1. Transistores
Curso: Física Electrónica
Carrera: Ing. de Sistemas
Pertenece a: Meza Grados, Manuel

2. Transistores
∗ El transistor es un dispositivo electrónico
semiconductor que cumple funciones de
amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El
término «transistor» es la contracción en inglés de
transfer resistor («resistencia de transferencia»).
Actualmente se encuentran prácticamente en todos
los aparatos electrónicos de uso diario: radios,
televisores, reproductores de audio y video, relojes de
cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes,
tomógrafos, teléfonos celulares, etc.

3. Transistores

4. Tipos de Transistores
∗ Transistor de contacto puntual
∗ Transistor de unión bipolar
∗ Transistor de efecto de campo
∗ Fototransistor

5. 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 (W. Shockley, 1948) debido a
su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.

6. Transistor de Contacto Puntual

7. Transistor de unión bipolar
∗ El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor,
o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólido
consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite
controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La
denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar
gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos
positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran
número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre
ellos su impedancia de entrada bastante baja.
∗ Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se
usan generalmente en electrónica analógica aunque también en
algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o
BICMOS.

8. Transistor de unión bipolar
∗ Un transistor de unión bipolar está formado por dos
Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados
por una región muy estrecha. De esta manera quedan
formadas tres regiones:
g Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar
fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su
nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor
de portadores de carga.
Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del
colector.
m Colector, de extensión mucho mayor.

9. Transistor de unión bipolar
∗ Tipos de Trasmisor de unión bipolar
a) NPN
b) PNP

10. Transistores Bipolares NPN
∗ NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras
"N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las
diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares
usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor
que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, permitiendo
mayores corrientes y velocidades de operación.
∗ Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor
dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequeña
corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es
amplificada en la salida del colector.
∗ La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y
apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el
dispositivo está en funcionamiento activo.

11. Transistores Bipolares NPN
Símbolo de transmisor
NPN

12. Transistores Bipolares PNP
∗ El otro tipo de transistor de unión bipolar es el PNP con las letras "P" y "N"
refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor.
Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho
mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias.
∗ El símbolo de un transistor PNP.
∗ Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N
entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente
operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente
de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente
circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el
emisor hacia el colector.
∗ La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en
la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento
activo

13. Transistores Bipolares PNP
Símbolo de transmisor
PNP

14. 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.

15. Transistor de Efecto de Campo
∗ El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés,
que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta
impedancia de entrada.
a) Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido
mediante una unión PN.
b) Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en
el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
c) Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS
significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la
compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor
por una capa de óxido.

16. Transistores JFET
∗ El JFET (Junction Field-Effect Transistor, en español
transistor de efecto de campo de juntura o unión) es un
dispositivo electrónico, esto es, un circuito que, según
unos valores eléctricos de entrada, reacciona dando unos
valores de salida. En el caso de los JFET, al ser transistores
de efecto de campo eléctrico, estos valores de entrada son
las tensiones eléctricas, en concreto la tensión entre los
terminales S (fuente) y G (puerta), VGS. Según este valor, la
salida del transistor presentará una curva característica
que se simplifica definiendo en ella tres zonas con
ecuaciones definidas: corte, óhmica y saturación.

17. Transistores JFET
∗ El JFET (Junction Field-Effect Transistor, en español
transistor de efecto de campo de juntura o unión) es un
dispositivo electrónico, esto es, un circuito que, según
unos valores eléctricos de entrada, reacciona dando unos
valores de salida. En el caso de los JFET, al ser transistores
de efecto de campo eléctrico, estos valores de entrada son
las tensiones eléctricas, en concreto la tensión entre los
terminales S (fuente) y G (puerta), VGS. Según este valor, la
salida del transistor presentará una curva característica
que se simplifica definiendo en ella tres zonas con
ecuaciones definidas: corte, óhmica y saturación.

18. Transistores JFET
∗ Físicamente, un JFET de los denominados "canal P" está formado
por una pastilla de semiconductor tipo P en cuyos extremos se
sitúan dos patillas de salida (drenador y fuente) flanqueada por dos
regiones con dopaje de tipo N en las que se conectan dos terminales
conectados entre sí (puerta). Al aplicar una tensión positiva VGS
entre puerta y fuente, las zonas N crean a su alrededor sendas zonas
en las que el paso de electrones (corriente ID) queda cortado,
llamadas zonas de exclusión. Cuando esta VGS sobrepasa un valor
determinado, las zonas de exclusión se extienden hasta tal punto
que el paso de electrones ID entre fuente y drenador queda
completamente cortado. A ese valor de VGS se le denomina Vp. Para
un JFET "canal N" las zonas p y n se invierten, y las VGS y Vp son
negativas, cortándose la corriente para tensiones menores que Vp.

19. Transistores JFET
Esquema interno del transistor JFET

20. Transistores IGFET
∗ Transistor de efecto de campo
con electrodo de control
aislado o "Insulated Gate FET"
(IGFET), se caracteriza por
tener el gate aislado del canal
por una capa de oxido de
silicio.

21. Transistores IGFET
Actualmente se fabrican entre otros, los siguientes dispositivos
IGFET:
∗ MOSFET o "MOS" ("Metal Oxide
Semiconductor FET"), cuyo
nombre deriva de los tres
materiales que aparecen al
realizar un corte vertical en su
estructura, según puede
observarse en la figura.
∗ Hasta hace poco los términos
IGFET y MOS eran sinónimos.

22. Transistores IGFET
∗ SILICON GATE FET, difiere de
MOS en que el gate es de silicio
policristalino, en lugar de ser
metálico. Se consigue así
controlar la conductividad del
canal a partir de tensiones de
gate mas bajas

23. Transistores IGFET
∗ SOS("Silicon On Saphire FET"),
en el cual el canal semiconductor
de silicio esta depositado sobre
un sustrato aislante de zafiro, en
lugar de un sustrato
semiconductor de silicio. De esta
manera se alcanzan velocidades
de conmutación mas altas.
∗ DMOS (MOS de Doble Difusión),
que presenta un canal de corta
longitud para permitir muy altas
velocidades de conmutación,
gracias al breve tiempo de
transito de los portadores por el
citado canal.

24. Fototransistor
∗ Los fototransistores son sensibles a la radiación
electromagnética en frecuencias cercanas a la de la luz visible;
debido a esto su flujo de corriente puede ser regulado por medio
de la luz incidente. Un fototransistor es, en esencia, lo mismo
que un transistor normal, sólo que puede trabajar de 2 maneras
diferentes:
c) Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo
común);
d) Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento
hace las veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).

25. Fototransistor
∗ En el mercado se encuentran fototransistores tanto con
conexión de base como sin ella y tanto en cápsulas
plásticas como metálicas (TO-72, TO-5) provistas de una
lente.
∗ Se han utilizado en lectores de cinta y tarjetas perforadas,
lápices ópticos, etc. Para comunicaciones con fibra óptica
se prefiere usar detectores con fotodiodos p-i-n. También
se pueden utilizar en la detección de objetos cercanos
cuando forman parte de un sensor de proximidad.

26. Fototransistor
∗ Se utilizan ampliamente encapsulados conjuntamente con
un LED, formando interruptores ópticos (opto-switch), que
detectan la interrupción del haz de luz por un objeto.
Existen en dos versiones: de transmisión y de reflexión.
∗ Para obtener un circuito equivalente de un fototransistor,
basta agregar a un transistor común un fotodiodo,
conectando en el colector del transistor el catodo del
fotodiodo y el ánodo a la base. .

27. Fototransistor
Símbolo Electrónico Fototransistor