(Taller electrónico) El transistor.

Siguiendo con el taller electrónico, hoy os quiero hablar sobre un componente que causo una revolución total en el mundo eléctrico, haciendo posible la miniaturización de los circuitos con el consiguiente abaratamiento de sus costes de producción. Hoy os voy a hablar del transistor.

1-TRANSITORES:

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" ("resistencia de transferencia"). Actualmente se les encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavadoras, reproductores mp3, teléfonos, etc.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicos) 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). El transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada.


2-TIPOS DE TRASISTORES:

Transistor de contacto puntual

Primer transistor, consta de una base de germanio semiconductor, 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.
Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso, en la actualidad ha desaparecido.

Transistor de unión bipolar El transistor de unión, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio o Silicio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP. La zona N con donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica 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 (impurezas adicionadas intencionalmente) entre ellas (por lo general, el emisor está mucho más contaminado que el colector).

Transistor de efecto de campo El transistor de efecto campo es una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial.
La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de semiconductores habituales, empleando la oblea monocristalina semiconductora como la región activa o canal.
Los transistores de efecto de campo más conocidos son los JFET, MOSFET y MISFET.

Fototransistor

Sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción. El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor.
Un fototransistor es igual a un transistor común, con la diferencia que el primero puede trabajar de 2 formas:
1.- Como transistor normal con la corriente de base Ib (modo común).
2.- Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. Ip (modo de iluminación).
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.
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.

Transistor de potencia

Son similares a los transistores comunes, con la diferencia que soportan altas tensiones e intensidades que soportan, pero debido a ello también tienen que disipar altas potencias y su recalentamiento es prolongado; para evitar el sobrerecalentamiento se usa los disipadores.
Tipos de transistores de potencia:
- Bipolar.
- Unipolar o Transistor de Efecto de Campo.
- IGBT (Transistor bipolar de puerta aislada).

3-IDENTIFICACIÓN:

Los transistores están encapsulados de diferentes formas y tamaños, dependiendo de la función que vayan a desempeñar. Hay varios encapsulados estándar y cada encapsulado tiene una asignación de terminales que puede consultarse en un catálogo general de transistores.Independientemente de la cápsula que tengan, todos los transistores tienen impreso sobre su cuerpo sus datos, es decir, la referencia que indica el modelo de transistor.

4-NOMENCLATURA:

Existen tres códigos distintos de designación de los transistores: el americano, el europeo antiguo, y el europeo actual. Veamos a cada uno de ellos individualmente.

Nomenclatura americana:
En la nomenclatura americana los transistores, sea cual sea la aplicación, se designan con el prefijo 2N (dos uniones) seguido de un número que corresponde a un modelo dado y que es facilitado por el fabricante.

Nomenclatura europea antigua:
En la nomenclatura europea antigua se utilizaban dos o tres letras seguidas de un número que designa un tipo o modelo en particular, pero que no aclaraban sus características generales.
La primera letra siempre es una O, indicativa de que era un elemento semiconductor.
La segunda letra es una A para los transistores.

Nomenclatura europea moderna:
Esta nomenclatura es bastante más acertada que las anteriores, pues no solo permite identificar un determinado tipo de semiconductor, sino que, además, mediante ella se deducen parte de sus características.
Consta de dos letras seguidas de un número de serie.
La primera letra distingue el material del semiconductor empleado.
La segunda letra indica la aplicación principal o aplicación y construcción en el caso de que se prefiera una mayor diferenciación.
El número de serie está formado por tres cifras para los dispositivos semiconductores diseñados para aplicación en aparatos de uso doméstico, o por una letra y dos cifras para los dispositivos semiconductores diseñados para equipos profesionales.
A continuación dispondremos de una tabla con el código europeo moderno de designación de los transistores:

 Cuando nos los encontramos sobre el esquema de una PCB, por norma general encontraremos su simbolo acompañado  del modelo y tipo de trasistor que es. Os dejo un ejemplo:

En cuanto a la simbologia puede tambien cambiar en relacion al tipo que sea:

4-EL PROBLEMA DEL CALOR:

La potencia que puede disipar un transistor esta condicionada por la máxima temperatura que puede soportar la unión semiconductora colector-base, ya que como en todo diodo la corriente inversa crece con la temperatura. Para que la temperatura de esta unión no supere los valores permitidos, que suele estar hacia 125 ºC en el silicio y los 85 ºC en el germanio, debe proveerse de dispositivos que extraigan al exterior el calor generado en las uniones. Los pequeños transistores discretos de silicio que se utilizan en circuitería electrónica, tienen una superficie semiconductora de 1 o 2 mm2 y pueden llegar a disipar 0,25 W de calor sin que la temperatura de la unión supere los valores permitidos. Acoplando un pequeño radiador unido térmicamente a la carcasa del transistor puede llegarse hasta 1 W. Los transistores de media potencia (de 1 a 25 w) suelen ser de mayor tamaño ( 4 a lo mm2 ) y disponen de tornillos para acoplarse térmicamente a radiadores. Los transistores de altas potencias (125 W y más) tienen superficies de semiconductor del orden de 25 mm2, soldadas a gruesas láminas de cobre con tornillos para una robusta fijación al radiador.
El las características de los transistores de potencia se suele señalar una curva llamada área segura de trabajo, una combinación de voltaje y corriente colector emisor que en caso de superarse supone la destrucción del dispositivo.

Para ello se utilizan los dispadores que varian en función del tipo de trasistor y la temperatura a disipar.