor: tiene uno o más emisores adicionales. Utilizado principalmente en los circuitos lógicos.
Transistor de película delgada: Transistor de efecto de campo construido enteramente mediante técnicas de películas delgadas para su utilización en circuitos de esta naturaleza. Un electrodo de puerta, de metal delgado, está separado por una película delgada semiconductor que por lo general está constituida por sulfuro de cadmio la corriente circula a lo largo de un canal por la capa del semiconductor. Entre dos electrodos denominados fuente y drenador. La intensidad de corriente se consigue mediante la tensión aplicada a la puerta aislada.
Transistor de potencia: transistor de unión que puede trabajar con corrientes y potencias elevadas. Se usa principalmente en circuitos de audio y conmutación.
Transistor de precisión de aleación de silicio: Es en el cual las técnicas de aleación y grabado se combinan para producir una elevada frecuencia de respuesta y un estrecho control de los parámetros de transistor, tal como se requiere para aplicaciones de conmutación de bajo nivel y elevada resolución.
Transistor de puerta de control: Es en el que un electrodo de puerta cubre las uniones del emisor y el colector, permitiendo la aplicación de un campo electrónico a la superficie de la región de la base.
Transistor de puntas: tiene un electrodo base y dos o más puntos de contacto poco separadas entre si, sobre la superficie del germanio tipo n. La presión de los contactos crea una pequeña zona de material tipo p bajo cada contacto produciendo las uniones necesarias para un transistor.
Transistor de punta y de unión: tiene un electrodo base y una punta de contacto además de electrodos de unión.
Transistor de fusión: transistor de unión en que esta se obtiene por fusión de un semiconductor dopado en forma apropiada, permitiendo su solidificación ulterior repetidamente.
Transistor de superficie pasivada: transistor cuya superficie semiconductoras han sido protegidas contra el agua, los iones y otras condiciones ambientales por pasivación, en la cual un compuesto protector está químicamente unido a la superficie del cristal semiconductor.
TRANSISTORES DE UNIÓN ELECTROQUÍMICA:
Transistor de unión: construido de un transistor de unión de aleación que se fabrica colocando gránulos de una impureza tipo p, tal como el indio, encima y debajo de una lámina de germanio
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tipo n, y luego calentando la lámina hasta que la impureza se alee con el germanio dando lugar a un transistor de tipo p-n-p.
Transistor de unión difusa: es en el que los electrodos del emisor y del colector han sido obtenidos por difusión de una impureza metálica en el cuerpo del semiconductor sin calentamiento.
Transistor de tres uniones: tiene tres uniones y cuatro regiones de conductividad alternadas. La conexión del emisor puede tener lugar en la región p a la izquierda la conexión de la base en la región adyacente n.
Transistor de unión electroquímica: construido por ataques de las dos caras opuesto a una placa de germanio tipo n por chorros de una solución salina tal como cloruro de indio, la placa , primeramente positiva con respecto a los de proyección, pasa entonces a ser negativa con relación al deposito de indio sobre los caracteres formados.
TRANSISTORES DE UNIÓN GRADUAL:
Transistor de unión gradual: transistor por crecimiento variable.
Transistor de unión intrínseca: de cuatro capas una de las cuales está formada por semiconductores de tipo i y situada entre la base y el colector, como los transistores p-n-i-p, n-p-i-n, p-n-i-n y n-p-i-p.
Transistor de zona desierta: transistor de capa agotada.
Transistor del tipo de empobrecimiento: transistor metal-óxido de efecto de campo en el que los portadores de carga existentes presentan una polarización de entrada nula, si bien estas cargas son neutralizadas por la aplicación de una polaridad inversa.
Transistor del tipo de enriquecimiento: transistor MOS de efecto de campo en el que la puerta está polarizada en sentido directo y cubre todo el canal a fin de enriquecer su carga e incrementa su conductancia.
Transistor doblemente dopado: transistor de unión por crecimiento, formado por adición sucesiva de impurezas tipo p y tipo n o la fusión durante el crecimiento del cristal.
Transistor epitaxial de unión difusa: transistor de unión obtenido por crecimiento por una capa delgada de elevada pureza de un material semiconductor fuertemente dopada del mismo tipo.
Transistor epitaxial mesa difuso: en el que la capa epitaxial delgada de elevada resistividad está depositada sobre el sustrato, sirviendo como colector.
Transistor filiforme: transistor de modulación de conductividad cuya longitud es mucho mayor que sus dimensiones transversales.
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Transistor mesa: obtenido sometiendo una lámina o pastilla de germanio o sicilio a ataque químico de modo que las regiones correspondientes a la base y al emisor aparezcan escalonadamente como mesetas por encima de la región de colector.
Transistor MOS de efecto de campo: Transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor.
TRANSISTORES N-P-N:
Transistor n-p-n: Transistor de unión que tiene una base tipo p entre un emisor tipo n y un colector tipo n. El emisor debe entonces ser negativo con respecto a la base , y el colector positivo.
Transistor n-p-i-n: Transistor de unión intrínseca en el que la región intrínseca está interpuesta entre la base tipo p y las capas tipo n del colector.
Transistor n-p-i-p: Transistor de unión intrínseca en el que la región intrínseca está entre regiones p.
TRANSISTORES N-P-N-P:
Transistor n-p-n-p: Transistor de unión n-p-n que tiene además una capa de transición o flotante entre los regiones p y n, en la que no se establece conexión óhmica. Denominado también transistor p-n-p-n.
Transistor pasivado: Protegido contra fallos prematuros por pasivación.
Transistor pentodo de efecto de campo: tiene cinco terminales que tiene tres puertas. Puede trabajar como pentodo, si se polarizan independientemente cada una de las puertas.
Transistor planar de silicio: Fabricado por la técnica planar, que implica una serie de ataques químicos y difusiones, y que producen un transistor de silicio con una capa de óxido.
Transistor planar de unión: parecido al de unión difusa, pero en el cual se consigue una penetración localizada de las impurezas recubriendo algunas partes de la superficie del cristal con un compuesto de óxido tal como dióxido de silicio. Este proceso se llama pasivación de superficie.
Transistor p-n-i-n: transistor de unión intrínseca en el que la región intrínseca está situada entre regiones n.
Transistor p-n-i-p: Transistor de unión intrínseca en la cual la región intrínseca está entre la base tipo n y el colector tipo p.
Transistor por crecimiento variable: de unión en la cual las impurezas (tales el galio y el antimonio) se disuelven a la vez, y la temperatura asciende y desciende repentinamente para producir capas alternas de tipo p y n. Se llama también transistor de unión gradual.
Transistor simétrico: de unión en lo que los electrodos emisor y colector son idénticos y sus terminales intercambiables.
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Transistor tetrodo: transistor de cuatro electrodos, tal como un transistor tetrodo de puntas o un transistor de unión de doble base.
Transistor tetrodo de efecto de campo: con cuatro conductores con dos puertas que permiten el funcionamiento del tetrodo si se utiliza polarización separada para cada puerta.
Transistor tetrodo de puntas: transistor de puntas con un colector y dos emisores.
Transistor tetrodo de unión: transistor de unión de doble base.
Transistor unipolar: transistor que utiliza portadores de carga de una sola polaridad, tal como ocurre en un transistor de efecto de campo.
Transistor uniunión: barra de semiconductor tipo n con una región de aleación tipo p en un lado. Las conexiones se establecen en los contactos de las bases situados en ambos extremos de la barra y en la región p. El transistor tiene una característica análoga a la de un tiratrón entre el terminal de la región p y el terminal de la base negativa.
TRANSISTOR COMPLEMENTARIOS:
Transistor complementario: dos transistores d opuesta conductividad (p-n-p y n-p-n) incorporados en la misma unidad funcional.
TRANSISTORES EN CASCADA.
Transistor de cascada: dos transistores montados en una misma cápsula y conectados en serie.
Transistor en conexión compuesta: disposición de dos transistores en la que la base de uno se conecta al emisor del otro y los dos colectores se conectan entre sí. La combinación debe ser considerada como un transistor simple que posee un elevado factor de amplificación de corriente.
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CONCLUSION
Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos
electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.
Con el desarrollo de este trabajo además de consolidar el trabajo en equipo, y consolidar nuestras
capacidades investigativas nos aportó importantes conocimientos en algunos casos en forma de
cultura general, y otras ocasiones conocimientos específicos acerca de los transistores y cada uno
de los tipos más conocidos.
Podemos decir que el surgimiento de los transistores ha proporcionado un gran avance a la ciencia
no solo a la electrónica sino a la ciencia de forma general porque casi todos equipos que tenemos
en la actualidad funcionan con componentes eléctricos y con presencia de transistores.
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BIBLIOGRAFÍA.
o http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campo
o http://www.electronica2000.com
o http: //areaelectronica.com/ Transistores/Transistores, transistor, teoría..htm
o https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar
o http://rinconfaduljorgealberto.blogspot.mx/2009/08/que-es-el-transistor-ventajas-y.html
o https://es.wikipedia.org/wiki/Epitaxia
o https://es.wikipedia.org/wiki/Deposici%C3%B3n_en_semiconductores
o http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=140559
o http://www.itlalaguna.edu.mx/Academico/Carreras/electronica/opteca/OPTOPDF2_archivos/
UNIDAD2TEMA4.PDF
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