INTRODUCCIÓN: El transistor, inventado en 1947 es, sin duda, uno de los
adelantos más significativos de nuestra era y uno de los componentes más
versátiles e importantes de la electrónica moderna. Para ratificar esta
importancia, podemos mencionar que todos los circuitos integrados, que son los
componentes fundamentales de los aparatos electrónicos actuales, se fabrican
con transistores.
Los
semiconductores, iniciando con los diodos, revolucionaron totalmente la
electrónica, pero fue con los transistores que este cambio tomo forma
definitivamente, para luego consolidarse con los circuitos integrados.
BREVE HISTORIA.
Antes
del transistor, su predecesor fuel el tubo de vacío llamado tríodo (tres
electrodos), inventado en 1906 por el norteamericano Lee de Forest (1873 – 1961),
con el cual fue posible el control total del flujo de los electrones y la creación
de los primeros circuitos amplificadores. Alrededor de este componente y sus sucesores,
como los tubos tetrodo y pentodo, se inició y creció la gran industria
electrónica ente los años 1920 y 1960, haciendo posible la fabricación masiva
de los primeros receptores de radio y amplificadores de sonido, luego, los
receptores de televisión, las primeras computadoras y los equipos de
comunicaciones, entre otros.
El transistor
fue inventado en 1947 en los laboratorios de la Bell Telephone en Estados Unidos por un grupo de científicos
liderados por Jhon Bardeen, William Shokley
y Walter Brattainn, lo que les hizo ganar el premio nobel de física en
1956.
La
palabra TRANSISTOR es un acrónimo de
los términos transfer y resistor (resistencia de transferencia)
y designa, en forma genérica , a un componente electrónico de tres terminales
cuya resistencia entre dos de ellos (colector y emisor) depende del nivel de
corriente o voltaje aplicado a la base,
Aprovechando esta propiedad, los transistores se utilizan como
amplificadores, interruptores electrónicos, fuentes de corriente controladas,
osciladores, mezcladores y en otras muchas aplicaciones prácticas.
Los
transistores fueron poco a poco reemplazando a los tubos de vacío en todos sus
usos, debido principalmente a estas ventajas:
Ø Larga vida útil.
Ø Bajo consumo de energía.
Ø Bajo costo.
Ø Tamaño reducido.
Ø Estructura robusta y confiable.
TIPOS DE TRANSISTORES.
A
continuación les dejo un esquema donde allí verán los tipos de transistores que
tenemos en el mundo de la electrónica, es este blog nos centraremos en los
transistores BJT (transistores de
juntura bipolar), que son los NPN y los PNP.
TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)
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).
TRANSISTORES
DEL TIPO NPN.
El Transistor NPN es
un dispositivo electrónico que está compuesto por tres regiones
semi-conductoras inter-conectadas N – P - N. Este elemento tiene por lo tanto tres
pines de conexión (Emisor, Base y Colector). El transistor es bipolar. Las
uniones PN o NP están compuestas por materiales semi-conductor.
Un material
semi-conductor puede funcionar como conductor y como aislante de acuerdo a la
polarización eléctrica que se conecte. El transistor NPN tiene
dos funciones básicas, ser un interruptor electrónico o un amplificador. Este
tipo de transistor también se puede clasificar como BJT.
El transistor NPN está compuesto por tres capas de
materiales semi-conductores, este arreglo es como un pastel de tres capas, Capa
N-P-N. Estos materiales son
cristales de silicio que se
encuentran dopados de forma distinta.
Cuando un cristal de
material semi-conductor, (Silicio ó Germanio), se “dopa” con Boro, produce un cristal
semiconductor con sólo 3 electrones disponibles de 4, por lo tanto se genera un
“hueco” eléctrico. En cambio, cuando el cristal es dopado con impurezas
como arsénico, (el
arsénico tiene 5 electrones en su última capa), el cristal se queda con un
electrón de más.
Capa N:
Cargas Negativas y
Capa P: Cargas Positivas.
El
símbolo del transistor NPNP lo verán en la siguiente imagen, la característica
principal de un transistor NPN está en simbolo, con flecha hacia afuera es un
NPN.
APLICACIONES DEL TRANSISTOR NPN
Un
transistor NPN, puede ser usado para dos cosas. El transistor puede funcionar
como un interruptor controlado
electrónicamente o como un amplificador
con ganancia variable. El transistor es también la base para el desarrollo de
sistemas digitales como compuertas lógicas. Las compuertas lógicas son la base
de los sistemas embebidos. Entonces podemos plantear que el transistor es la
base de la tecnología digital actual. Regresando a las aplicaciones comunes, la
más usada es el uso del transistor NPN como interruptor
electrónico, para este funcionamiento, el transistor debe de operar
en las zonas llamadas corte y
saturación.
¿Cómo probar si un
transistor está operativo, o como saber si es un NPN?
Y
para hacer las mediciones necesitamos de un multímetro digital, lo primero que
debemos de hacer es de poner en continuidad nuestro multímetro, y vamos a medir
que no esté en corto los tres pines del transistor.
Y
hasta allí si no está en corto vamos por buen camino, el transistor está
operativo, pero todavía falta hacer la siguiente medición.
Ahora si vamos aponer el transistor en el
símbolo de diodos para poder probarlo, esta será la prueba más efectiva para
ver si esta operativo nuestro transistor NPN, y para ver si está operativo tan
solo aremos 6 mediciones, y la punta de color Rojo del multimetro será fija y con
la punta de color negro lo vamos a intercambiar para encontrar el emisor y receptor, a continuación les dejo unas imágenes de cómo hacer las
mediciones.
NOTA: Los valores que deben
de votar en el multímetro es entre 500 a 700, es una medida aproximada.
TRANSISTORES
DEL TIPO 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.
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.
El símbolo del
transistor les dejo en la siguiente imagen, como ven la flecha esta hacia
dentro.
Ahora
si vamos a ver como probar los transistores PNP, primero lo probamos si está en cortocircuito nuestro
transistor, nuestro multímetro digital lo ponemos en la escala de continuidad y
medimos, hasta aquí si no tienes continuidad esta operativos, y si está en
corto (hay continuidad) nuestro transistor esta averiado.
Ahora
ponemos el multímetro en la escala de diodos para seguir midiendo, tan solo hay
que hacer 6 mediciones como en la primera parte, en este caso la punta de color Negro del multímetro ser fija, y con la punta de color ROJO lo
vamos a intercambiar de posición para encontrar el emisor y colector, a
continuación les dejo unas imágenes.
NOTA: Los valores que deben
de votar en el multímetro es entre 500 a 700, es una medida aproximada.
En
el siguiente vídeo les explico paso a paso de cómo medir o probar un
transistor, les recomiendo que vean el vídeo, allí está más explicado
detalladamente.
VÍDEO:
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