Transistor - Grupo Comercial Acomee

Transistor
de este tipo ya se había construido.[5]
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor
utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a
una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador,
oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor
(«resistor de transferencia»). Actualmente se encuentra
prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso
diario tales como radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas
fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, aunque casi siempre dentro de los llamados circuitos integrados.
1
En 1934, el inventor alemán Oskar Heil patentó en Alemania y Gran Bretaña[6] un dispositivo similar. Cuatro
años después, los también alemanes Robert Pohl y Rudolf Hilsch efectuaron experimentos en la Universidad de
Göttingen, con cristales de bromuro de potasio, usando
tres electrodos, con los cuales lograron la amplificación
de señales de 1 Hz, pero sus investigaciones no condujeron a usos prácticos. [7] Mientras tanto, la experimentación en los Laboratorios Bell con rectificadores a base
de óxido de cobre y las explicaciones sobre rectificadores
a base de semiconductores por parte del alemán Walter
Schottky y del inglés Nevill Mott, llevaron a pensar en
1938 a William Shockley que era posible lograr la construcción de amplificadores a base de semiconductores, en
lugar de tubos de vacío. [7]
Historia
Desde el 17 de noviembre de 1947 hasta el 23 de diciembre de 1947, los físicos estadounidenses John Bardeen y Walter Houser Brattain de los Laboratorios Bell
[8]
llevaron a cabo diversos experimentos y observaron
que cuando dos contactos puntuales de oro eran aplicados a un cristal de germanio, se produjo una señal con una
potencia de salida mayor que la de entrada.[9] El líder del
Grupo de Física del Estado Sólido William Shockley vio el
potencial de este hecho y, en los siguientes meses, trabajó
para ampliar en gran medida el conocimiento de los semiconductores. El término “transistor” fue sugerido por
el ingeniero estadounidense John R. Pierce, basándose en
dispositivos semiconductores ya conocidos entonces, como el termistor y el varistor y basándose en la propiedad
de transrresistencia que mostraba el dispositivo. [10] Según una biografía de John Bardeen, Shockley había propuesto que la primera patente para un transistor de los
Laboratorios Bell debía estar basado en el efecto de campo y que él fuera nombrado como el inventor. Habiendo
redescubierto las patentes de Lilienfeld que quedaron en
el olvido años atrás, los abogados de los Laboratorios Bell
desaconsejaron la propuesta de Shockley porque la idea
de un transistor de efecto de campo no era nueva. En su
lugar, lo que Bardeen, Brattain y Shockley inventaron en
1947 fue el primer transistor de contacto de punto, cuya primera patente solicitaron los dos primeros nombrados, el día 17 de junio de 1948, [11] a la cual siguieron
otras patentes acerca de aplicaciones de este dispositivo.
[12][13][14]
En reconocimiento a este logro, Shockley, Bardeen y Brattain fueron galardonados conjuntamente con
el Premio Nobel de Física de 1956 “por sus investigaciones sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto
transistor”. [15]
Réplica del primer transistor en actividad, que hoy pertenece a la
empresa Lucent Technologies.
El físico austro-húngaro Julius Edgar Lilienfeld solicitó
en Canadá en el año 1925[1] una patente para lo que él
denominó “un método y un aparato para controlar corrientes eléctricas” y que se considera el antecesor de los
actuales transistores de efecto campo, ya que estaba destinado a ser un reemplazo de estado sólido del triodo. Lilienfeld también solicitó patentes en los Estados Unidos
en los años 1926[2] y 1928. [3][4] Sin embargo, Lilienfeld
no publicó ningún artículo de investigación sobre sus dispositivos ni sus patentes citan algún ejemplo específico de
un prototipo de trabajo. Debido a que la producción de
materiales semiconductores de alta calidad aún no estaba disponible por entonces, las ideas de Lilienfeld sobre
amplificadores de estado sólido no encontraron un uso
práctico en los años 1920 y 1930, aunque un dispositivo
1
2
En 1948, el transistor de contacto fue inventado independientemente por los físicos alemanes Herbert Mataré
y Heinrich Welker, mientras trabajaban en la Compagnie des Freins et Signaux, una subsidiaria francesa de la
estadounidense Westinghouse. Mataré tenía experiencia
previa en el desarrollo de rectificadores de cristal de silicio y de germanio mientras trabajaba con Welker en el
desarrollo de un radar alemán durante la Segunda Guerra
Mundial. Usando este conocimiento, él comenzó a investigar el fenómeno de la “interferencia” que había observado en los rectificadores de germanio durante la guerra.
En junio de 1948, Mataré produjo resultados consistentes
y reproducibles utilizando muestras de germanio producidas por Welker, similares a lo que Bardeen y Brattain
habían logrado anteriormente en diciembre de 1947. Al
darse cuenta de que los científicos de Laboratorios Bell
ya habían inventado el transistor antes que ellos, la empresa se apresuró a poner en producción su dispositivo
llamado “transistron” para su uso en la red telefónica de
Francia. [16] El día 26 de junio de 1948, Wiliam Shockley
solicitó la patente del transistor bipolar de unión [17] y el
24 de agosto de 1951 solicitó la primera patente de un
transistor de efecto de campo[18] , tal como se declaró en
ese documento, en el que se mencionó la estructura que
ahora posee. Al año siguiente, George Clement Dacey e
Ian Ross, de los Laboratorios Bell, tuvieron éxito al fabricar este dispositivo, [19] cuya nueva patente fue solicitada
el día 31 de octubre de 1952 [20] . Meses antes, el 9 de
mayo de ese año, el ingeniero Sidney Darlington solicitó
la patente del arreglo de dos transistores conocido actualmente como transistor Darlington. [21]
El primer transistor de alta frecuencia fue el transistor de
barrera de superficie de germanio desarrollado por los estadounidenses John Tiley y Richard Williams de Philco
Corporation en 1953, [22] capaz de operar con señales de
hasta 60 MHz. [23] Para fabricarlo, se usó un procedimiento creado por los ya mencionados inventores mediante el cual eran grabadas depresiones en una base de
germanio tipo N de ambos lados con chorros de sulfato de
indio hasta que tuviera unas diez milésimas de pulgada de
espesor. El Indio electroplateado en las depresiones formó el colector y el emisor. [24] El primer receptor de radio
para automóviles que fue producido en 1955 por Chrysler
y Philco, usó estos transistores en sus circuitos y también
fueron los primeros adecuados para las computadoras de
alta velocidad de esa época. [25][26]
2
FUNCIONAMIENTO
estadounidense Dawon Kahng y el egipcio Martin Atalla, ambos ingenieros de los Laboratorios Bell, en 1960.
[30][31]
2 Funcionamiento
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio)
y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con
materiales específicos en cantidades específicas) que
forman dos uniones bipolares: el emisor que emite
portadores, el colector que los recibe o recolecta y la
tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia
de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se
les considera un elemento activo, [32] a diferencia de los
resistores, condensadores e inductores que son elementos
pasivos.[33]
De manera simplificada, la corriente que circula por el
colector es función amplificada de la que se inyecta en el
emisor, pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga
por el colector, según el tipo de circuito que se utilice. El
factor de amplificación o ganancia logrado entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del
transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son
particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de
ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector
Base, Potencia Máxima, disipación de calor, frecuencia
de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos
parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor,
etc. Los tres tipos de esquemas(configuraciones) básicos
para utilización analógica de los transistores son emisor
común, colector común y base común.
Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS,
VMOS, etc.) no utiliza la corriente que se inyecta en el
terminal de base para modular la corriente de emisor o
colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta y gradúa la conductancia del canal entre los terminales
de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el
canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión
aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico
presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje (D) será
función amplificada de la tensión presente entre la compuerta y la fuente, de manera análoga al funcionamiento
del triodo.
El primer transistor de silicio operativo fue desarrollado en los Laboratorios Bell en enero 1954 por el químico Morris Tanenbaum. [27] El día 20 de junio de 1955,
Tanenbaum y Calvin Fuller, solicitaron una patente para un procedimiento inventado por ambos para producir
dispositivos semiconductores. [28] El primer transistor de
silicio comercial fue producido por Texas Instruments en
1954 gracias al trabajo del experto Gordon Teal quien
había trabajado previamente en los Laboratorios Bell en
el crecimiento de cristales de alta pureza. [29] El pri- Los transistores de efecto de campo son los que han permer transistor MOSFET fue construido por el coreano- mitido la integración a gran escala disponible hoy en día;
para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios
3.3
Transistor de efecto de campo
3
C
cientos de miles de transistores interconectados, por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.
3
Ic
Tipos de transistor
B
IB
E
Distintos encapsulados de transistores.
IE
Diagrama de Transistor NPN
3.1
Transistor de contacto puntual
Llamado también “transistor de punta de contacto”, fue
el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado
en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. Consta de
una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre,
sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas
que constituyen el emisor y el colector. La corriente de
base es capaz de modular la resistencia que se «ve» en el
colector, de ahí el nombre de transfer resistor. Se basa en
efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un
golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión debido a su mayor
ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
3.2
Transistor de unión bipolar
El transistor de unión bipolar (o BJT, por sus siglas del
inglés bipolar junction transistor) se fabrica sobre un monocristal de material semiconductor como el germanio,
el silicio o el arseniuro de galio, cuyas cualidades son intermedias entre las de un conductor eléctrico y las de un
aislante. Sobre el sustrato de cristal se contaminan en forma muy controlada tres zonas sucesivas, N-P-N o P-N-P,
dando lugar a dos uniones PN.
rresponde a la región de la base, y las otras dos al emisor
y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo
contrario a la base, tienen diferente contaminación entre
ellas (por lo general, el emisor está mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la
geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
3.3 Transistor de efecto de campo
El transistor de efecto de campo de unión (JFET), fue el
primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo
forma una barra de material semiconductor de silicio de
tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un
contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de
campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos
regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de
estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador.
Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor
y conectando la puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con
polarización cero. Con un potencial negativo de puerta al
que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal.
Las zonas N (en las que abundan portadores de carga Negativa) se obtienen contaminando el sustrato con
átomos de elementos donantes de electrones, como el
arsénico o el fósforo; mientras que las zonas P (donde El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en
se generan portadores de carga Positiva o «huecos») se inglés, que controla la corriente en función de una tensión;
logran contaminando con átomos aceptadores de electro- tienen alta impedancia de entrada.
nes, como el indio, el aluminio o el galio.
La tres zonas contaminadas, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre co-
• Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
4
5 CONSTRUCCIÓN
• Transistor de efecto de campo de compuerta aisla- aumento de la temperatura, el campo eléctrico, nivel de
da, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal impurezas, la tensión, y otros factores diversos.
mediante un dieléctrico.
La tensión directa de unión es la tensión aplicada a la
• Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, unión emisor-base de un transistor bipolar de unión con
donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, el fin de hacer que la base conduzca a una corriente esen este caso la compuerta es metálica y está separa- pecífica. La corriente aumenta de manera exponencial a
da del canal semiconductor por una capa de óxido. medida que aumenta la tensión en directa de la unión. Los
valores indicados en la tabla son las típicos para una corriente de 1 mA (los mismos valores se aplican a los diodos semiconductores). Cuanto más bajo es la tensión de
3.4 Fototransistor
la unión en directa, mejor, ya que esto significa que se reLos fototransistores son sensibles a la radiación electro- quiere menos energía para colocar en conducción al tranmagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible; sistor. La tensión de unión en directa para una corriente
debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por dada disminuye con el aumento de la temperatura. Para
unión de silicio típica, el cambio es de −2.1 mV / °
medio de la luz incidente. Un fototransistor es, en esen- una[34]
C.
En algunos circuitos deben usarse elementos comcia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede
pensadores
especiales (sensistores) para compensar tales
trabajar de 2 maneras diferentes:
cambios.
La densidad de los portadores móviles en el canal de un
MOSFET es una función del campo eléctrico que forma
el canal y de varios otros fenómenos tales como el nivel
• Como fototransistor, cuando la luz que incide en este de impurezas en el canal. Algunas impurezas, llamadas
elemento hace las veces de corriente de base. (IP) dopantes, se introducen deliberadamente en la fabricación de un MOSFET, para controlar su comportamiento
(modo de iluminación).
eléctrico.
• Como un transistor normal con la corriente de base
(IB) (modo común);
4
Transistores y electrónica de potencia
Con el desarrollo tecnológico y evolución de la
electrónica, la capacidad de los dispositivos semiconductores para soportar cada vez mayores niveles de tensión y
corriente ha permitido su uso en aplicaciones de potencia. Es así como actualmente los transistores son empleados en conversores estáticos de potencia, controles para
motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores), aunque su principal uso está basado en la amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.
Las columnas de movilidad de electrones y movilidad de
huecos de la tabla muestran la velocidad media con que
los electrones y los huecos se difunden a través del material semiconductor con un campo eléctrico de 1 voltio por
metro, aplicado a través del material. En general, mientras más alta sea la movilidad electrónica, el transistor
puede funcionar más rápido. La tabla indica que el germanio es un material mejor que el silicio a este respecto.
Sin embargo, el germanio tiene cuatro grandes deficiencias en comparación con el silicio y arseniuro de galio:
1. Su temperatura máxima es limitada.
2. Tiene una corriente de fuga relativamente alta.
3. No puede soportar altas tensiones.
5
5.1
Construcción
Material semiconductor
4. Es menos adecuado para la fabricación de circuitos
integrados.
Debido a que la movilidad de los electrones es más alta que la movilidad de los huecos para todos los materiales semiconductores, un transistor bipolar n-p-n dado
tiende a ser más rápido que un transistor equivalente pn-p. El arseniuro de galio tiene el valor más alto de movilidad de electrones de los tres semiconductores. Es por
esta razón que se utiliza en aplicaciones de alta frecuencia. Un transistor FET de desarrollo relativamente reciente, el transistor de alta movilidad de electrones (HEMT),
Los parámetros en bruto de los materiales semiconducto- tiene una heteroestructura (unión entre diferentes materes más comunes utilizados para fabricar transistores se riales semiconductores) de arseniuro de galio-aluminio
dan en la tabla adjunta; estos parámetros variarán con el (AlGaAs)-arseniuro de galio (GaAs), que tiene el doble
Los primeros transistores bipolares de unión se fabricaron con germanio (Ge). Los transistores de Silicio (Si)
actualmente predominan, pero ciertas versiones avanzadas de microondas y de alto rendimiento ahora emplean el
compuesto semiconductor de arseniuro de galio (GaAs)
y la aleación semiconductora de silicio-germanio (SiGe).
El material semiconductor a base de un elemento (Ge y
Si) se describe como elemental.
6.1
Emisor común
5
de la movilidad de los electrones que una unión de barrera GaAs-metal. Debido a su alta velocidad y bajo nivel
de ruido, los HEMTs se utilizan en los receptores de satélite que trabajan a frecuencias en torno a los 12 GHz.
Los HEMTs basados en nitruro de galio y nitruro de galio
aluminio (AlGaN/GaN HEMT) proporcionan una movilidad de los electrones aún mayor y se están desarrollando
para diversas aplicaciones.
V+
RC
Los valores de la columna de Máximo valor de temperatura de la unión han sido tomados a partir de las hojas de
datos de varios fabricantes. Esta temperatura no debe ser
excedida o el transistor puede dañarse.
Los datos de la fila Al-Si de la tabla se refieren a los
diodos de barrera de metal-semiconductor de alta velocidad (de aluminio-silicio), conocidos comúnmente como
diodos Schottky. Esto está incluido en la tabla, ya que algunos transistor IGFET de potencia de silicio tienen un
diodo Schottky inverso “parásito” formado entre la fuente
y el drenaje como parte del proceso de fabricación. Este
diodo puede ser una molestia, pero a veces se utiliza en
el circuito del cual forma parte.
6
El transistor bipolar como amplificador
El comportamiento del transistor se puede ver como dos
diodos (Modelo de Ebers-Moll), uno entre base y emisor,
polarizado en directo y otro diodo entre base y colector,
polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y
emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de
un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio
y unos 0,4 para el germanio.
Vin
B
C
Vout
E
Emisor común.
de β es constante. Del gráfico adjunto, se deduce que la
tensión de emisor es:
VE = VB − VBE
Y la corriente de emisor:
VE
−VBE
I =R
= VB R
.
E
E
Lo interesante del dispositivo es que en el colector tendre- E
mos una corriente proporcional a la corriente de base: IC La corriente de emisor es igual a la de colector más la de
= β IB, es decir, ganancia de corriente cuando β>1. Para base:
transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300. IE = IC + IB
Existen tres configuraciones para el amplificador transisIC
= IC +
torizado: emisor común, base común y colector común.
β
)
(
1
= IC 1 +
β
6.1 Emisor común
Despejando la corriente de colector:
La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por I = IE
1
C
1+ β
el colector. El emisor se conecta al punto de tierra (masa)
tanto de la señal de entrada como de salida. En esta con- La tensión de salida, que es la de colector se calcula así:
figuración, existe tanto ganancia tanto de tensión como
VC = VCC − IC RC
de corriente. En caso de tener resistencia de emisor, (RE₎
IE
debe ser mayor de 50 ohmios, y para frecuencias bajas,
= VCC − RC ∗
1
la se aproxima bastante bien la impedancia de salida, por
1+
β
RC y la ganancia en tensión por la expresión:
Como β >> 1, se puede aproximar:
G = − RC
V
RE
1
Como la base está conectada al emisor por un diodo pola- 1 + β = 1
rizado en directo, entre ellos se puede suponer que existe y, entonces es posible calcular la tensión de colector couna tensión constante, denominada VBE y que el valor mo:
6
6
EL TRANSISTOR BIPOLAR COMO AMPLIFICADOR
VC = VCC − RC IE
(
)
VB − VBE
= VCC − RC ∗
RE
)
(
VB
VBE
− RC
= VCC + RC
RE
RE
V+
RC
La parte entre paréntesis es constante (no depende de la
señal de entrada), y la restante expresa la señal de salida. El signo negativo indica que la señal de salida está
desfasada 180º respecto a la de entrada.
Finalmente, la ganancia es expresada como:
VC
VB
RC
=−
RE
GV =
La corriente de entrada, IB =
expresarse como sigue:
IE
1+β
B
, si β >> 1 puede
VB
RE β
Vout
E
IE
β
VE
=
RE β
VB − VBE
=
RE β
Suponiendo que VB >> VBE , podemos escribir:
IB =
IB =
C
Vin
Base común.
Al dividir la tensión y corriente en la base, la impedancia
6.3
o resistencia de entrada queda como:
Colector común
VB
IB
VB
=
VB
RE β
= RE β
Zin =
Para tener en cuenta la influencia de frecuencia se deben
utilizar modelos de transistor más elaborados. Es muy
frecuente usar el modelo en pi.
6.2
Base común
La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el
colector. La base se conecta a las masas tanto de la señal
de entrada como a la de salida. En esta configuración se
tiene ganancia sólo de tensión. La impedancia de entrada
es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno,
debido a que parte de la corriente de emisor sale por la
base. Si añadimos una resistencia de emisor, que puede
Colector común.
ser la propia impedancia de salida de la fuente de señal, un
análisis similar al realizado en el caso de emisor común, La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el
da como resultado que la ganancia aproximada es: GV = emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la seRC
RE
ñal de entrada como a la de salida. En esta configuración
La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es
señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, ligeramente inferior a la unidad. La impedancia de entramicrófonos dinámicos.
da es alta, aproximadamente β+1 veces la impedancia de
7
carga. Además, la impedancia de salida es baja, aproximadamente β veces menor que la de la fuente de señal.
7
El transistor bipolar frente a la
válvula termoiónica
promesa de las empresas fabricantes de que su costo continuaría bajando (como de hecho ocurrió) con
suficiente investigación y desarrollo.
Como ejemplo de todos estos inconvenientes se puede citar a la primera computadora digital, llamada ENIAC, la
cual pesaba más de treinta toneladas y consumía 200 kilovatios, suficientes para alimentar una pequeña ciudad,
a causa de sus aproximadamente 18 000 válvulas, de las
cuales algunas se quemaban cada día, necesitando una logística y una organización importantes para mantener este equipo en funcionamiento.
Antes de la aparición del transistor, eran usadas las válvulas termoiónicas. Las válvulas tienen características eléctricas similares a la de los transistores de efecto campo
(FET): la corriente que los atraviesa depende de la tensión en el terminal llamado rejilla. Las razones por las
que el transistor reemplazó a la válvula termoiónica son El transistor bipolar reemplazó progresivamente a la válvula termoiónica durante la década de 1950, pero no del
varias:
todo. En efecto, durante los años 1960, algunos fabricantes siguieron utilizando válvulas termoiónicas en equi• Las válvulas necesitan tensiones muy altas, del orden pos de radio de gama alta, como Collins y Drake; luede las centenas de voltios, que son peligrosas para el go el transistor desplazó a la válvula de los transmisores
ser humano.
pero no del todo en los amplificadores de radiofrecuencia. Otros fabricantes de instrumentos eléctricos musica• Las válvulas consumen mucha energía, lo que las
les como Fender, siguieron utilizando válvulas en sus amvuelve particularmente poco útiles para el uso con
plificadores de audio para guitarras eléctricas. Las razobaterías.
nes de la supervivencia de las válvulas termoiónicas son
• El peso: El chasis necesario para alojar las válvulas varias:
y los transformadores requeridos para su funcionamiento sumaban un peso importante, que iba desde
algunos kilos a decenas de kilos.
• El tiempo medio entre fallas de las válvulas termoiónicas, el cual es muy corto comparado con el de los
transistores, sobre todo a causa del calor generado.
• Retardo en el arranque: Las válvulas presentan una
cierta demora en comenzar a funcionar, ya que necesitan estar calientes para establecer la conducción.
• El efecto microfónico: Muy frecuente en las válvulas
a diferencia de los transistores, que son intrínsecamente insensibles a él.
• Tamaño: Los transistores son más pequeños que las
válvulas. Aunque existe unanimidad sobre este punto, conviene hacer una salvedad: en el caso de dispositivos de potencia, estos deben llevar un disipador,
de modo que el tamaño que se ha de considerar es
el del dispositivo (válvula o transistor) más el del disipador. Como las válvulas pueden funcionar a temperaturas más elevadas, la eficiencia del disipador
es mayor en ellas que en los transistores, con lo que
basta un disipador mucho más pequeño.
• Los transistores trabajan con impedancias bajas, o
sea con tensiones reducidas y corrientes altas; mientras que las válvulas presentan impedancias elevadas
y por lo tanto trabajan con altas tensiones y pequeñas corrientes.
• Costo: Los transistores costaban menos que las válvulas, desde su lanzamiento inicial y se contó con la
• Falta de linealidad: El transistor no tiene las características de linealidad a alta potencia de la válvula termoiónica, por lo que no pudo reemplazarla en
los amplificadores de transmisión de radio profesionales y de radioaficionados sino hasta varios años
después.[cita requerida]
• Generación de señales armónicas: Las señales armónicas introducidas por la falta de linealidad de las
válvulas resultan agradables al oído humano, como
demuestra la psicoacústica, por lo que son preferidos por los audiófilos.
• Sensibilidad a explosiones nucleares: El transistor es
muy sensible a los efectos electromagnéticos de las
explosiones nucleares, por lo que se siguieron utilizando válvulas termoiónicas en algunos sistemas de
control y comando de aviones caza de fabricación
soviética.[cita requerida]
• Manejo de altas potencias: Las válvulas son capaces
de manejar potencias muy grandes, a diferencia de
la que manejaban los primeros transistores; sin embargod a través de los años se desarrollaron etapas de
potencia con múltiples transistores en paralelo capaces de conseguir manejo de potencias mayores.
8 Véase también
• Historia del transistor
• Quiteron
8
9
• Semiconductor
• Transistor de aleación
• Transistor de película delgada
• Transistor de unión bipolar
• Transistor IGBT
• Transistor uniunión
9
REFERENCIAS
[13] «Patent US2502479: Semiconductor amplifier» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de
marzo de 2016.
[14] «Patent US2600500: Semiconductor signal translating device with controlled carrier transit times» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de
2016.
[15] «The Nobel Prize in Physics 1956» (en inglés). Nobel Media AB. Consultado el 7 de marzo de 2016.
• Válvula termoiónica
[16] «1948: The European Transistor Invention» (en inglés).
Computer History Museum. Consultado el 7 de marzo de
2016.
Referencias
[17] «Patent US2569347: Circuit element utilizing semiconductive material» (en inglés). United States Patent Office.
Consultado el 30 de marzo de 2016.
[1] «Patent 272437 Summary» (en inglés). Canadian Intellectual Property Office. Consultado el 19 de febrero de 2016.
[2] «Patent US 1745175: Method and apparatus for controlling electric currents» (en inglés). United States Patent
Office. Consultado el 19 de febrero de 2016.
[3] «Patent US 1877140: Amplifier for electric currents» (en
inglés). United States Patent Office. Consultado el 19 de
febrero de 2016.
[4] «Patent US 1900018: Device for controlling electric current» (en inglés). United States Patent Office. Consultado
el 19 de febrero de 2016.
[5] Vardalas, John (mayo de 2003). «Twists and Turns in the
Development of the Transistor». Today’s Engineer. Consultado el 19 de febrero de 2016.
[6] «Patent GB439457: Improvements in or relating to electrical amplifiers and other control arrangements and devices.» (en inglés). European Patent Office. Consultado el
19 de febrero de 2016.
[7] «1926 - Field Effect Semiconductor Device Concepts Patented» (en inglés). Computer History Museum. 28 de diciembre de 2015. Consultado el 19 de febrero de 2016.
[8] Vardalas, John. «Twists and Turns in the Development of
the Transistor». Today’s Engineer Online (en inglés). Consultado el 7 de marzo de 2016.
[9] «November 17 - December 23, 1947: Invention of the
First Transistor» (en inglés). American Physical Society.
Consultado el 7 de marzo de 2016.
[10] Braun, Ernest; MacDonald, Stuart (1982). Revolution in
miniature: the history and impact of semiconductor electronics (en inglés) (2nd ed. edición). Cambridge [etc.]: Cambridge University Press. p. 45. ISBN 0521247012. Consultado el 7 de marzo de 2016.
[11] «Patent US2524035: Three-electrode circuit element utilizing semiconductive materials» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de 2016.
[12] «Patent US2569347: Circuit element utilizing semiconductive material» (en inglés). United States Patent Office.
Consultado el 13 de marzo de 2016.
[18] «Patent US2744970: Semiconductor signal translating devices» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de 2016.
[19] Robinson, C. Paul (2013). «GEORGE C. (CLEMENT)
DACEY». Memorial Tributes (en inglés) (The National
Academies Press) 17. doi:10.17226/18477. Consultado el
14 de marzo de 2016.
[20] «Patent US2778956: Semiconductor signal translating devices» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 13 de marzo de 2016.
[21] «Patent US2663806: Semiconductor signal translating device» (en inglés). United States Patent Office. Consultado
el 30 de marzo de 2016.
[22] «Patent US2885571» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 8 de marzo de 2016.
[23] Bradley, William (8 de enero de 2007). «The SurfaceBarrier Transistor: Part I-Principles of the Surface-Barrier
Transistor». Proceedings of the IRE (en inglés) 41 (12).
doi:10.1109/JRPROC.1953.274351.
[24] Bohr, Edwin (agosto de 1957). «The Amazing Surface
Barrier Transistor». Radio & TV News (en inglés) 58 (2).
Consultado el 7 de marzo de 2016.
[25] «Electrónica al día». Mecánica Popular 16 (5). mayo de
1955. Consultado el 7 de marzo de 2016.
[26] Rosen, Saul (1991). «PHILCO: Some Recollections of
the PHILCO TRANSAC S-2000» (en inglés). Purdue
University. Consultado el 7 de marzo de 2016.
[27] «1954: Silicon Transistors Offer Superior Operating Characteristics» (en inglés). Computer History Museum.
Consultado el 7 de marzo de 2016.
[28] «Patent US2861018» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 7 de marzo de 2014.
[29] Riordan, Micheal. «The lost history of the transistor» (en
inglés). IEEE Spectrum. Consultado el 7 de marzo de
2016.
[30] «Patent US3102230» (en inglés). United States Patent Office. Consultado el 7 de marzo de 2016.
9
[31] «1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor
Demonstrated» (en inglés). Computer History Museum.
Consultado el 7 de marzo de 2016.
[32] Diccionario de Electrónica, Informática Y Energía Nuclear
pag 10 en Google libros
[33] Diccionario de Electrónica, Informática Y Energía Nuclear
pag 425 en Google libros
[34] Smith, Kenneth C.; Sedra, Adel (2004). Microelectronic
circuits (5 edición). New York: Oxford University Press.
p. 397. ISBN 0-19-514251-9.
10
Enlaces externos
•
Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Transistor. Commons
•
Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre transistor.Wikcionario
• Transistores Vs. Válvulas para aplicaciones en audio de alta fidelidad, Oscar Bonello, fundador de la
compañía Solidyne y miembro de Audio Engineering Society (AES), propone una interpretación posible sobre la rivalidad entre entusiastas de una u
otra tecnología.
• Como funcionan realmente los transistores Versión
original en Inglés
• Símbolos de transistores
10
11 ORIGEN DEL TEXTO Y LAS IMÁGENES, COLABORADORES Y LICENCIAS
11
11.1
Origen del texto y las imágenes, colaboradores y licencias
Texto
• Transistor Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor?oldid=91437112 Colaboradores: Youssefsan, PACO, Moriel, Frutoseco, Gallegos~eswiki, JorgeGG, Donner, ManuelGR, Rumpelstiltskin, Sanbec, Aparejador, Dionisio, 1297, Dodo, Triku, Ascánder, Sms, Cookie,
Jondel, Antonio Páramo, Tano4595, Ramjar, Murphy era un optimista, Felipealvarez, El Moska, Robotito, Dianai, Carlosmonzon, Cinabrium, Villamota, Renabot, Maose, Sonett72~eswiki, Yurik, Petronas, RobotJcb, Xuankar, Airunp, Edub, Taichi, Rembiapo pohyiete (bot), Magister Mathematicae, AgD, Orgullobot~eswiki, Carcam, RobotQuistnix, Platonides, Alhen, Superzerocool, Chobot, Palica,
Pabloab, Caiserbot, Yrbot, Seanver, BOT-Superzerocool, Oscar ., Maleiva, Vitamine, YurikBot, Landertxu, Icvav, GermanX, Beto29,
Armin76, KnightRider, Gothmog, Banfield, Ernesto Graf, Kepler Oort, Maldoror, KErosEnE, Rodriguillo, Matiasasb, Axxgreazz, Jorgechp, BOTpolicia, Qwertyytrewqqwerty, CEM-bot, Jorgelrm, Alejandrosilvestri, Pepepex, Daguero, Marianov, Retama, Antur, Jorge,
Gafotas, Montgomery, Ggenellina, Esoya, Alvaro qc, Jmcalderon, Mahadeva, Escarbot, RoyFocker, Csoliverez, IrwinSantos, Will vm, Botones, Isha, Bernard, Endermuabdib, Linesor, Gusgus, Mpeinadopa, JAnDbot, Nopalbeat, Kved, DerHexer, Muro de Aguas, Klystrode,
Gaius iulius caesar, Xavigivax, CommonsDelinker, TXiKiBoT, Kotxe, Gustronico, Humberto, Netito777, I8eg5, Rei-bot, Fixertool, Phirosiberia, Chabbot, Idioma-bot, Pólux, BL, Galaxy4, Biasoli, Abho, Cinevoro, VolkovBot, Urdangaray, Snakeyes, Technopat, Galandil,
Queninosta, Matdrodes, Fernando Estel, Synthebot, Shooke, Lucien leGrey, AlleborgoBot, Muro Bot, Jcprietoc, YonaBot, SieBot, Ctrl Z,
PaintBot, Loveless, Pompilio Zigrino, Switcher6746, BOTarate, Albertofallas100, Derlis py, Guimaran, Greek, Ivanics, Enen, JaviMad,
Jarisleif, Javierito92, Socram8888, HUB, Antón Francho, SPQRes, Nicop, PixelBot, Eduardosalg, Veon, Leonpolanco, Ener6, Gelpgim22,
TrebleChaser, Camilo, UA31, Thingg, AVBOT, David0811, Jredmond, Fbristot, MastiBot, Angel GN, MarcoAurelio, Diegusjaimes, MelancholieBot, CarsracBot, Arjuno3, Andreasmperu, Luckas-bot, Roinpa, Ptbotgourou, Ser ara, Max adam, RadiX, SuperBraulio13, Ortisa, Manuelt15, Xqbot, Jkbw, Ferbrunnen, Ricardogpn, Botarel, AstaBOTh15, Daconta, Googolplanck, Hprmedina, Jromgarcia, TobeBot,
Halfdrag, Leugim1972, El mago de la Wiki, PatruBOT, CVBOT, Humanoc, AldanaN, Ganímedes, Dinamik-bot, Tarawa1943, Foundling,
Jorceus, GrouchoBot, Edslov, EmausBot, Savh, AVIADOR, ZéroBot, Allforrous, Sergio Andres Segovia, Africanus, Mastelevision, ChuispastonBot, MadriCR, Waka Waka, Diamondland, Antonorsi, MerlIwBot, Vagobot, MetroBot, Lfgg2608, Gusama Romero, Ostentator,
Ileana n, Rodri.yque-, Mane2517, CarlitosRosarino, Elvisor, Creosota, Asqueladd, Helmy oved, Bvgfjidhg, Lobo azul, 2rombos, MaKiNeoH, Antoine46, Camilo marica, Addbot, Balles2601, XVRT, Gomasaur, Rsniaza, JacobRodrigues, Timohap, Jusian, Jarould, Bruno
Rene Vargas, Fernando15creo, Crystallizedcarbon, Seldiez, Elrony19, Chriz.Ronald, BenjaBot, AlvaruzSauveur, Tomasromerotolentino,
Hijihi, Rodaceituna, Ks-M9, MacaPuigA, Castillo blanco y Anónimos: 616
11.2
Imágenes
• Archivo:BJT_symbol_NPN.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/BJT_symbol_NPN.svg Licencia: Public
domain Colaboradores: ? Artista original: ?
• Archivo:Common_collector.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6e/Common_collector.png Licencia: CC
BY-SA 3.0 Colaboradores: ? Artista original: ?
• Archivo:Commons-logo.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Commons-logo.svg Licencia: Public domain Colaboradores: This version created by Pumbaa, using a proper partial circle and SVG geometry features. (Former versions used
to be slightly warped.) Artista original: SVG version was created by User:Grunt and cleaned up by 3247, based on the earlier PNG version,
created by Reidab.
• Archivo:Crystal_Clear_app_clock.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Crystal_Clear_app_clock.svg
Licencia: LGPL Colaboradores: Traced this png image to svg Artista original: Tkgd2007 redrew this image into svg using Adobe Illustrator. penubag originally traced it. Original png author is listed here Image:Crystal Clear app clock.png
• Archivo:Diagrama_de_Transistor_NPN.svg
Fuente:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/Diagrama_de_
Transistor_NPN.svg Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Anthony David Atencio Moscote
• Archivo:NPN_common_base.svg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/NPN_common_base.svg Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: El código fuente de esta imagen SVG es <a data-x-rel='nofollow' class='external text'
href='//validator.w3.org/check?uri=https%3A%2F%2Fcommons.wikimedia.org%2Fwiki%2FSpecial%3AFilepath%2FNPN_common_
base.svg,<span>,&,</span>,ss=1#source'>válido</a>. Artista original: Omegatron
• Archivo:NPN_common_emitter.svg
Fuente:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/NPN_common_emitter.svg
Licencia: CC BY-SA 3.0 Colaboradores: El código fuente de esta imagen SVG es <a data-x-rel='nofollow' class='external text'
href='//validator.w3.org/check?uri=https%3A%2F%2Fcommons.wikimedia.org%2Fwiki%2FSpecial%3AFilepath%2FNPN_common_
emitter.svg,<span>,&,</span>,ss=1#source'>válido</a>. Artista original: Omegatron
• Archivo:Replica_of_first_transistor.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Replica_of_first_transistor.
jpg Licencia: CC BY-SA 2.0 Colaboradores: Flickr: Replica-of-first-transistor Artista original: Revol Web
• Archivo:Transistor-photo.JPG Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Transistor-photo.JPG Licencia: CC-BYSA-3.0 Colaboradores: ? Artista original: ?
• Archivo:Transistorer_(croped).jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Transistorer_%28cropped%29.jpg
Licencia: CC-BY-SA-3.0 Colaboradores: Trabajo propio Artista original: Transisto de Wikipedia en inglés
• Archivo:Wiktionary-logo-es.png Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Wiktionary-logo-es.png Licencia: CC
BY-SA 3.0 Colaboradores: originally uploaded there by author, self-made by author Artista original: es:Usuario:Pybalo
11.3
Licencia del contenido
• Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0