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• David Pérez

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El transistor La palabra Transistor viene de Transfer Resistor o resistencia de transferencia, es un elemento que se comporta como una resistencia variable que depende de una señal eléctrica de control, entonces al cambiar el valor de la señal de control cambia la cantidad de corriente que pasa por el transistor. Un transistor consiste en un par de diodos semiconductores colocados en oposición y con regiones de unión muy próximas entre sí que la corriente en uno de ellos afecta a la corriente del otro. Como si fuera un par de diodos acoplados. Los transistores son componentes pequeños y versátiles, capaces de realizar una asombrosa variedad de funciones de control en los equipos electrónicos.

Transistor UJT El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otros transistores, es un dispositivo de disparo y que consiste de una sola unión PN.

El transistor de unijuntura zonas semiconductoras.

es un tipo de tiristor que contiene dos

Tiene tres terminales denominados emisor (E), base uno (B1) y base dos (B2). Está formado por una barra semiconductora tipo N, entre los terminales B1-B2, en la que se difunde una región tipo P+, el emisor, en algún punto a lo largo de la barra, lo que determina el valor del parámetro η, standoff ratio, conocido como razón de resistencias o factor intrínseco. Cuando el voltaje Veb1 sobrepasa un valor Vp de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también

baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa, este es un proceso realimentado positivamente, por lo que esta región no es

estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación.

Región de corte: En esta región, la tensión de emisor es baja de forma que la tensión intrínseca mantiene polarizado inversamente el diodo emisor. La corriente de emisor es muy baja y se verifica que VE IV). Si no se verifica las condiciones del punto de valle, el UJT entrara de forma natural a la región de corte.

Indicador de bajo voltaje

Transistores JFET El JFET, transistor de efecto de campo o transistor unipolar, fue inventado en 1948, al mismo tiempo que el transistor normal o bipolar, pero no fue posible su implantación hasta 1970 debido a la alta tecnología necesaria para formar sus uniones. Un JFET reúne las características más interesantes de las válvulas electrónicas, con las grandes ventajas de los componentes semiconductores. Según su composición, existen dos tipos de transistores JFET, los JFET de canal N y los de canal P.

En la siguiente figura, se muestra la estructura de un transistor unipolar JFET de canal N con su símbolo correspondiente:

En las siguientes figuras, se muestra un ejemplo de la familia de curvas características de surtidor común de un transistor JFET de canal N.

Examinando estas curvas podemos observar que la corriente de drenaje (ID) se hace más pequeña a medida que aumenta la tensión negativa aplicada entre la puerta y el surtidor (VGS). Al igual que ocurría con los transistores bipolares, en estas curvas se pueden apreciar cuatro zonas de operación: región de ruptura, región activa, región de corte y región de saturación. En la región de ruptura, cuando la tensión drenador-surtidor (VDS) aumenta excesivamente, el JFET entra en la región de ruptura y se

produce una avalancha que puede destruir el transistor. En las curvas, tomadas como ejemplo, de la figura anterior, es del orden de 16 V. En la región de corte, el transistor entra en corte, es decir, no conduce (se comporta como un interruptor abierto). Esto ocurre cuando la tensión negativa del graduador o puerta es suficiente para estrangular totalmente el canal. En las curvas anteriores, se observa que esta tensión VGS es de -1.2 V. A esta tensión se la representa por VGS (apagado). En la región de saturación, el transistor se convierte en un buen conductor (se comporta como un interruptor cerrado). Esto ocurre cuando se cortocircuitan los terminales de puerta y fuente, y VGS=0. Para este valor (observa las curvas características), la corriente se mantiene prácticamente constante (aproximadamente ID=4 mA) a partir del codo de la curva (aproximadamente VDS=3V). A esta corriente se la conoce por IDSS y es la máxima que se puede dar en el drenador de un JFET con la puerta en cortocircuito. Según las curvas de la figura, IDSS=4mA. La región activa del JFET se encuentra entre las regiones de saturación y ruptura. Según las curvas expuestas, esta región se encontrará para los valores de 3 a 16 V de VDS.

Aplicaciones El JFET posee bastantes aplicaciones, como son: interruptores analógicos, multiplexores, control automático de ganancia "CAG" en receptores de radio, amplificadores de pequeña señal en receptores de radio y TV, troceadores o choppers, etc. En la figura de la izquierda, se muestra un ejemplo de interruptor analógico con un JFET. Si a este circuito se le aplica una tensión VGS=0, el transistor entrará en saturación y se comportará como un interruptor cerrado. Por otro lado, si la tensión aplicada es VGS=VGS (apagado), el transistor se pondrá en corte y actuará como un interruptor abierto. Cuando se utiliza un JFET como interruptor, se le hace trabajar únicamente en dos estados, corte y saturación.

Circuito de aplicación

Preamplificador de micrófono de alta impedancia

Transistores MOSFET Los MOSFET, o simplemente MOS (Metal-Oxide Semiconductor, Field Effect Transistor) son muy parecidos a los JFET. La diferencia entre estos estriba en que, en los MOS, la puerta está aislada del canal, consiguiéndose de esta forma que la corriente de dicho terminal sea muy pequeña, prácticamente despreciable. Debido a este hecho, la resistencia de entrada de este tipo de transistores es elevadísima, del orden de 10.000 MW , lo que les convierte en componentes ideales para amplificar señales muy débiles. Existen dos tipos de MOSFET en función de su estructura interna: los de empobrecimiento y los de enriquecimiento. Los primeros tienen un gran campo de aplicación como amplificadores de señales débiles en altas frecuencias o radio-frecuencia (RF), debido a su baja capacidad de entrada. Los segundos tienen una mayor aplicación en circuitos digitales y sobre todo en la construcción de circuitos integrados, debido a su pequeño consumo y al reducido espacio que ocupan.

N P

Canal Canal

Como se podrá observar en las curvas características, este transistor sólo conduce cuando son aplicadas tensiones positivas al drenador, por lo que normalmente estará en no conducción o apagado. Las aplicaciones de MOSFET discretos más comunes son: • Resistencia controlada por tensión. • Circuitos de conmutación de potencia (HEXFET, FREDFET, etc.). • Mezcladores de frecuencia, con MOSFET de doble puerta.

Circuito de aplicación Destellador de LED doble

Transistores IGFET Los IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) constituyen, desde el punto de vista de su empleo, un híbrido entre los transistores bipolares y los MOSFET para aprovechar tanto la sencillez de ataque de los últimos, como la capacidad para conducir altas corrientes y baja resistencia en conducción de los primeros

La estructura básica, así como el circuito equivalente se muestra en la siguiente figura:

La estructura recuerda mucho la de un transistor MOSFET de potencia donde se utilizan obleas dopadas de Tipo N sobre las que se deposita una fina capa epitaxial. El IGBT está construido de forma casi idéntica. La capa epitaxial presenta el mismo espesor y se dopa igual que en un FET. Sin embargo, existe una importante diferencia: el material de partida es una oblea dopada Tipo P en lugar de Tipo N. La unión PN adicional, así creada, inyecta portadores (huecos) en la región epitaxial Tipo N reduciendo su resistividad y rebajando la caída de tensión en conducción.

Desde el punto de vista económico, los IGBT, al utilizar el principio de los FET tan sólo para el circuito de ataque y no el de potencia, dejando éste en manos de una estructura bipolar, reducen sustancialmente los requerimientos en cuanto a superficie de Silicio necesaria. Tenemos entonces que, para tensiones superiores a los 400V, la superficie de un IGBT es típicamente un tercio de la del MOSFET comparable. Los IGBT acumulan la mayor parte del mercado de componentes de potencia para aplicaciones de media y alta tensión, no sólo por su capacidad de potencia sino también porque son tan rápidos que la frecuencia de los impulsos que generan son imperceptibles por el oído humano. Estos dispositivos semiconductores de potencia se utilizan en convertidores CC/CA, en maquinaria, robots industriales, compresores de equipos de aire acondicionado, equipos de fabricación de semiconductores, unidades de control de motores en automóviles y vehículos eléctricos híbridos, equipos de soldadura.