El transistor La pala palabr bra a Tran Transi sist sto or vien viene e de Tran Transf sfe er Resi Resist stor or o resi resist ste encia ncia de transf transfer erenc encia, ia, es un eleme elemento nto que que se comp comport orta a como como una una resist resisten encia cia variab variable le que que depe depend nde e de una una señal señal eléctr eléctrica ica de contro control, l, enton entonces ces al cambiar el valor de la señal de control cambia la cantidad de corriente que pasa por el transistor. Un transisto transistorr consiste consiste en un par de diodos diodos semiconducto semiconductores res colocados colocados en opos oposic ició ión n y con con regi region ones es de unió unión n muy muy próx próxim imas as entr entre e sí que que la corriente en uno de ellos afecta a la corriente del otro. Como si fuera un par de diodos acoplados. Los transistor transistores es son compone componentes ntes pequeñ pequeños os y versátile versátiles, s, capaces capaces de realizar una asombrosa variedad de funciones de control en los equipos electrónicos.
Transistor UJT El transi transisto storr UJT (tran (transis sistor tor de uniju unijuntu ntura ra - Uniju Unijunc nctio tion n transi transisto stor) r) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores, es un dispositivo disposi tivo de disparo y que consiste consis te de una sola unión PN.
El transi transisto storr de uniju unijuntu ntura ra zonas semiconductoras. semiconductoras.
es un tipo tipo de tiristo tiristorr que contien contiene e dos
Tiene Tiene tres terminale terminales s denomin denominado ados s emisor emisor (E), base uno (B1) y base dos (B2) (B2).. Está Está form formad ado o por por una una barr barra a semi semico cond nduc ucto tora ra tipo tipo N, entr entre e los los terminales B1-B2, en la que se difunde una región tipo P+, el emisor, en alg algún punto unto a lo larg largo o de la barra arra,, lo que que dete determ rmin ina a el valo valorr del del parámetro parámetro η, standoff ratio, conocido conocido como razón razón de resistencias o factor intrínseco. Cuando el voltaje Veb1 sobrepasa un valor Vp de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también
baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa, este es un proceso realimentado positivamente, por lo que esta regi región ón no es
estable, lo que lo hace excelente para conmutar, conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación.
Región de corte: En esta región, la tensión de emisor es baja de forma que la tensión intrínseca mantiene polarizado inversamente el diodo emisor. La corriente de emisor es muy baja y se s e verifica que VE
esta región, la corriente de emisor está comprendida entre la corriente de pico y de valle (IP< IE< IV). Región de saturación: Esta zona es similar a la zona activa de un tiristor con unas corrientes y tensiones de mantenimiento (punto de valle) y una relación lineal de muy baja resistencia entre la tensión y la corriente de emiso emisor. r. En esta esta regi región ón,, la corr corrie ient nte e de emiso emisorr es mayo mayorr que que la corriente de valle (IE > IV). Si no se verifica las condiciones del punto de valle, el UJT entrara de forma f orma natural a la región de corte.
Indicador de bajo voltaje
Transistores JFET El JFET, transistor de efecto de campo o transistor unipolar, fue inventado en 1948, al mismo tiempo que el transistor normal o bipolar, pero no fue posible su implantación hasta 1970 debido a la alta tecnología necesaria para formar sus uniones. Un JFET JFET reún reúne e las las cara caract cter erís ísti tica cas s más más inte intere resa sant ntes es de las las válv válvul ulas as electrónicas, con las grandes ventajas de los componentes semiconductores. Según su composición, existen dos tipos de transistores JFET, los los JFET de de canal canal N y los de de canal canal P. P.
En la siguiente figura, se muestra la estructura de un transistor unipolar JFET de de canal canal N con su su símbolo símbolo corres correspon pondien diente: te:
En las siguientes figuras, se muestra un ejemplo de la familia de curvas características de surtidor común de un transistor JFET de canal N.
Examinando estas curvas podemos observar que la corriente de drenaje (ID) se hace más pequeña a medida que aumenta la tensión negativa aplicada entre la puerta y el surtidor (VGS). Al igual que ocurría con los transistores bipolares, en estas curvas se pueden pueden apreciar apreciar cuatro cuatro zonas zonas de operación operación:: región región de ruptura, ruptura, región activa, región de corte y región de saturación. En la regi región ón de rupt ruptur ura, a, cuan cuando do la tens tensió ión n dren drenad ador or-s -sur urti tido dorr (VDS (VDS)) aume aument nta a exce excesi siva vame ment nte, e, el JFET JFET entr entra a en la regi región ón de rupt ruptur ura a y se
produce una avalancha que puede destruir el transistor. En las curvas, tomadas como ejemplo, de la figura anterior, es del orden de 16 V. En la región de corte, el transistor entra en corte, es decir, no conduce (se comporta comporta como un interruptor interruptor abierto). abierto). Esto ocurre cuando la tensión tensión negativa del graduador o puerta es suficiente para estrangular totalmente el canal. En las curvas anteriores, se observa que esta tensión VGS es de -1.2 V. A esta tensión se la representa por VGS (apagado). En la región de saturación, el transistor se convierte en un buen conductor conductor (se (se comp compor orta ta como como un inte interr rrup upto torr cerr cerrad ado) o).. Esto Esto ocur ocurre re cuan cuando do se cortocircuitan los terminales de puerta y fuente, y VGS=0. Para este valor (ob (observ serva a las las curvas rvas caract racter erís ísti tic cas), s), la corrie rrien nte se manti antie ene prácticamente constante (aproximadamente ID=4 mA) a partir del codo de la curva (aproximadamente VDS=3V). A esta corriente se la conoce por IDSS y es la máxima que se puede dar en el drenador de un JFET con la puerta en cortocircuito. Según las curvas de la figura, IDSS=4mA. La región activa del JFET se encuentra entre las regiones de saturación y ruptura. Según las curvas expuestas, esta región se encontrará para los valores de 3 a 16 V de VDS.
Aplicaciones El JFET posee bastantes aplicaciones, como son: interruptores analógicos, multiplexores, control automático de ganancia "CAG" en receptores de radio, radio, ampli amplifica ficado dores res de pequ pequeñ eña a señal señal en recept receptore ores s de radio radio y TV, troceadores o choppers, etc. En la figu figura ra de la izqu izquie ierd rda, a, se mues muestr tra a un ejem ejempl plo o de inte interr rrup upto torr analógico con un JFET. Si a este circuito se le aplica una tensión VGS=0, el transistor entrará en saturación y se comportará como un interruptor cerrado. Por otro lado, si la tensión aplicada es VGS=VGS (apagado), el transistor se pondrá en corte y actuará como un interruptor abierto. Cuando ndo se utili tiliza za un JFE JFET como omo inte interrrup ruptor, tor, se le hac hace trab rabajar jar únicamente únicamente en dos estados, corte y saturación.
Circuito de aplicación
Preamplificador de micrófono de alta impedancia
Transistores MOSFET Los MOSFE MOSFET, T, o simple simpleme mente nte MOS MOS (Meta (Metal-O l-Oxid xide e Semico Semicond nduct uctor, or, Field Field Effect Transistor) son muy parecidos a los JFET. La diferencia entre estos estriba en que, en los los MOS, la puerta está stá aislad lada del canal, consiguiéndose de esta forma que la corriente de dicho terminal sea muy pequeña, prácticamente despreciable. Debido a este hecho, la resistencia de entra entrada da de este este tipo tipo de transi transisto stores res es elevad elevadísim ísima, a, del del orden orden de 10.000 MW , lo que les convierte en componentes ideales para amplificar señales muy débiles. Existen dos tipos de MOSFET en función de su estructura interna: los de empobrecimiento y los de enriquecimiento. Los primeros tienen un gran campo de aplicación como amplificadores de señales débiles en altas frecu frecuen enci cias as o radi radioo-fr frec ecue uenc ncia ia (RF) (RF),, debi debido do a su baja baja capa capaci cida dad d de entrada. Los segundos tienen una mayor aplicación en circuitos digitales y sobr sobre e todo todo en la cons constr truc ucci ción ón de circ circui uito tos s inte integr grad ados os,, debi debido do a su pequeño consumo y al reducido espacio que ocupan.
N P
Canal Canal
Como se podrá observar en las curvas características, este transistor sólo conduce cuando son aplicadas tensiones positivas al drenador, por lo que normalmente estará en no conducción o apagado. Las aplicaciones de MOSFET discretos más comunes son: •
Resistencia controlada por tensión.
•
Circuitos de conmutación de potencia (HEXFET, FREDFET, etc.).
•
Mezcladores de frecuencia, con MOSFET de doble puerta.
Circuito de aplicación Destellador de LED doble
Transistores IGFET Los IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) constituyen, desde el punto de vista de su empleo, un híbrido entre los transistores bipolares y los MOSFET para aprovechar aprovechar tanto la sencillez de ataque de los últimos, como la capacidad para conducir altas corrientes y baja resistencia en conducción de los primeros
La estructura básica, así como el circuito equivalente se muestra en la siguiente figura:
La estructura recuerda mucho la de un transistor MOSFET de potencia donde se utilizan obleas dopadas de Tipo N sobre las que se deposita una fina capa epitaxial. El IGBT está construido de forma casi idéntica. La capa epitaxial presenta el mismo espesor y se dopa igual que en un FET. Sin embargo, existe una importante diferencia: el material de partida es una oblea dopada Tipo P en lugar de Tipo N. La unión PN adicional, así creada, inyecta portadores (huecos) en la región epitaxial Tipo N reduciendo su resistividad y rebajando la caída de tensión en conducción.
Desde el punto de vista económico, los IGBT, al utilizar el principio de los FET tan sólo para el circuito de ataque y no el de potencia, dejando éste en manos de una estructura bipolar, reducen sustancialmente los requerimientos en cuanto a superficie de Silicio necesaria. Tenemos entonces que, para tensiones superiores a los 400V, la superficie de un IGBT es típicamente un tercio de la del MOSFET comparable. Los IGBT IGBT acum acumul ulan an la mayor mayor parte parte del del merca mercado do de compo componen nentes tes de pote potenc ncia ia para para apli aplica caci cion ones es de medi media a y alta alta tens tensió ión, n, no sólo sólo por por su capa capaci cida dad d de pote potenc ncia ia sino sino tamb tambié ién n porq porque ue son son tan tan rápi rápido dos s que que la frecuencia de los impulsos que generan son imperceptibles por el oído humano. Esto stos disp isposit ositiv ivo os sem semico iconduc ductore tores s de potenc tencia ia se uti utiliz lizan en convertidores CC/CA, en maquinaria, robots industriales, compresores de equipos de aire acondicionado, equipos de fabricación de semico semicond nduct uctore ores, s, unida unidades des de contro controll de motor motores es en autom automóv óvile iles s y vehículos eléctricos híbridos, equipos de soldadura.
