El transistor

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EL TRANSISTOR

El desarrollo de los dispositivos con semiconductores ha sido muy rápido desde que fue descubierto el funcionamiento del transistor por BARDEEN Y BRATTAIN, en los Estados Unidos, en 1948. Desde un principio se vio claro que los transistores tenían la ventaja sobre las válvulas de su pequeño tamaño y robustez mecánica; que la alimentación de calefacción era innecesaria y haciaposible la amplificación con voltajes bajos de alimentación.

Los desarrollos continuos en el diseño del transistor han mejorado su capacidad en el manejo de potencia, en el rango de frecuencia, características de ruido, vida útil y tolerancias en el manufacturado, así es que hoy en día se fabrican transistores en masa para sustituir a las válvulas en la mayor parte de los sistemaselectrónicos. Muchos de los dispositivos en uso son transistores de unión; se obtienen mediante técnicas diferentes para las distintas aplicaciones, y, por supuesto, difieren considerablemente de sus características; pero la acción de transistor básico de unión es común en todos ellos.

CONSTRUCCION DEL TRANSISTOR

El transistor es un dispositivo de tres terminales, a diferencia del diodo,que tiene dos terminales. Este consiste en un material de tipo p y uno de tipo n. Consta de dos materiales de tipo n separados por un material de tipo p (transistor npn) o en dos materiales de tipo p separados por un material de tipo n (transistor pnp). Las tres capas diferentes se identifican como emisor, base y colector.

Las capas exteriores del transistor son materialessemiconductores con alto niveles de dopado, y que tienen anchos mucho mayores que los correspondientes al material emparedado de tipo p o n. El dopado de la capa emparedada es también considerablemente menor que el da les capas exteriores, este menor nivel de dopado reduce la conductividad (incrementa la resistencia) de este material al limitar el numero de portadores libres.
El emisor, capa de tamañomedio y delgada, diseñada para emitir o inyectar electrones. La base, con una contaminación media, es una capa diseñada para pasar electrones. El colector, esta poco contaminada, es una capa diseñada para colectar electrones.

El transistor se puede concebir como dos uniones pn colocadas espalda contra espalda; estas se denominan transistores bipolares de unión (BJT), bipolarjunction transistor.

OPERACIÓN DEL TRANSISTOR

El transistor se puede explicar como dos diodos de unión conectados en serie. Para la explicar la operación del transistor, se desarrolla un modelo matemático simple basado en las características de operación de dispositivo para la región en la que se este trabajando. Una técnica sencilla es la de diagramas de barrera de potencialCuando la unión base-emisor se polariza en directo y la unión base-colector se polariza en inverso, los electrones que dejan el material n del emisor solo ven una barrera de potencial pequeña en la unión np. Como la barrera de potencial es pequeña muchos de los electrones tiene la suficiente energía para llega al tope de ella. Una vez en el tope, los electrones se mueven fácilmente a través delmaterial p(base) a la unión pn(base-colector). Cuando se acercan a esta unión, los electrones se encuentra bajo la influencia de la fuente de tensión positiva y se mueven con mucha rapidez conforme desciende la barrera de potencial. Si reduce en directo de la unión base-emisor, aumenta la altura de la barrera de potencial. A los electrones que dejan el emisor les será más difícil alcanzar eltope. Los electrones que lo alcanzan son aquellos con mayor cantidad de energía, y los que alcanzaran al colector.

Por tanto, una reducción de la polarización en directo provoca que la corriente a través del transistor se reduzca en forma considerable. Al incrementar la polarización en directo de la unión base-emisor se reduce la barrera de potencial y se permite el flujo de un mayor...
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