Para Qué Sirve Un Transistor: Función, Usos E Importancia

Los transistores son dispositivos electrónicos que revolucionaron el campo de la electrónica, y allanaron el camino para las radios más pequeñas y económicas, calculadoras y ordenadores, entre otras cosas. En esta web te diremos para qué sirve un transistor, cuáles son sus beneficios y más.

El transistor fue inventado por tres científicos de los Laboratorios Bell en 1947, y rápidamente reemplazó al tubo de vacío como un regulador de señal electrónica. Un transistor regula el flujo de corriente o tensión y actúa como interruptor o puerta para señales electrónicas.

Un transistor consiste en tres capas de un material semiconductor, cada una capaz de transportar una corriente, un semiconductor es un material como el germanio y el silicio que conduce la electricidad de forma "semi-entusiasta". Está en algún lugar entre un conductor real como el cobre y un aislante (como el plástico envuelto alrededor de los cables).

Para qué sirve un transistor

Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o voltaje y sirve como interruptor o puerta para señales electrónicas, además los transistores consisten en tres capas de un material semiconductor, cada una capaz de transportar una corriente.

El material semiconductor de los transistores recibe propiedades especiales mediante un proceso químico llamado dopaje. El dopaje da como resultado un material que añade electrones adicionales al material (que luego se denomina tipo N para los portadores de carga negativa adicional) o crea "agujeros" en la estructura cristalina del material (que luego se denomina tipo P porque da lugar a más portadores de carga positiva).

La estructura de tres capas del transistor contiene una capa de semiconductor de tipo N intercalada entre capas de tipo P (una configuración PNP) o una capa de tipo P entre capas de tipo N (una configuración NPN).

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Un pequeño cambio en la corriente o el voltaje en la capa interior del semiconductor (que actúa como electrodo de control) producen un cambio grande y rápido en la corriente que pasa a través de todo el componente. El componente puede actuar como un interruptor, abriendo y cerrando una puerta electrónica muchas veces por segundo.

Los ordenadores actuales utilizan circuitos fabricados con tecnología complementaria de semiconductores de óxido metálico (CMOS). CMOS utiliza dos transistores complementarios por puerta (uno con material tipo N; el otro con material tipo P). Cuando un transistor mantiene un estado lógico, casi no requiere energía.

Los transistores son los elementos básicos de los circuitos integrados (CI), que consisten en un gran número de transistores interconectados con los circuitos y cocidos en un único microchip de silicio.

Importancia de un transistor

Los transistores son los componentes activos clave en prácticamente toda la electrónica moderna. Muchos consideran que el transistor es uno de los mayores inventos del siglo XX. El MOSFET (transistor de efecto de campo de óxido de metal-semiconductor), también conocido como transistor MOS, es con mucho el transistor más utilizado, utilizado en aplicaciones que van desde computadoras y electrónica, hasta tecnología de comunicaciones como los teléfonos inteligentes.

El transistor MOS ha sido el componente fundamental de la electrónica digital moderna desde finales del siglo XX, allanando el camino para la era digital. La Oficina de Patentes y Marcas de los EEUU lo llama "un invento innovador que transformó la vida y la cultura en todo el mundo".

Su importancia en la sociedad actual se basa en su capacidad de ser producido en masa utilizando un proceso altamente automatizado (fabricación de dispositivos semiconductores) que logra unos costes por transistor asombrosamente bajos.

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La invención del primer transistor en Bell Labs fue nombrado un hito de IEEE en 2009. La lista de hitos de IEEE también incluye las invenciones del transistor de unión en 1948 y el MOSFET en 1959.

¿Para qué se usa un transmisor?

La utilidad esencial de un transistor proviene de su capacidad de utilizar una pequeña señal aplicada entre un par de sus terminales para controlar una señal mucho mayor en otro par de terminales. Esta propiedad se llama ganancia. Puede producir una señal de salida más fuerte, una tensión o corriente, que es proporcional a una señal de entrada más débil; es decir, puede actuar como un amplificador.

Alternativamente, el transistor puede usarse para activar o desactivar la corriente en un circuito como un interruptor controlado eléctricamente, donde la cantidad de corriente es determinada por otros elementos del circuito.

Hay dos tipos de transistores, que tienen pequeñas diferencias en la forma en que se utilizan en un circuito. Un transistor bipolar tiene terminales etiquetados como base, colector y emisor. Una pequeña corriente en el terminal base (es decir, que fluye entre la base y el emisor) puede controlar o conmutar una corriente mucho mayor entre el colector y los terminales del emisor.

Para un transistor de efecto de campo, los terminales están etiquetados como puerta, fuente y drenaje, y un voltaje en la puerta puede controlar una corriente entre la fuente y el drenaje.

La carga fluirá entre los terminales del emisor y del colector dependiendo de la corriente en la base. Debido a que internamente la base y las conexiones del emisor se comportan como un diodo semiconductor, se desarrolla una caída de voltaje entre la base y el emisor mientras exista la corriente de base. La cantidad de este voltaje depende del material del que está hecho el transistor, y se conoce como VBE.

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Transistor como interruptor

Los transistores se utilizan habitualmente en circuitos digitales como interruptores electrónicos que pueden estar en estado "on" u "off", tanto para aplicaciones de alta potencia, como las fuentes de alimentación conmutadas, como para aplicaciones de baja potencia, como las puertas lógicas. Los parámetros importantes para esta aplicación incluyen la corriente conmutada, la tensión manejada y la velocidad de conmutación, caracterizada por los tiempos de subida y bajada.

En un circuito de transistor del emisor conectado a tierra, como el circuito del interruptor de la luz que se muestra, a medida que la tensión de base aumenta, las corrientes del emisor y del colector aumentan exponencialmente. La tensión del colector disminuye debido a la reducción de la resistencia del colector al emisor.

Si la diferencia de tensión entre el colector y el emisor fuera cero (o casi cero), la corriente del colector estaría limitada únicamente por la resistencia de carga (bombilla) y la tensión de alimentación. Esto se llama saturación porque la corriente fluye libremente del colector al emisor, y cuando está saturado, se dice que el interruptor está encendido.

Proporcionar suficiente corriente de base es un problema clave en el uso de transistores bipolares como interruptores. El transistor proporciona ganancia de corriente, permitiendo que una corriente relativamente grande en el colector sea conmutada por una corriente mucho más pequeña en el terminal base.

La relación de estas corrientes varía dependiendo del tipo de transistor, e incluso para un tipo en particular, varía dependiendo de la corriente del colector. En el circuito de interruptor de luz de ejemplo que se muestra, la resistencia se elige para proporcionar suficiente corriente de base como para asegurar que el transistor se sature.

de En un circuito conmutación, la idea es simular, lo más cerca posible, el interruptor ideal que tiene las propiedades de circuito abierto cuando está apagado, cortocircuito cuando está encendido y una transición instantánea entre los dos estados.

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Los parámetros se eligen de tal manera que la salida "off" se limita a corrientes de fuga demasiado pequeñas para afectar a los circuitos conectados, la resistencia del transistor en estado "on" es demasiado pequeña para afectar a los circuitos, y la transición entre los dos estados es lo suficientemente rápida como para no tener un efecto perjudicial.

Transistor como amplificador

El amplificador de emisor común está diseñado para que un pequeño cambio de voltaje (Vin) cambie la pequeña corriente a través de la base del transistor; la amplificación de corriente del transistor combinada con las propiedades del circuito significa que pequeñas oscilaciones en Vin producen grandes cambios en Vout.

Varias configuraciones de amplificadores de transistor simple son posibles, algunas con ganancia de corriente, otras con ganancia de voltaje y otras con ambas.

Desde teléfonos móviles hasta televisores, un gran número de productos incluyen amplificadores para la reproducción de sonido, transmisión de radio y procesamiento de señales. Los primeros amplificadores de audio de transistores discretos apenas suministraban unos pocos cientos de miliwatts, pero la potencia y la fidelidad de audio aumentaron gradualmente a medida que se disponía de mejores transistores y evolucionó la arquitectura del amplificador.

Los modernos amplificadores de transistores de audio de hasta unos pocos cientos de vatios son comunes y relativamente económicos.

Respecto a la pregunta qué llevó a crear este post ¿Para qué sirve un transistor? No cabe duda que es un componente muy importante y que gracias al mismo tenemos un gran avance en la tecnología.