Transistores

¿Como funcionan los transistores?
No, ¿como funcionan realmente?

La mayoría de los libros de texto introductorios hacen un trabajo muy pobre explicando los detalles de cómo funcionan los transistores. En principio asumen que la corriente de Base de alguna manera controla la corriente del Colector, y luego tratan de explicar cómo una corriente afecta a la otra. Estas explicacionessiempre fallan porque los transistores bipolares, así como los FETs, son dispositivos controlados por voltaje. Una corriente no afecta a la otra. En cambio, el voltaje Base-Emisor controla el espesor de una capa aislante llamada "capa de agotamiento"¹ que se encuentra en el camino de tanto la corriente del Colector como la corriente de Base.

(¹ "Capa de agotamiento" en inglés original"depletion layer", donde depletion fue traducido como agotamiento, cual si de un recurso se tratase)
Cuando por primera vez me interesé en la electrónica de niño, me senté a pensar como funcionan los transistores bipolares.

Bueno, más o menos.

Leí varios artículos que explicaban el "amplificador de base común". Base común es la configuración que fue usada por los inventores del transistor. En esasexplicaciones, la Base está "a tierra" o "a masa" y la señal de entrada se aplica al Emisor. Puesto que los amplificadores de base común son raramente usados en los circuitos de transistores, acabé teniendo que soñar mi propia explicación. La basé en los poquito que sabía acerca de la configuración de Emisor común. Emisor común es cuando el Emisor está a masa, la Base es la entrada (input) y lasalida (output) es tomada a través de una resistencia conectada al Colector. Mi explicación casera más o menos funcionó, pero yo no estaba satisfecho. Yo estaba lleno de molestas dudas. ¿Y por qué los libros de texto usaban "Base común" para presentar los transistores a los novatos? Simplemente no tenía sentido.

Cuando fui a la facultad de ingeniería, encontré extremadamente raro que aún no habíanbuenas explicaciones de los transistores bipolares. Seguro, habían detallados tratamientos matemáticos. Nomás multiplicar la corriente de base por "hfe" para obtener la corriente del Colector. O, tratar al transistor como una red de dos puertos con un sistema de ecuaciones dentro. Ebers-Moll y todo eso. Pero todos eran similares a circuitos "caja negra" y ninguno explicaba COMO funciona untransistor, ¿cómo una corriente pequeña puede tener algún efecto en una más grande????. Y nadie parecía curioso. Todos en la clase parecían pensar que memorizar las ecuaciones era lo mismo que aprender conceptos y ganar conocimiento sobre el dispositivo. (R. Feynman llama a esto el punto de vista Euclideano o Griego, el amor de los matemáticos, opuesto al punto de vista de los físicos, el punto de vistaBabilónico donde los conceptos son mucho más importantes que las ecuaciones). Yo soy un babilónico total. Para mí, la matemática es inútil al comienzo, las ecuaciones son como esos programas caja-negra Spice, donde todo podía funcionar perfecto, pero no te dicen ningun detalle acerca de qué esta sucediendo adentro de un dispositivo en el mundo real. Sólo después de haber alcanzado un conocimientovisual y visceral de algo, únicamente ahí la matemática es útil para mí, para refinarlo y añadirle detalles. La matemática es sólo una herramienta o una receta, una muleta para quienes únicamente quieren el resultado numérico final y ciertamente no les aporta conocimiento.

Ahora, muchos años han pasado, y creo que puedo ver el problema...

Las explicaciones tradicionales sobre eltransistor básicamente *apestan*.

Las que veo en los libros de texto y revistas hobbistas son terribles. Están llenas de errores y contradicciones. Utilizan mal la palabra "corriente" como si fuera algo que fluye. No explican los aislantes correctamente. Y tratan de probar que la corriente de Base puede tener un efecto en la corriente del Colector. Y también están todos aquellos autores que usan...