TRANSISITORES

Introducción

Durante casi 5 décadas el tubo al vacio fue el elemento eléctrico más utilizado incluyendo una de sus variaciones que fue el diodo al vacio. Pero poco tiempo después gracias a investigaciones del Japonés Lee De Forest se le aplica un tercer elemento al diodo de tubo al vacio llamado rejilla de control, con lo que se comenzó a trabajar y de dio a conocer el primer amplificador electrónico bajo el nombre de tríodo estimulando en gran parte las tecnologías audiovisuales y así mismo incrementando su desarrollo y producción (incremento en aproximadamente 1000000 en 20 años y 100 millones en 37 años). A mediados de los 30 los tubos a vacio de cuatro y cinco elementos (tetrodo y pentodo, respectivamente) adquirieron gran importancia y así mismo valor industrial. En los años siguientes su desarrollo  fue abrumador  logrando grandes avances  en la fabricación, desarrollo en las altas potencias, elevadas potencias y  la miniaturización.

El 23  de diciembre del año 1947 nace el primer transistor en las instalaciones de las empresas Bell Telephone hecho y desarrollado por Walter  H. Brattain y John Bardeen llamado y conocido desde entonces Transistor de punto de contacto). Las cualidades sobresalientes a simple vista en ese momento fueron: Era proporcionalmente más pequeño, ligero, no se exigía demasiado respecto a factores como el calentamiento, y por ende a la disipación de calor, era más eficiente y resistente (absorbía menor potencia); entre otras cualidades y ventajas frente al tríodo de tubo al vacio.

Semiconductores

Materiales no conductores que mediante la adición de ciertas impurezas, conducen la corriente bajo ciertas condiciones: No es directamente un conjunto de corriente, pero tampoco es un aislante.

Transistor es la contracción de las palabras inglesas (transfer resistor). Es decir, de resistencia de transferencia. Es un dispositivo electrónico semiconductor que se utiliza como amplificador o conmutador electrónico y es un componente clave en toda la electrónica moderna, donde es ampliamente utilizado.

Transistor de punta de contacto

Fue el primer transistor utilizado y realmente funcional, el cual fue inventado alrededor del año 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Está hecho a base de germanio donde se ajustan relativamente cerca dos electrodos (pines, terminales, placas) de material metálico que son denominadas el emisor y el colector. La intensidad de base es capaz de variar la resistencia que se “ve” en el colector, de ahí el nombre de “transfer resistor”. Se llego a la conclusión en esos días que era demasiado complicado de elaborar (los electrodos se ajustaban manualmente), y eran demasiado delicados, puesto que un simple golpe podía llegar a desajustarlos; también tenían demasiada interferencia (mucho ruido). Posteriormente se ajusto con un transistor conocido como “transistor de unión” creado por el señor W. Shockley en el año de 1948. Esta combinación se hizo gracias a que el transistor de unión poseía mayor ancho de banda. En la actualidad, tanto el transistor de contacto como la fusión con el transistor de unión son reliquias que dejaron de utilizarse y fabricarse hace demasiado tiempo.

Transistor de unión bipolar (BJT)

Esta diseñado y hecho con base a un monocristal de germanio, silicio o arseniuro de galio, y debido a la combinación de materiales y al uso de impurezas, es denominado y se comporta tal cual como un semiconductor (estado intermedio entre los conductores como los metales y los aislantes como el diamante): Sobre el sustrato de cristal (monocristal)  se aplican ciertas impurezas de forma controlada sobre tres zonas, dos de las cuales son de tipo “NPN o PNP” dando como resultado dos junturas NP.

La zona N con elementos de propiedades (cargas) negativas, los electrones; y la zona P con elementos de propiedades (cargas) positivas, los aceptadores (huecos). Normalmente los tipos de materiales según las propiedades se denominan de la siguiente forma:

          •Zona tipo N.

            Arsénico (As)

            Fosforo (p)

         •Zona tipo P.

           Indio (In)

           Aluminio (Al)

           Galio (Ga)

Cuando se poseen una distribución de unió de de forma PN, el resultado de transistores obtenido es PNP o NPN, donde la letra que se ubica en la mitad es aquella que nos indica la característica que posee la base, y las otras dos letras ubicadas a los extremos nos muestran la posición del emisor y el colector, se debe tener en cuente que si bien son del mismo signo (polarización), contrario al de la base,  tienen diferentes tipos de impurezas entre ellas (generalmente el emisor esta mucho más contaminado que el colector).

El mecanismo que presenta el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y el tipo de tecnología de contaminación (dilución gaseosa, epitaxial, entre otras); y del comportamiento cuántico de la unión.

Transistor de unión unipolar (JFET)

Estos mismos transistores son también conocidos como los transistores de efecto de campo de unión. Está conformado por cierta cantidad de material semiconductor exclusivamente de silicio bien sea de propiedades (cargas) negativas tipo N o de propiedades (cargas) positivas tipo P. En los pines, terminales, contactos o electrodos del material semiconductor se establece un contacto óhmico; así se obtiene un transistor básico de efecto de campo tipo N. Si se adjuntan dos  regiones tipo P en una barra de material tipo N y se conectan externamente entre sí, se logra como resultado una puerta.  A cada uno de estos electrodos se les da el nombre de de surtidor y drenador. Aplicando una carga de corriente positiva (+)  entre el drenador y el surtidor, y posteriormente conectar a puerta el surtidor, se determina una corriente la cual recibe el nombre de corriente de drenador con un tipo de polarización igual a cero (0). Con un potencial negativo de puerta al que se le denominara tensión de estrangulamiento, disminuye la conducción en el canal.

Transistor JFET                                    

Canal N

Transistor JFET                                    

Canal P

Transistor de efecto de campo (FET)

Los transistores más conocidos son los llamados bipolares (NPN y PNP), llamados así porque la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones pero tienen ciertos inconvenientes, entre los que se encuentra su impedancia de entrada bastante baja. 

Existen unos dispositivos que eliminan este inconveniente en particular y que pertenece a la familia de dispositivos en los que existe un solo tipo de portador de cargas, y por tanto, son unipolares. Se llama transistor de efecto campo.