TRANSITORES HISTORIA: El transistor fue desarrollado en el año 1951 por los físicos estadounidenses de los laboratorios Bell: William Bradford Shockley, Jhon Bardeen y Walter Houser Brattain. Este logro les hizo merecedores del Premio nobel de física 1956. Hasta la aparición del transistor los amplificadores electrónicos se basaban en el uso de tubos de vacío termoiónicos. En nuestro día, es el dispositivo más utilizado en los circuitos electrónicos, las mejoras tecnologías en su fabricación han incrementado su fiabilidad y capacidad para manejar potencias y frecuencias elevadas asi como su integración. Se pueden encontrar desde los transistores discretos de potencias, de gran tamaño y encapsulado metálico, a conjuntos de transistores integrados en un mismo componente. En esta unidad se introducen las principales características de los transistores bipolares y unipolares y se estudian los modelos básicos de polarización de estos dispositivos. Polarizar un transistor es una condición previa a muchas aplicaciones lineales y no lineales ya que se establece las corrientes y tensiones en continua que van a alimentar al dispositivo. EL TRANSISTOR DE UNION BIPOLAR: Los transistores de unión bipolar, comúnmente llamados transistores bipolares, son dispositivos electrónicos de tres terminales constituidos por dos uniones NP contenidas en un cristal semiconductor de germanio(Ge) o Silicio (Si), que representa tres zonas de dopado: Emisor(E): está muy impurificado y se encarga de emitir o lanzar portadores de carga hacia la base. Base(B): es la zona más estrechada y con una impurificación muy baja, su misión es controlar el flujo de electrones que, atravesándola, se dirigen hacia el colector. Colector(C): posee una impurificación intermedia, es la zona más ancha y se encarga de recoger los portadores de carga que provienen del emisor. Por su construcción, un transistor es similar a dos diodos en serie y en oposición, siendo la base el punto común, una de sus uniones esta entre el emisor y la base y la otra entre la base y el colector. Existen dos tipos de transistores, los NPN y los PNP, según sea la disposición de los cristales que lo forman. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR: Al realizar el estudio del funcionamiento del transistor, cuando este se encuentra sin polarizar (sin pilas y en circuito abierto) algunos electrones libres de la zona n cruzan la unión y se recombinan con huecos de la zona p. esto hace que en las uniones se creen zonas con pocos portadores libres, generándose una barrera de potencial próxima 0,7 v para transistores de silicio (Si) y 0,3 v para transistores de germanio(Ge). Este fenómeno provoca un estrechamiento de la región efectiva de base. Al polarizar directamente la unión base-emisor, conectando el polo positivo de la pila Vee al cristal P y el negativo al N, la pila inyecta electrones en el emisor con lo que los electrones próximos a la barrera de potencial adquieren suficiente energía para atravesarla y combinarse con huecos de la base. Este efecto produce un exceso de electrones en la base, debido a que esta es muy estrecha, solo una mínima parte de ellos son atraídos por el polo positivo de Vee obteniéndose con esta polarización el mismo efecto que al polarizar un diodo directamente. Para que esto ocurra, el potencial de la pila Vee, debe superar la barrera de potencial, por lo que será de unos 0,6 v o 0,7 v para transistores de Si. Si ahora polarizamos la unión base-colector de forma inversa, es decir el positivo de la pila Vcc conectado al colector(N) y el negativo a la base(P), los electrones del colector serán atraídos por el polo positivo de la fuente Vcc, mientras que el polo negativo atrae a los huecos de la base. Como consecuencia, la barrera de potencial en la unión aumenta hasta que su valor se iguala a la tensión de la pila, siendo la corriente que circula por el colector prácticamente nula (corriente inversa de saturación o corriente de fugas), representada por I, comportándose entonces como un diodo polarizado inversamente. Si aplicamos simultáneamente ambas polarizaciones, la pila Vee genera una corriente de electrones que procede del emisor (polarizado directamente), denomina corriente de emisor Ie. Estos electrones cruzan con facilidad la unión y pasan a la base (corriente de portadores mayoritario). Como la zona de la base es muy estrecha, y la unión basecolector esta polarizada inversamente, la mayoría de los electrones la cruzan y pasan al colector, donde son atraídos por el potencial positivo de Vcc formando la corriente de colector Ic. Sola una pequeña cantidad de electrones son atraídos y desviados de la base al emisor, produciendo una pequeña corriente de base. Es importante resaltar que Vcc>Vee. Con este tipo de conducción de electrones, denominado efecto transistor, logramos que la intensidad en el colector, que era muy pequeña, por estar polarizado inversamente pase a ser elevada gracias a la polarización directa del emisor. Además, como la intensidad cedida por el emisor es proporcional al voltaje directo aplicado, con pequeñas variaciones del voltaje B-E, tendremos grandes variaciones de la intensidad por el colector. Casi todos los portadores mayoritarios cruzan la base y pasan al colector, este porcentaje de portadores se representan con el parámetro α con valores típicos comprendidos entre 0,85 y 0,95 dependiendo de las características del transistor. En conclusion, el transistor es un dispositivo capaz de regular la corriente y el efecto transistor puede compararse con una transferencia de resistencia de la union emisor a la union de colector, de ahí el nombre de transistor(transfer resistor). ZONA DE TRABAJO DE UN TRANSISTOR: Un transistor puede tener 3 estados o zonas de trabajo posibles dentro de un circuito: - En corte: No hay corriente por la base, o es demasiado pequeña y no pasa la corriente entre el colector y el emisor (Ic-e = cero). - En activa: deja pasar más o menos corriente entre el colector y el emisor (Ic-e = corriente variable), dependiendo de la corriente de la base. - En saturación: Entre el colector y el emisor pasa la máxima corriente posible. Aunque aumentemos la Ib no aumenta la Ic-e. Se comporta como un interruptor cerrado (Ic-e = corriente máxima). POLARIZACION DEL TRANSISTOR BIPOLAR: El problema de la polarización de un transistor no queda completamente resuelto con la elección y diseño de un circuito que le lleve a funcionar en el punto de trabajo deseado. En funcionamiento, el transistor disipa potencia que eleva la temperatura de sus uniones, lo que supone en los semiconductores un aumento de las intensidades por rotura de enlaces, y la aparición de pares electrón-hueco. Por lo tanto, es necesario que el punto de trabajo se mantenga frente a cambios de temperatura, cambios de tensiones de alimentación, tolerancias de los componentes y proceso de envejecimiento de los mismo. Antes esta realidad, solo cabe efectuar el diseño de forma que las características del dispositivo influyan poco sobre el resultado final. Esto es posible, aunque a costa de una mayor complejidad de las redes de polarización. TIPOS DE TRANSISTORES Y SU SIMBOLOGIA: