El Transistor

Un transistor es un pequeño dispositivo electrónico que puede provocar grandes cambios en una señal de salida eléctrica de los pequeños cambios en una pequeña señal de entrada. Es decir, una débil señal de entrada puede ser amplificada (hecho más fuerte) por un transistor. Por ejemplo , muy débiles señales de radio en el aire pueden ser captadas por una antena de alambre y procesados por los amplificadores de transistores, hasta que se lo suficientemente fuerte como para ser escuchados por el oído humano. Un transistor consta de tres capas de silicio o de germanio material semiconductor. impurezas se añaden a cada capa para crear una eléctrica positiva o negativa cargado comportamiento. "P" es para un suplemento de capa y "N" es negativo para un suplemento de capa. Transistores son NPN o PNP en la configuración de las capas. No hay particular, salvo la diferencia de polaridad de voltajes que deben aplicarse para hacer funcionar el transistor. s grande es tener la señal de salida del colector también se hace referencia al suelo y el emisor. La débil señal de entrada se aplica al centro de la capa de base y por lo general se hace referencia al suelo que también está conectada a la capa inferior llamado emisor. Cuanto mácias condensadores están obligados junto con al menos una fuente de alimentación DC para completar el transistor amplificador. Usted ya debería haber estudiado la base de electricidad y electrónica básica secciones de este sitio web y tener una buena comprensión de cómo las resistencias y condensadores efecto de circuitos eléctricos. Un típico amplificador de transistor se muestra a continuación.

Estructura atómica de los semiconductores

Las propiedades eléctricas de un material semiconductor vienen determinadas por su estructura atómica. En un cristal puro de germanio o de silicio, los átomos están unidos entre sí en disposición periódica, formando una rejilla cúbica tipo diamante perfectamente regular. Cada átomo del cristal tiene cuatro electrones de valencia, cada uno de los cuales interactúa con el electrón del átomo vecino formando un enlace covalente. Al no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas temperaturas y en estado cristalino puro, el material actúa como un aislante.

Función de las impurezas

Los cristales de germanio o de silicio contienen pequeñas cantidades de impurezas que conducen la electricidad, incluso a bajas temperaturas. Las impurezas tienen dos efectos dentro del cristal. Las impurezas de fósforo, antimonio o arsénico se denominan impurezas donantes porque aportan un exceso de electrones. Este grupo de elementos tiene cinco electrones de valencia, de los cuales sólo cuatro establecen enlaces con los átomos de germanio o silicio. Por lo tanto, cuando se aplica un campo eléctrico, los electrones restantes de las impurezas donantes quedan libres para desplazarse a través del material cristalino. Por el contrario, las impurezas de galio y de indio disponen de sólo tres electrones de valencia, es decir, les falta uno para completar la estructura de enlaces interatómicos con el cristal. Estas impurezas se conocen como impurezas receptoras, porque aceptan electrones de átomos vecinos. A su vez, las deficiencias resultantes, o huecos, en la estructura de los átomos vecinos se rellenan con otros electrones y así sucesivamente. Estos huecos se comportan como cargas positivas, como si se movieran en dirección opuesta a la de los electrones cuando se les aplica un voltaje.

Semiconductores de tipos n y p

Un cristal de germanio o de silicio que contenga átomos de impurezas donantes se llama semiconductor negativo, o tipo n, para indicar la presencia de un exceso de electrones cargados negativamente. El uso de una impureza receptora producirá un semiconductor positivo, o tipo p, llamado así por la presencia de huecos cargados positivamente. Un cristal sencillo que contenga dos regiones, una tipo n y otra tipo p, se puede preparar introduciendo las impurezas donantes y receptoras en germanio o silicio fundido en un crisol en diferentes fases de formación del cristal. El cristal resultante presentará dos regiones diferenciadas de materiales tipo n y tipo p. La franja de contacto entre ambas áreas se conoce como unión pn. Tal unión se puede producir también colocando una porción de material de impureza donante en la superficie de un cristal tipo p o bien una porción de material de impureza receptora sobre un cristal tipo n, y aplicando calor para difundir los átomos de impurezas a través de la capa exterior. Al aplicar un voltaje desde el exterior, la unión pn actúa como un rectificador, permitiendo que la corriente fluya en un solo sentido. Si la región tipo p se encuentra conectada al terminal positivo de una batería y la región tipo n al terminal negativo, fluirá una corriente intensa a través del material a lo largo de la unión. Si la batería se conecta al revés, no fluirá la corriente.

1. Funcionamiento del transistor

En un transistor se pueden combinar dos uniones para obtener amplificación. Un tipo, llamado transistor de unión npn, consiste en una capa muy fina de material tipo p entre dos secciones de material tipo n, formando un circuito como el mostrado en la figura 2. El material tipo n a la izquierda del diagrama representa el elemento emisor del transistor, que constituye la fuente de electrones. Para permitir el avance de la corriente a lo largo de la unión np, el emisor tiene un pequeño voltaje negativo con respecto a la capa tipo p, o componente base, que controla el flujo de electrones. El material tipo n en el circuito de salida sirve como elemento colector y tiene un voltaje positivo alto con respecto a la base, para evitar la inversión del flujo de corriente. Los electrones que salen del emisor entran en la base, son atraídos hacia el colector cargado positivamente y fluyen a través del circuito de salida. La impedancia de entrada (la resistencia al paso de corriente) entre el emisor y la base es reducida, mientras que la impedancia de salida entre el colector y la base es elevada. Por lo tanto, pequeños cambios en el voltaje de la base provocan grandes cambios en la caída de voltaje a lo largo de la resistencia del colector, convirtiendo a este tipo de transistor en un eficaz amplificador. Similar al tipo npn en cuanto a su funcionamiento, el transistor de unión pnp dispone también de dos uniones y es equivalente al tubo de vacío denominado triodo. Otros tipos con tres uniones, tales como el transistor de unión npnp, proporcionan mayor amplificación que los transistores de dos uniones.

2.Funcionamiento del transistor

los transitores son dispositivos electrónicos de estado sólido, cuando sobre un semiconductor se ponian dos puntas metalicas y a una se le aplicaba una cierta tension, la corriente en la otra venia influenciada por la de la primera; a la primera punta se la denomina emisor; al semiconductor , base y a la otra punta, colector. Posteriormente se encontro que igual fenomeno ocurria si se unian dos semiconductores polarizados en sentido inverso a otro de distinto tipo; asi se construyen los transistores de union, que son los mas empleados. Segun la estructura de sus uniones, los transitores pueden se p-n-p o n-p-n; sustituyen con ventajas a los triodos de vacio y valvulas termoionicas multielectrodicas, al menos en lo que a bajas potencias se refiere.

El transistor cobra su importancia al ser un componente capaz de cambiar de estado, permitiendole cambiar o amplificar de acuerdo a las condiciones de trabajo y diseño, fluctuando entre un estado conductor y uno insulador.

Insulación

La grafica muesta al transitor en su efecto de cambio cuando el transistor esta hecho para alterar su estado de inicio de conductividad (prendido, la corriente al maximo) a su condicion final de insulacion (apagado y sin flujo de corriente). La corriente fluye desde el emisor (punto E) al colector (punto C). Cuando un voltaje negativo se le aplica a la base (punto B), electrones en la region base son empujados (como dos cargas que se repelan, en este caso dos negativas) creando la insulacion. La corriente que fluia desde el punto E al punto C se detiene.

Conductividad

La grafica muestra el efecto del transistor cuando pasa de su estado de insulación (apagado y sin flujo de corriente) a su estado final de conductividad (prendido, la corriente al maximo). El transistor trabaja al principio como un insulador. Para que pueda tener conductividad, voltaje positivo tiene que ser aplicado a la base (punto B). Como las cargas positivas se atraen (en este caso, positivo y negativo), los electrones se halados fuera de los limites y deja que siga el flujo de corriente como lo muestra la figura. El transistor se cambio de insulador a conductor.

El transistor se puede conmutar en corte y conducción variando la polarización en el electrodo de base con respecto al potencial de emisor. Ajustando la polarización a un punto situado aproximadamente a mitad de camino entre el corte y la saturación se situará el punto de trabajo del transistor en la región activa de funcionamiento.Cuando funciona en esta región el transistor es capaz de amplificar. Las características de un transistor polarizado en la región activa se pueden expresar en términos de tensiones de electrodo y de corrientes lo mismo que en los tubos de vacío.

El comportamiento del transistor se puede analizar en términos matemáticos por medio de ecuaciones que expresan las relaciones entre sus corrientes, tensiones, resistencias y reactancias. Estas relaciones se denominan parámetros híbridos y definen los valores instantáneos de tensión y de corriente que existen en el circuito sometido a examen. Los parámetros permiten predecir el comportamiento del circuito en particular sin construirlo realmente.

A continuación se enumeran algunos de los parámetros más útiles en las aplicaciones del transistor:

• Ganancia de resistencia: Se expresa como razón de la resistencia de salida a la resistencia de entrada.La resistencia de entrada de un transistor típico es baja, aproximadamente 500 ohmios, mientras la resistencia de salida es relativamente alta, ordinariamente más de 20.000 ohmios.Para un transistor de unión la ganancia de resistencia suele ser mayor de 50.

• Ganancia de tensión: Es el producto de alfa y la ganancia de resistencia.Un transistor de unión que tiene un valor de alfa menor que la unidad, no obstante, una ganancia de resistencia del orden de 2.000 a causa de que su resistencia de salida es extremadamente alta, y la ganancia de tensión es aproximadamente 1.800.

• Ganancia de potencia: Es el producto de alfa elevado al cuadrado y la ganancia de resistencia, y es del orden de 400 o 500.

Hay tres configuraciones básicas: conexión de base a masa, conexión de emisor a masa y conexión de colector a masa. Las tres corresponden, aproximadamente, a los circuitos de rejilla a masa, cátodo a masa y placa a masa en la terminología del tubo de vacío.

El circuito de base a masa tiene baja impedancia de entrada y alta impedancia de salida, y desde el circuito de entrada hasta el de salida no se produce inversión de fase de la señal. El circuito de emisor a masa tiene una impedancia de entrada más alta y una impedancia de salida más baja que el circuito de base a masa, y se produce una inversión de fase entre la señal de entrada y la de salida. Esto proporciona ordinariamente la máxima ganancia de tensión en un transistor.El circuito de colector a masa tiene impedancia de entrada relativamente alta, impedancia de salida baja y no produce inversión de fase de la señal desde el circuito de entrada hasta el de salida. La ganancia de potencia y la ganancia de tensión son ambas bajas.

APLICACIONES DEL TRANSISTOR

Como interruptor:

• El transistor funciona como interruptor CERRADO cuando aplicamos una corriente a la base
  

• El transistor funciona como interruptor ABIERTO cuando NO aplicamos una corriente a la base

Como amplificador

• Por medio de una pequeña corriente aplicada a la base se pueden gobernar otra mucho mas intensa entre colector y emisor
• Esto significa que pequeñas corrientes se pueden transformar en otras mas fuertes =>Amplificación

BIBLIOGRAFIA

http://translate.google.com.mx/translate?hl=es&sl=en&u=http://101science.com/transistor.htm&ei=4REvSsWPLpqwtgOPycHECA&sa=X&oi=translate&resnum=9&ct=result&prev=/search%3Fq%3Dtransistor%26hl%3Des%26sa%3DG

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http://heedmane.files.wordpress.com/2008/08/transistor_1.jpg

http://www.terra.es/personal/lermon/cat/articles/evin0469.htm