Diferentes tipos de transistores y sus funciones

El transistor es un componente activo y se está estableciendo en todos los circuitos electrónicos. Se utilizan como amplificadores y aparatos de conmutación. Como amplificadores, se utilizan en niveles alto y bajo, etapas de frecuencia, osciladores, moduladores, detectores y en cualquier circuito que necesite realizar una función. En los circuitos digitales, se utilizan como interruptores. Hay una gran cantidad de fabricantes en todo el mundo que producen semiconductores (los transistores son miembros de esta familia de aparatos), por lo que hay exactamente miles de tipos diferentes. Existen transistores de baja, media y alta potencia, para funcionar con altas y bajas frecuencias, para funcionar con muy alta corriente y / o alta tensión. Este artículo ofrece una descripción general de lo que es un transistor, los diferentes tipos de transistores y sus aplicaciones.

¿Qué es un transistor?

El transistor es un equipo electrónico. Está hecho a través de un semiconductor de tipo py n. Cuando un semiconductor se coloca en el centro entre el mismo tipo de semiconductores, la disposición se llama transistores. Podemos decir que un transistor es la combinación de dos diodos, es una conexión espalda con espalda. Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o voltaje y actúa como un botón o puerta para señales electrónicas.

Tipos de transistores

Los transistores constan de tres capas de un dispositivo semiconductor , cada uno capaz de mover una corriente. Un semiconductor es un material como el germanio y el silicio que conduce la electricidad de una forma “semi-entusiasta”. Está en cualquier lugar entre un conductor genuino, como un cobre y un aislante (similar a los cables envueltos en plástico aproximadamente).

Símbolo de transistor

Se expone una forma esquemática del transistor n-p-n y p-n-p. En circuito se utiliza una forma de conexión dibujada. El símbolo de flecha define la corriente del emisor. En la conexión n-p-n, identificamos que los electrones fluyen hacia el emisor. Esto significa que la corriente conservadora sale del emisor como lo indica la flecha de salida. Igualmente, se puede ver que para la conexión p-n-p, la corriente conservadora fluye hacia el emisor como lo expone la flecha hacia adentro en la figura.

Transistores PNP y NPN

Hay tantos tipos de transistores y cada uno varía en sus características y cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas. Algunos tipos de transistores se utilizan principalmente para aplicaciones de conmutación. Otros se pueden utilizar tanto para conmutación como para amplificación. Aún así, otros transistores están en un grupo de especialidad propio, como fototransistores , que reaccionan a la cantidad de luz que incide sobre él para producir un flujo de corriente a través de él. A continuación se muestra una lista de los diferentes tipos de transistores, repasaremos las características que los crean cada uno.

¿Cuáles son los dos tipos principales de transistores?

Los transistores se clasifican en dos tipos, como BJT y FET.

Transistor de unión bipolar (BJT)

Transistores de unión bipolar son transistores que se componen de 3 regiones, la base, el colector y el emisor. Los transistores de unión bipolar, diferentes transistores FET, son dispositivos controlados por corriente. Una pequeña corriente que entra en la región base del transistor provoca un flujo de corriente mucho mayor desde el emisor a la región del colector. Los transistores de unión bipolar vienen en dos tipos principales, NPN y PNP. Un transistor NPN es uno en el que la mayoría de los portadores de corriente son electrones.

El electrón que fluye desde el emisor al colector forma la base de la mayor parte del flujo de corriente a través del transistor. Los otros tipos de carga, agujeros, son una minoría. Los transistores PNP son lo contrario. En los transistores PNP, la mayoría de los hoyos portadores actuales. Los transistores BJT están disponibles en dos tipos, a saber, PNP y NPN

Pines de transistor de unión bipolar

Transistor PNP

Este transistor es otro tipo de BJT - Transistores de unión bipolar y contiene dos materiales semiconductores de tipo p. Estos materiales se dividen a través de una fina capa semiconductora de tipo n. En estos transistores, los portadores de carga mayoritarios son huecos, mientras que los portadores de carga minoritarios son electrones.

En este transistor, el símbolo de flecha indica el flujo de corriente convencional. La dirección del flujo de corriente en este transistor es desde el terminal del emisor al terminal del colector. Este transistor se encenderá una vez que el terminal base se arrastre a BAJO en comparación con el terminal emisor. El transistor PNP con un símbolo se muestra a continuación.

Transistor NPN

NPN es también un tipo de BJT (transistores de unión bipolar) e incluye dos materiales semiconductores de tipo n que se dividen a través de una capa delgada de semiconductores de tipo p. En el transistor NPN, la mayoría de los portadores de carga son electrones, mientras que los portadores de carga minoritarios son huecos. Los electrones que fluyen desde el terminal del emisor al terminal del colector formarán el flujo de corriente dentro del terminal base del transistor.

En el transistor, la menor cantidad de suministro de corriente en el terminal base puede causar un suministro de una gran cantidad de corriente desde el terminal emisor al colector. En la actualidad, los BJT de uso común son transistores NPN, ya que la movilidad de los electrones es mayor en comparación con la movilidad de los huecos. El transistor NPN con un símbolo se muestra a continuación.

Transistor de efecto de campo

Transistores de efecto de campo se componen de 3 regiones, una puerta, una fuente y un desagüe. Diferentes transistores bipolares, los FET son dispositivos controlados por voltaje. Un voltaje colocado en la puerta controla el flujo de corriente desde la fuente hasta el drenaje del transistor. Los transistores de efecto de campo tienen una impedancia de entrada muy alta, desde varios mega ohmios (MΩ) de resistencia hasta valores mucho, mucho mayores.

Esta alta impedancia de entrada hace que pasen muy poca corriente por ellos. (Según la ley de ohmios, la corriente se ve afectada inversamente por el valor de la impedancia del circuito. Si la impedancia es alta, la corriente es muy baja). Por lo tanto, los FET extraen muy poca corriente de la fuente de alimentación de un circuito.

Transistores de efecto de campo

Por lo tanto, esto es ideal porque no perturban los elementos de alimentación del circuito original al que están conectados. No harán que la fuente de energía se descargue. El inconveniente de los FET es que no proporcionarán la misma amplificación que se podría obtener de los transistores bipolares.

Los transistores bipolares son superiores en el hecho de que proporcionan una mayor amplificación, aunque los FET son mejores porque causan menos carga, son más baratos y más fáciles de fabricar. Los transistores de efecto de campo vienen en 2 tipos principales: JFET y MOSFET. Los JFET y MOSFET son muy similares, pero los MOSFET tienen valores de impedancia de entrada aún más altos que los JFET. Esto provoca incluso menos carga en un circuito. Los transistores FET se clasifican en dos tipos, a saber, JFET y MOSFET.

JFET

El JFET significa transistor de efecto de campo de unión. Esto es simple, así como un tipo inicial de transistores FET que se utilizan como resistencias, amplificadores, interruptores, etc. Este es un dispositivo controlado por voltaje y no usa ninguna corriente de polarización. Una vez que el voltaje se aplica entre los terminales de la puerta y la fuente, entonces controla el flujo de corriente entre la fuente y el drenaje del transistor JFET.

los Transistor de efecto de campo de unión (JUGFET o JFET) no tiene uniones PN pero en su lugar tiene una parte estrecha de material semiconductor de alta resistividad que forma un 'Canal' de silicio de tipo N o tipo P para que la mayoría de los portadores fluyan a través de dos conexiones eléctricas óhmicas en cualquiera de los extremos normalmente llamados Drenaje y Fuente respectivamente.

Transistores de efecto de campo de unión

Hay dos configuraciones básicas de un transistor de efecto de campo de unión, el JFET de canal N y el JFET de canal P. El canal del JFET del canal N está dopado con impurezas donantes, lo que significa que el flujo de corriente a través del canal es negativo (de ahí el término canal N) en forma de electrones. Estos transistores son accesibles en los tipos de canal P y canal N.

MOSFET

El transistor de efecto de campo MOSFET o semiconductor de óxido metálico se utiliza con mayor frecuencia entre todos los tipos de transistores. Como su nombre indica, incluye el terminal de la puerta metálica. Este transistor incluye cuatro terminales como fuente, drenaje, puerta y sustrato o cuerpo.

MOSFET

En comparación con BJT y JFET, los MOSFET tienen varios beneficios, ya que proporcionan una alta impedancia i / p, así como una baja impedancia o / p. Los MOSFET se utilizan principalmente en circuitos de baja potencia, especialmente en el diseño de chips. Estos transistores están disponibles en dos tipos, como agotamiento y mejora. Además, estos tipos se clasifican en tipos de canal P y canal N.

El principal features of HECHO Incluya lo siguiente.

• Es unipolar porque los portadores de carga, como electrones o huecos, son responsables de la transmisión.
• En FET, la corriente de entrada fluirá debido a la polarización inversa. Por lo tanto, la impedancia de entrada de este transistor es alta.
• Cuando el voltaje o / p del transistor de efecto de campo se controla a través del voltaje de entrada de la puerta, este transistor se denomina dispositivo controlado por voltaje.
• En el carril de conducción, no hay cruces presentes. Entonces, los FET tienen menos ruido en comparación con los BJT.
• La caracterización de la ganancia se puede hacer con transconductancia porque es la relación entre la corriente de cambio o / p y el cambio de voltaje de entrada.
• La impedancia o / p del FET es baja.

Advantages of HECHO

Las ventajas de FET en comparación con BJT incluyen las siguientes.

• FET es un dispositivo unipolar mientras que el BJT es un dispositivo bipolar
• FET es un dispositivo impulsado por voltaje, mientras que el BJT es un dispositivo impulsado por corriente
• La impedancia i / p del FET es alta mientras que BJT tiene baja
• El nivel de ruido de FET es bajo en comparación con BJT
• En FET, la estabilidad térmica es alta, mientras que BJT tiene baja.
• La caracterización de la ganancia de FET se puede realizar mediante transconductancia, mientras que en BJT con una ganancia de voltaje

Applications of HECHO

Las aplicaciones de FET incluyen las siguientes.

• Estos transistores se utilizan en diferentes circuitos para disminuir el efecto de carga.
• Estos se utilizan en varios circuitos como osciladores de cambio de fase, voltímetros y amplificadores de búfer.

HECHO Terminales

FET tiene tres terminales como fuente, puerta y drenaje que no son similares a los terminales de BJT. En FET, el terminal de origen es similar al terminal del emisor de BJT, mientras que el terminal de puerta es similar al terminal de base y el terminal de drenaje al terminal de colector.

Terminal de origen

• En FET, el terminal de origen es aquel a través del cual los portadores de carga ingresan al canal.
• Esto es similar al terminal emisor de BJT
• El terminal de origen se puede representar con 'S'.
• El flujo de corriente a través del canal en el terminal de origen se puede especificar como IS.
  Terminal de puerta
• En un FET, el terminal Gate juega un papel esencial para controlar el flujo de corriente a través del canal.
• El flujo de corriente se puede controlar a través del terminal de puerta proporcionándole un voltaje externo.
• El terminal de puerta es una combinación de dos terminales que están conectados internamente y están muy dopados. La conductividad del canal se puede modular a través del terminal Gate.
• Esto es similar al terminal base de BJT
• La terminal de la puerta se puede representar con 'G'.
• El flujo de corriente a través del canal en el terminal Gate se puede especificar como IG.

Terminal de drenaje

• En FET, el terminal de drenaje es aquel a través del cual los portadores abandonan el canal.
• Esto es análogo al terminal de colector en un transistor de unión bipolar.
• El voltaje de drenaje a fuente se designa como VDS.
• La terminal de drenaje se puede designar como D.
• El flujo de corriente que se aleja del canal en la terminal de drenaje se puede especificar como ID.

Diferentes tipos de transistores

Hay diferentes tipos de transistores disponibles según la función, como señal pequeña, conmutación pequeña, potencia, alta frecuencia, fototransistor, UJT. Algunos tipos de transistores se utilizan principalmente para amplificación, de otro modo, con fines de conmutación.

Tipos de señales pequeñas de transistores

Los transistores de señal pequeña se utilizan principalmente para amplificar señales de bajo nivel, pero también pueden funcionar bien como interruptores. Estos transistores están disponibles a través de un valor hFE, que especifica cómo un transistor amplifica las señales de entrada. El rango de valores típicos de hFE es de 10 a 500, incluidos los rangos de clasificación de corriente de colector (Ic) más altos de 80 mA a 600 mA.

Estos transistores están disponibles en dos formas, como PNP y NPN. Las frecuencias de funcionamiento más altas de este transistor tienen de 1 a 300 MHz. Estos transistores se utilizan cuando se amplifican pequeñas señales como unos pocos voltios y simplemente cuando se utiliza un milímetro de corriente. Un transistor de potencia es aplicable una vez que se utiliza una gran tensión, así como corriente.

Pequeños tipos de transistores de conmutación

Los pequeños transistores de conmutación se utilizan como interruptores y amplificadores. Los valores típicos de hFE para estos transistores oscilan entre 10 y 200, incluidas las clasificaciones mínimas de corriente del colector, que van de 10 mA a 1000 mA. Estos transistores están disponibles en dos formas como PNP y NPN

Estos transistores no son capaces de la amplificación de pequeña señal de los transistores, que pueden incluir hasta 500 amplificaciones. Así que esto hará que los transistores sean más útiles para la conmutación, aunque pueden usarse como amplificadores para proporcionar ganancia. Una vez que necesite una ganancia adicional, estos transistores funcionarán mejor como amplificadores.

Transistores de poder

Estos transistores son aplicables donde se usa mucha energía. El terminal colector de este transistor está unido al terminal base de metal para que funcione como un disipador de calor para disolver el exceso de energía. El rango de potencias típicas varía principalmente de aproximadamente 10 W a 300 W, incluidas las clasificaciones de frecuencia que van de 1 MHz a 100 MHz.

Transistor de potencia

Los valores de la corriente de colector más alta oscilarán entre 1A y 100 A. Los transistores de potencia están disponibles en formas PNP y NPN, mientras que el transistor Darlington viene en formas PNP o NPN.

Tipos de transistores de alta frecuencia

Los transistores de alta frecuencia se utilizan especialmente para señales pequeñas que funcionan a altas frecuencias y se utilizan en aplicaciones de conmutación basadas en alta velocidad. Estos transistores son aplicables en señales de alta frecuencia y deben poder encenderse y apagarse a velocidades extremadamente altas.

Las aplicaciones de los transistores de alta frecuencia incluyen principalmente amplificadores de HF, UHF, VHF, MATV y CATV, así como aplicaciones de oscilador. El rango de clasificación de frecuencia máxima es de aproximadamente 2000 MHz y las corrientes de colector más altas varían entre 10 mA y 600 mA. Estos se pueden obtener en formas PNP y NPN.

Fototransistor

Estos transistores son sensibles a la luz y un tipo común de este transistor se parece a un transistor bipolar en el que el cable base de este transistor se quita y cambia a través de una región sensible a la luz. Entonces, esta es la razón por la que un fototransistor incluye simplemente dos terminales en lugar de los tres terminales. Una vez que la región exterior se mantenga en la sombra, el dispositivo se apagará.

Fototransistor

Básicamente, no hay flujo de corriente desde las regiones del colector al emisor. Pero, siempre que la región sensible a la luz se expone a la luz del día, se puede producir una pequeña cantidad de corriente de base para controlar una corriente de colector a emisor muy alta.

Al igual que los transistores normales, estos pueden ser tanto FET como BJT. Los FET son transistores sensibles a la luz, no como los transistores foto bipolares, los foto FET utilizan luz para producir un voltaje de puerta que se usa principalmente para controlar una corriente de fuente de drenaje. Estos son muy sensibles a los cambios dentro de la luz y son más delicados en comparación con los fototransistores bipolares.

Tipos de transistores de unión única

Los transistores de unión única (UJT) incluyen tres conductores que funcionan completamente como interruptores eléctricos, por lo que no se utilizan como amplificadores. Generalmente, los transistores funcionan como un interruptor y también como un amplificador. Sin embargo, un UJT no da ningún tipo de amplificación debido a su diseño. Por lo tanto, no está diseñado para proporcionar suficiente voltaje de otra manera actual.

Los cables de estos transistores son B1, B2 y un cable de emisor. El funcionamiento de este transistor es sencillo. Cuando existe voltaje entre su emisor o terminal base, habrá un pequeño flujo de corriente de B2 a B1.

Transistor de unión

Los cables de control en otros tipos de transistores proporcionarán una pequeña corriente adicional mientras que, en UJT, es todo lo contrario. La fuente principal del transistor es su emisor de corriente. El flujo de corriente de B2 a B1 es simplemente una pequeña cantidad de toda la corriente combinada, lo que significa que los UJT no son apropiados para amplificación pero sí para conmutación.

Transistor bipolar de heterounión (LGBT)

Los transistores bipolares de heterounión (HBT) AlgaAs / GaAs se utilizan para aplicaciones de microondas digitales y analógicas con frecuencias tan altas como la banda Ku. Los HBT pueden proporcionar velocidades de conmutación más rápidas que los transistores bipolares de silicio principalmente debido a la reducción de la resistencia de la base y la capacitancia del colector al sustrato. El procesamiento de HBT requiere una litografía menos exigente que los FET de GaAs, por lo tanto, la fabricación de HBT no tiene precio y puede proporcionar un mejor rendimiento litográfico.

Esta tecnología también puede proporcionar voltajes de ruptura más altos y una adaptación de impedancia de banda ancha más fácil que los FET de GaAs. En la evaluación con transistores de unión bipolar (BJT) de Si, los HBT muestran una mejor presentación en términos de eficiencia de inyección de emisor, resistencia de base, capacitancia de base-emisor y frecuencia de corte. También presentan buena linealidad, bajo ruido de fase y alta eficiencia de potencia agregada. Los HBT se utilizan tanto en aplicaciones rentables como de alta fiabilidad, como amplificadores de potencia en teléfonos móviles y controladores láser.

Transistor Darlington

Un transistor Darlington a veces llamado “par Darlington” es un circuito de transistor que está hecho de dos transistores. Sidney Darlington lo inventó. Es como un transistor, pero tiene una capacidad mucho mayor para ganar corriente. El circuito puede estar hecho de dos transistores discretos o puede estar dentro de un circuito integrado.

El parámetro hfe con un Transistor Darlington es cada transistor hfe multiplicado mutuamente. El circuito es útil en amplificadores de audio o en una sonda que mide una corriente muy pequeña que atraviesa el agua. Es tan sensible que puede captar la corriente en la piel. Si lo conecta a una pieza de metal, puede construir un botón sensible al tacto.

Transistor Darlington

Transistor Schottky

Un transistor Schottky es una combinación de un transistor y un diodo Schottky que evita que el transistor se sature al desviar la corriente de entrada extrema. También se le llama transistor de sujeción Schottky.

Transistor de emisor múltiple

Un transistor de emisor múltiple es un transistor bipolar especializado que se utiliza con frecuencia como entradas de lógica de transistores (TTL) NAND puertas lógicas . Las señales de entrada se aplican a los emisores. La corriente del colector deja de fluir simplemente, si todos los emisores son impulsados ​​por el alto voltaje lógico, realizando así un proceso lógico NAND utilizando un solo transistor. Los transistores de emisores múltiples reemplazan los diodos de DTL y aceptan una reducción del tiempo de conmutación y la disipación de energía.

MOSFET de doble puerta

Una forma de MOSFET que es particularmente popular en varias aplicaciones de RF es el MOSFET de doble puerta. El MOSFET de doble puerta se utiliza en muchas aplicaciones de RF y otras donde se requieren dos puertas de control en serie. El MOSFET de doble puerta es fundamentalmente una forma de MOSFET en el que se forman dos puertas a lo largo del canal, una tras otra.

De esta manera, ambas puertas influyen en el nivel de corriente que fluye entre la fuente y el drenaje. En efecto, la operación del MOSFET de doble puerta puede considerarse igual que dos dispositivos MOSFET en serie. Ambas puertas afectan el funcionamiento general del MOSFET y, por lo tanto, la salida. El MOSFET de doble puerta se puede utilizar en muchas aplicaciones, incluidos mezcladores / multiplicadores de RF, amplificadores de RF, amplificadores con control de ganancia y similares.

Transistor de avalancha

Un transistor de avalancha es un transistor de unión bipolar diseñado para procesar en la región de sus características de voltaje de colector-corriente / colector-emisor más allá de la tensión de ruptura de colector a emisor, llamada región de ruptura de avalancha. Esta región se caracteriza por la ruptura de la avalancha, una ocurrencia similar a la descarga de Townsend para gases, y resistencia diferencial negativa. La operación en la región de ruptura de avalancha se denomina operación en modo de avalancha: le da a los transistores de avalancha la capacidad de conmutar corrientes muy altas con tiempos de subida y bajada de menos de un nanosegundo (tiempos de transición).

Los transistores no diseñados especialmente para este propósito pueden tener propiedades de avalancha razonablemente consistentes, por ejemplo, el 82% de las muestras del interruptor de alta velocidad de 15 V 2N2369, fabricado durante un período de 12 años, fueron capaces de generar pulsos de ruptura de avalancha con un tiempo de aumento de 350 ps o menos, utilizando una fuente de alimentación de 90 V como escribe Jim Williams.

Transistor de difusión

Un transistor de difusión es un transistor de unión bipolar (BJT) formado mediante la difusión de dopantes en un sustrato semiconductor. El proceso de difusión se implementó más tarde que los procesos de unión de aleación y unión crecida para fabricar BJT. Bell Labs desarrolló el primer prototipo de transistores de difusión en 1954. Los transistores de difusión originales eran transistores de base difusa.

Estos transistores todavía tenían emisores de aleación y, a veces, colectores de aleación como los transistores de unión de aleación anteriores. Solo la base se difundió en el sustrato. A veces, el sustrato producía el colector, pero en transistores como los transistores difusos de microaleaciones de Philco, el sustrato era la mayor parte de la base.

Aplicaciones de tipos de transistores

La aplicación adecuada de los semiconductores de potencia requiere una comprensión de sus valores nominales máximos y características eléctricas, información que se presenta en la hoja de datos del dispositivo. Las buenas prácticas de diseño emplean límites de hojas de datos y no información obtenida de pequeños lotes de muestra. Una calificación es un valor máximo o mínimo que establece un límite en la capacidad del dispositivo. Actuar por encima de una calificación puede resultar en una degradación irreversible o falla del dispositivo. Las calificaciones máximas significan las capacidades extremas de un dispositivo. No deben utilizarse como circunstancias de diseño.

Una característica es una medida del rendimiento del dispositivo en condiciones de funcionamiento individuales expresada por valores mínimos, característicos y / o máximos, o revelada gráficamente.

Por lo tanto, se trata de que es un transistor y los diferentes tipos de transistores y sus aplicaciones. Esperamos que comprenda mejor este concepto o para implementar proyectos eléctricos y electrónicos , dé sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuál es la función principal de un transistor?