El documento describe diferentes tipos de transistores, incluyendo transistores bipolares, transistores de efecto campo (FET), MOSFET, transistores de unijuntura (UJT), TRIAC, IGBT y transistores de potencia. Explica sus características, estructuras y usos comunes.

1. TRANSISTORES
Nombre: Julio Pilco Zavaleta
Ingeniería de Sistemas
Docente: Raúl Rojas Reátegui

2. TRANSISTOR

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir
una señal de salida en respuesta a otra señal de entrada. 1 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. TIPOS DE TRANSISTORES

4. TIPOS DE TRANSISTORES


El transistor bipolar.-
Se denomina transistor de unión a un
dispisitivo electrónico constituido por un cristal semiconductor en el que
se han formado dos uniones p-n consecutivas. Esto puede conseguirse
creando dos zonas de tipo p separadas por un zona de tipo n
(transistor PNP) o bien creando dos zonas tipo n separadas por una
zona p (transistor NPN).
El transistor es el caballo de batalla de la electrónica. Como elemento
amplificador activo, ha sustituido casi por completo a las válvulas o
tubos electrónicos. La estructura interior muestra que el transistor es
una especie de "diodo doble", con dos uniones (una entre base y
emisor y otra entre base y coelctor). Esto deja claro rápidamente las
dos formas posibles, a saber: el transistor PNP y el transistor NPN.
Como el cristal base es extremadamente delgado, una pequeña
corriente de control, entre base y emisor, puede regular una corriente
mucho más alta entre colector y emisor.

5. CARACTERISTICAS:
-Existen dos tipos de transistores, los PNP y los
NPN. En la siguiente figura, se muestra la
disposición de los cristales en cada uno de los
dos tipos, así como su símbolo correspondiente.
Obsérvese que si el transistor es PNP (PeNetra)
la flecha correspondiente al emisor se dibuja
hacia dentro, y si es NPN (No PeNetra) dicha
flecha se dibuja hacia fuera.

6. Transistores de efecto campo FET.- Los transistores más conocidos son
los llamados bipolares (NPN y PNP), llamados así porque 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 los que se
encuentra su impedancia de entrada bastante baja.
Un transistor de efecto campo (FET) típico está formado por una barrita de
material p ó n, llamada canal, rodeada en parte de su longitud por un collar
del otro tipo de material que forma con el canal una unión p-n.
En los extremos del canal se hacen sendas conexiones óhmicas llamadas
respectivamente, sumidero (d-drain) y fuente (s-source), más una conexión
llamada puerta (g-gate) en el collar.

7. La Figura anterior muestra un esquema que ayudará a comprender el
funcionamiento de un FET. En este caso se ha supuesto que el canal es
de material de tipo N.
Parámetros del FET

9. El 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.

10. CURVA CARACTERISTICA.-

12. El transistor de Unijuntura (UJT).- Este
dispositivo se utiliza,
fundamentalmente, como generador de pulsos de disparo para SCR y TRIACs.
El UJT es un componente que posee tres terminales: dos bases y un emisor,
tal como se muestra en la siguiente figura:
En la figura se puede apreciar la constitución
de un UJT, que en realidad está compuesto
solamente por dos cristales. Al cristal P se le
contamina con una gran cantidad de
impurezas, presentando en su estructura un
número elevado de huecos. Sin embargo, al
cristal N se le dopa con muy pocas
impurezas, por lo que existen muy pocos
electrones libres en su estructura. Esto hace
que la resistencia entre las dos bases RBB
sea muy alta cuando el diodo del emisor no
conduce

13. Características:
Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.
Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo
muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los
relés.
Funciona como interruptor electrónico y también a pila.
Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como
atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en
los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No
obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores
eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse
que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda
de Corriente alterna.
Debido a su poca estabilidad en la actualidad su uso es muy reducido.

15. Transistores IGBT.-
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:

16. CARACTERISTICAS A TENER EN CUENTA EN UN IGBT:
• IDmax Limitada por efecto Latch-up.
• VGSmax Limitada por el espesor del óxido de silicio.
• Se diseña para que cuando VGS = VGSmax la corriente de cortocircuito sea entre
4 a 10 veces la nominal (zona activa con VDS=Vmax) y pueda soportarla durante
unos 5 a 10 μs. y pueda actuar una protección electrónica cortando desde
puerta.
• VDSmax es la tensión de ruptura del transistor pnp. Como α es muy baja, será
VDSmax=BVCB0 Existen en el mercado IGBTs con valores de 600, 1.200, 1.700,
2.100 y 3.300 voltios. (anunciados de 6.5 kV).
• La temperatura máxima de la unión suele ser de 150ºC (con SiC se esperan
valores mayores)
• Existen en el mercado IGBTs encapsulados que soportan hasta 400 o 600 Amp.
• La tensión VDS apenas varía con la temperatura ⇒ Se pueden conectar en
paralelo fácilmente ⇒ Se pueden conseguir grandes corrientes con facilidad,
p.ej. 1.200 o 1.600 Amperios.
En la actualidad es el dispositivo mas usado para potencias entre varios kW y un
par de MW, trabajando a frecuencias desde 5 kHz a 40kHz.

18. El transistor de potencia El funcionamiento y utilización de los transistores
de potencia es idéntico al de los transistores normales, teniendo como
características especiales las altas tensiones e intensidades que tienen que
soportar y, por tanto, las altas potencias a disipar.
Existen tres tipos de transistores de potencia:
- Bipolar
-Unipolar o FET (Transistor de Efecto de Campo)
- IGBT

19. Características:
Ic corriente máxima de colector (o drenador)
Uceo tensión de ruptura colector – emisor (o drenador - surtidor) con la base (o
puerta) abierta
Ucesat tensión de saturación colector- emisor (o drenador - surtidor)
Pmax potencia máxima disipable en régimen continuo.
Básicamente, las características de los transistores de potencia dependen del tipo de
transistor, del semiconductor y de la fabricación. Se emplean en germanio (bipolares de
baja tensión), principalmente de silicio y, solo para transistores FET especiales para
amplificadores de comunicación. Lo más común en fabricación es la difusión. La
velocidad de conmutación es grande y se emplean en convertidores cd-cd y cd-ca con
diodos conectados en paralelo inverso para proporcionar flujo bidireccional de corriente
se emplean en aplicaciones de baja a mediana potencia.