En el campo de la física, existen diversos conceptos y dispositivos que, de una u otra forma, cumplen la función de solventar ciertas necesidades o mejorar nuestra calidad de vida en algún aspecto en particular.
Y siendo uno da tales dispositivos, el transistor, a continuación indagaremos respecto a ciertos aspectos, tales como: Que es un transistor, su funcionamiento, tipos de transistor, entre otros tópicos de interés
¿Qué es un Transistor?
Es un dispositivo electrónico semiconductor, que cumple la función de entregar una señal de salida, como respuesta a una señal de entrada. Este dispositivo, puede funcionar como un rectificador, conmutador, amplificador o un oscilador.
El término “transistor” se deriva de transfer resistor (o resistor de transferencia).
Su uso se encuentra extendido en una amplia variedad de equipos electrónicos de uso común en nuestras vidas, tales como: Televisores, radios, reproductores de audio y video, computadoras, teléfonos celulares, tomógrafos, entre otros.
Por lo general, los transistores los encontramos dentro de los circuitos integrados.
Respecto a su origen, destaca el hecho que para el año 1925, Julius Edgar, solicitó en Canadá una patente para un aparato y método para controlar corrientes eléctricas, equipo considerado el predecesor de los actuales transistores de efecto campo.
Posteriormente, en el año 1934, el inventor de origen Alemán, Oskar Heil, patentó en Alemania y en Gran Bretaña, un dispositivo similar al de Julius.
Ya para el año 1947, los físicos estadounidenses, Walter Houser y John Bardeen, de los Laboratorios Bell, previos experimentos, observaron que cuando 2 contactos puntuales de oro, eran aplicados a un cristal de germanio, se producía una señal con una potencia de salida mayor que la potencia de entrada.
En lo sucesivo, y como parte de los avances logrados en los Laboratorios Bell, se desarrolló el primer transistor de silicio, en enero del año 1954, por parte del químico Morris Tanenbaum.
Posteriormente, el primer transistor (hecho de silicio) de uso comercial, fue producido por la empresa Texas Instruments, en el año 1954; gracias a labores llevadas a cabo por Gordon Teal (experto que ya había trabajado en los Laboratorios Bell).
El primer transistor MOSFET, fue construido –en el año 1960- por el egipcio Martin Atalla y el coreano-estadounidense Dawon Kahngm siendo ambos ingenieros de los Laboratorios Bell.
¿Cómo funciona un Transistor?
Básicamente, el transistor está conformado de tres partes, las cuales poseen unos porcentajes determinados de materiales específicos, que a su vez forman dos uniones bipolares.
Tales partes son: El emisor (encargado de emitir portadores), el colector (que recibe dichos portadores) y la tercera (colocada entre las dos primeras partes) que cumple la función de modular el paso de dichos portadores.
Durante su funcionamiento, el transistor se controla mediante una corriente, y del mismo se obtiene una corriente amplificada.
En el diseño de circuitos, los transistores son considerados elementos activos.
Dicho de otra forma, la corriente que circula mediante el colector es función amplificada de aquella corriente inyectada en el emisor.
No obstante, el transistor solo puede graduar la corriente que circula a través de sí mismo, cuando desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga a través del colector.
Al factor de amplificación, que existe entre la corriente de base y la corriente del colector, se le conoce como Beta del Transistor.
Otro modelo de transistores, de diseño más nuevo que el modelo descrito en líneas anteriores, como los denominados como MOSFET, JFET CMOS, entre otros; utilizan la tensión presente en el terminal de puerta, graduando la conductancia entre los terminales de Fuente y Drenaje.
En esto casos, cuando el valor de la conductancia es nula y el canal está estrangulado, motivado a la tensión aplicada entre la Compuerta y la Fuente; el campo eléctrico presente en el canal, cumple la función de impulsar los electrones desde la fuente hasta al drenaje.
En tal sentido, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje, será función amplificada de la tensión presente entre la compuerta y la fuente, de manera similar al funcionamiento del tríodo.
Tipos de Transistor
Podemos destacar los siguientes transistores:
- Fototransistor: Son aquellos sensibles a la radiación electromagnética, en frecuencias aproximadas a la luz visible, por lo que el flujo de corriente se puede variar a través de la incidencia de luz.
Este tipo de transistores, pueden funcionar con la corriente de base (en modo común) o usando la luz como corriente de base (modo de iluminación).
- Transistor de efecto de campo: Consta de una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P, siendo que en los terminales se aplica un contacto óhmico, con lo cual podrá operar con una tensión positiva entre el drenador y el surtidor, y posteriormente realizando la conexión de la puerta al surtidor.
- Transistor de contacto puntual: Formado por una base de germanio, sobre la cual se apoyan dos puntas metálicas juntas, que cumplen la función del emisor y del colector. Actualmente este tipo no es usado, debido a que fueron reemplazados por transistores más modernos.
- Transistor de unión bipolar: Transistor fabricado sobre un monocristal de material con propiedades semiconductoras, como el germanio, el arseniuro de galio o el silicio.
Sobre la superficie se establecen 3 zonas continuas, con una configuración N-P-N o P-N-P, formando dos uniones PN.
Factores de Relevancia en la Construcción de un Transistor
Aunque, los primeros transistores usaron como material semiconductor, el germanio (Ge) como parte de los transistores bipolares, actualmente predominan los transistores de Silicio (Si).
No obstante, existen ciertas versiones modernas de microondas y de alto rendimiento, que usan como semiconductor el material de arseniuro de galio (GaAs), así como también la aleación semiconductora de silicio-germanio (SiGe).
Existen algunos parámetros, de los materiales más usados como semiconductores, que están referidos a la movilidad de los electrones, tensión directa de unión, entre otros; que pueden verse afectados con el incremento de la temperatura, el nivel de impurezas, la tensión, el campo eléctrico y otras variables.
En términos generales, mientras más alto sea el valor de la movilidad electrónica, el transistor puede funcionar con mayor rapidez.
