ENTREGA DE TRABAJO ESCRITO, TRANSISTORES Rodrigo Pereira, Pablo Alejandro Grado de Informática Índice 1. Introducción (p. 3) 2. Origen (p. 3) 3. Funcionamiento (p. 3) Bipolares (p. 3) Modo de funcionamiento de un transistor (p. 5) Ecuaciones (p. 5) 4. Utilidades en la informática (p. 7) 5. Conclusión (p. 7) Introducción El transistor es un aparato electrónico semiconductor que se utiliza como amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Lo podemos encontrar en diversos aparatos electrónicos, así como ordenadores, televisores, teléfonos móviles entre otros. Origen En 1925, en Canadá, el físico austro-húngaro Juluis Edgar Lilienfeld solicitó una patente para desarrollar un aparato capaz de controlar corrientes eléctricas, que ha día de hoy conocemos como transistores de efecto de campo. Ya que por aquel entonces no había producción de materiales semiconductores de alta calidad, sus ideas no se pudieron utilizar en los años 1920 y 1930. En 1948, se inventó el transistor de contacto, en 1953, vino el primer transistor de alta frecuencia, seguido en 1954 por el primer transistor de silicio operativo. Funcionamiento Un transistor tiene tres partes dopadas de forma artificial que generan dos uniones bipolares. El dopaje consiste en contaminar las partes con materiales específicos en cantidades específicas para cambiar las propiedades eléctricas. Las tres partes del transistor se dividen en emisor, el cual genera portadores, el colector, recolectándolos, y la base, situada en medio, modulando el paso. Podemos encontrar dos clases de transistores: Bipolares (BJT), donde la conducción es por electrones y huecos; y Monopolares (FET), en los que la conducción además de electrones o huecos, también puede ser por portadores mayoritarios. En un diseño de un circuito, a los transistores se les consideran elementos activos, pero a los resistores, condensadores e inductores elementos pasivos. Bipolares Este transistor, conocido también como transistor electrónico, está fabricado principalmente sobre un monocristal semiconductor de germanio, silicio o arseniuro de galio. Las tres partes dopadas, tienen que tener 2 del mismo tipo, por lo que pueden quedar o NPN (negativo-positivonegativo) o PNP (positivo-negativo-positivo). En los transistores PNP, la corriente de salida entra por el emisor y sale por el colector: En los transistores NPN, la corriente entra por el colector y sale por el emisor: A estas zonas se les llaman emisor (E), base (B) y colector(C). Los transistores tienen dos funciones: Actuar como un interruptor, abriendo o cerrando el circuito a partir de una pequeña señal. Amplificador de señales, para convertir una señal pequeña en una grande. Modo de funcionamiento de un transistor - Modo corte: al transistor no le llega corriente a la base, por lo que el transistor no deja pasar la corriente. Si se desprecian las corrientes inversas de saturación son: IE ≅IC ≅ IB ≅0 - - Modo saturación: si tiene la corriente de la base máxima, el transistor deja pasar toda la corriente que permita. Modo activo: el transistor recibe más o menos corriente en la base, mientras más corriente reciba la base, más corriente dejará pasar entre el emisor y el colector, pero, si por el contrario llega menos corriente a la base, este dejará pasar menos corriente entre el emisor y el colector. Modo inverso, es antisimétrico al activo, sin cambiar la estructura física y geométrica se permutan las funciones del emisor y colector. Ecuaciones En un transistor NPN, al entrar la corriente por el colector y salir por el emisor, la fórmula quedará de la siguiente forma: 𝐼𝑐 = 𝐼𝐸 + 𝐼𝐵 En un transistor PNP, al entrar la corriente por el emisor y salir por el colector, la fórmula quedara de la siguiente forma: 𝐼𝐸 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵 Sin embargo, las intensidades en corte serían todas a cero. Otro dato a tener en cuenta es la ganancia de un transistor, esta es la relación que hay entre la corriente de salida (𝐼𝑐 ) y la necesaria para activarlo (𝐼𝐵 ), esto es representado como β: β= 𝐼𝐶 𝐼𝐵 Este valor es lo que se amplifica la corriente en un transistor. También deberemos saber la potencia máxima que permite disipar el transistor, esta se haya por la fórmula de la potencia: 𝑃 = 𝑉 𝑋 𝐼 . Dentro del transistor se quedaría tensión colector-emisor por intensidad del colector: 𝑃 = 𝑉𝐶−𝐸 𝑋 𝐼𝐶 Por último, hablaremos de las tensiones, en todos los transistores se cumple que las tensiones de la base son iguales a la tensión de salida. 𝑉𝐶𝐵 + 𝑉𝐵𝐸 = 𝑉𝐶𝐸 𝑉𝐵𝐶 + 𝑉𝐸𝐵 = 𝑉𝐸𝐶 Ley de Ohm ‘V=I*R’ V es la voltaje en V I es la intensidad en A R es la resistencia en Ω Esta ecuación nos permite ver la relación que tienen el voltaje, la intensidad y la resistencia en un circuito. Utilidades en la informática Debido a que la informática está basada en el sistema binario (que se traduce por una presencia y ausencia de corriente), el transistor nos permite tener el control sobre el paso de la corriente, dejándolo encendido para el 1, y apagado para el 0. Por ello, si se combinan transistores con elementos pasivos, se puede crear un componente o un circuito, como puertas lógicas, procesadores y switches entre otros. Conclusión Los transistores han sido una revolución para la sociedad, ya que, gracias a ellos, la tecnología ha entrado en un proceso de evolución. De hecho, son la base de la computación, permitiéndonos realizar grandes tareas en muy poco tiempo
