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Curiosidades del transistor: su historia y tipos

Curiosidades del transistor: su historia y tipos

  • 25 de junio de 2019

El transistor es un componente electrónico básico, utilizado principalmente como conmutador o como amplificador, pero también es utilizado como estabilizador de tensión, modulador de señales entre otros muchos usos.

Te avisamos que para leer este artículo debes tener conocimientos de electrónica básica.

El término transistor viene del inglés: transconductance varistor (resistencia de transconductancia variable). El nombre fue asignado por votación del Comité Directivo de Bell Labs el 28 de mayo de 1948, a partir de los siguientes nombres propuestos: semiconductor triodo, estados de superficie del triodo, cristal del triodo, tríodo sólido, iotatron, transistor. Por razones comerciales, necesitaba un nombre corto, inequívoco con la tecnología de los tubos electrónicos. Se eligió el nombre: transistor. Se utiliza para designar un sistema de semiconductores con tres electrodos activos que permiten el control de la señal.

Por metonimia, el término transistor también se usa para designar receptores de radio equipados con transistores.

Es posible conseguir todo tipo de transistores por Internet, gracias al distribuidor de transistores Dachs es posible conseguir cualquier tipo de transistor tanto para reparar nuestros circuitos averiados como para crear otros nuevos.

Una aplicación de los transistores que la mayoría de nuestros equipos electrónicos es la conversión de la corriente alterna a continua, para ello el transistor se combina con el diodo rectificador.

Historia

El transistor fue descubierto el 23 de diciembre de 1947 por los estadounidenses John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, investigadores de la compañía Bell Telephone. Estos investigadores recibieron el Premio Nobel de Física en 1956.

El transistor es reconocido como un enorme avance contra el tubo de vacío: mucho más pequeño, más liviano, más estable, funciona con bajos voltajes, permite la alimentación de la batería y funciona instantáneamente una vez que este activo, a diferencia de los tubos de vacío. Estos últimos requerían unos diez segundos de calentamiento y consumían mucha energía.

El crecimiento de transistor fue exponencial, rápidamente se utilizó para crear circuitos integrados, lo que le permitió conquistar cada vez más terreno en distintas áreas.

El transistor fue un invento decisivo sin el cual la electrónica y los ordenadores no tendrían sus formas actuales.

Clasificación

Transistor bipolar

Su principio de funcionamiento se basa en 2 uniones PN, una en positivo y la otra en negativo. La polarización de la unión PN se debe a una corriente eléctrica débil que permitirá "controlar" una corriente mucho mayor. Este es el principio del amplificador de corriente.

Transistor de efecto de campo

Entre los transistores de efecto de campo (o FET), se pueden distinguir las siguientes familias:

  • Transistores MOSFET: utilizan las propiedades de las estructuras Metal / Oxido / Semiconductor.
  • Transistores JFET: utilizan las propiedades de las uniones PN.
  • Transistor monofásico: El llamado transistor de unijunction, ya casi no se usa, pero se usó para crear osciladores.
  • Tecnología híbrida: El IGBT, es un híbrido bipolar y MOSFET, utilizado principalmente en electrónica de potencia.

Aplicaciones

Los dos tipos principales de transistores satisfacen las necesidades de la electrónica analógica, digital, de potencia y electrónica de alto voltaje.

La tecnología bipolar se utiliza principalmente en electrónica analógica y de potencia.

Las tecnologías FET y CMOS se utilizan principalmente en electrónica digital (realización de operaciones lógicas). Se pueden usar para hacer bloques analógicos en circuitos digitales (regulador de voltaje, por ejemplo). También se utilizan para hacer controles de potencia (motores) y para electrónica de alto voltaje (automotriz). Sus características son más parecidas a las de los tubos de vacío. Ofrecen una mejor linealidad en el contexto de los amplificadores de alta fidelidad, por lo tanto, menos distorsión.

Una combinación de ambas tecnologías se utiliza en IGBTs.

Construcción

Los sustratos utilizados van desde germanio (actualmente obsoleto), pasando por silicio, arseniuro de galio, silicio-germanio y, más recientemente, carburo de silicio, nitruro de galio y antimonio de indio.

Para la gran mayoría de las aplicaciones, se utiliza el silicio, mientras que se utilizan materiales más exóticos como el arseniuro de galio y el nitruro de galio para producir transistores de microondas.

Un transistor bipolar está compuesto por dos partes de sustrato semiconductor dopado similarmente (P o N) divididas por una oblea semiconductora dopada invertida delgada; así, hay dos tipos: N-P-N y P-N-P.

El transistor de efecto de campo consiste convencionalmente en una barra semiconductora dopada con N o P, y está rodeado por un anillo semiconductor dopado inverso (P o N). Hablamos de FET con canal N o P tras el dopaje de la barra.

El transistor MOS consiste en una barra semiconductora P o N en la que se añade una capa delgada de aislante (sílice, por ejemplo), que está superpuesta por un electrodo de metal.

Evolución de los transistores

Los primeros transistores se basaron en germanio. Este material, nuevamente utilizado para algunas aplicaciones, fue reemplazado rápidamente por silicio, más flexible y menos sensible a la temperatura.

También hay transistores de arseniuro de galio utilizados principalmente en el campo de microondas.

Los transistores de efecto de campo se utilizan esencialmente en ganancia de baja amplitud y señal de voltaje muy bajo. Son particularmente sensibles a las descargas electrostáticas.

La evolución tecnológica ha dado transistores MOS, se utilizan cada vez más en el conjunto de aplicaciones de conmutación de alta potencia, baja tensión, ya que casi no tienen resistencia a diferencia de los transistores, no se calientan y, por lo tanto, no necesitan refrigeración.

El grafeno, un nuevo material particularmente prometedor y poderoso, podría reemplazar al silicio en los transistores nueva generación.

Principio de funcionamiento

Los transistores MOS y bipolares funcionan de maneras particularmente diferentes:

El transistor bipolar es un amplificador de corriente, se inyecta una corriente en la base / emisor para crear una corriente multiplicada por la ganancia del transistor entre el emisor y el colector.

Los transistores NPN bipolares (negativo-positivo-negativo) permiten que una corriente fluya desde la base (+) al transmisor (-), son más rápidos y tienen una mejor resistencia de voltaje que el transmisor de base (-) de transistores PNP ( +), pero puede ser producido con características adicionales por los fabricantes para las aplicaciones que lo requieren.

El transistor de efecto de campo. Necesita un voltaje (o potencial) entre la puerta y la fuente para controlar la corriente entre la fuente y el drenaje. La corriente de la compuerta es cero (o despreciable) estática, ya que la compuerta se comporta frente al circuito de control como un capacitor de baja capacidad.

Otros transistores

IGBT (Transistor bipolar de puerta aislada): híbrido que tiene las características de un transistor de efecto de campo de entrada y las características de una salida de transistor bipolar. Solo se utiliza en electrónica de potencia.

Transistor de unión: este transistor se utiliza por sus características de resistencia dinámica negativa, que se utiliza simplemente para realizar un oscilador. Ya no se usa hoy.

Fototransistor: es un transistor bipolar, cuya unión base-colector es sensible a la luz. En comparación con un fotodiodo, es más sensible porque se beneficia del efecto amplificador específico del transistor.

El optoaislador: el fototransistor está montado en la misma carcasa que un diodo emisor de luz. Es la luz que transmite señales entre el fototransistor y el diodo emisor de luz. La potencia de aislamiento particularmente alta (del orden de 5 kV) lo convierte en el componente perfecto para aislar galvánicamente un circuito de control de un circuito de potencia.

También hay optoaisladores que usan otros componentes de salida como el tiristor, el triac.

Empleo

Excepto en el campo de alta potencia, se ha vuelto raro tener solo un transistor en una carcasa (para alta potencia se opta por un montaje Darlington).

Los circuitos integrados han hecho posible primero interconectar miles, luego millones de transistores. NVIDIA alcanzó su integración con más de mil millones de transistores en un solo componente en junio de 2008 con su GT200. El chip, utilizado como procesador gráfico (GPU) alcanza 1,4 mil millones de transistores grabados en 65 nanómetros, en una superficie de aproximadamente 600 mm².

Estos circuitos integrados se utilizan para hacer microprocesadores, memorias, etc.