El Transistor: Guía Práctica Para Entender Su Funcionamiento

Si eres un apasionado de la electricidad y la electrónica, entonces seguramente habrás topado con el famoso transistor. Si aún no has logrado entender su funcionamiento, aquí te presentamos una guía práctica para que ese misterio se desvele.

Los transistores están hoy en día en todos los equipos electrónicos y aparatos, desde radios hasta teléfonos celulares, computadoras e, incluso, autos. Son considerados el elemento más importante de los circuitos. Su principal función es la de controlar y regular la corriente eléctrica.

Existen dos tipos principales de transistores: los BJT (transistores de unión bipolar) y los FET (transistores de efecto de campo). La diferencia entre ellos se basa en cómo se controla la corriente.

Mediante esta guía podrás saber:

• Qué es un transistor
• Cómo funcionan los transistores
• Cómo se conectan los transistores
• Cómo clasificar los distintos tipos de transistores
• Qué dispositivos usan transistores

Además, aprenderás cómo los transistores nos ayudan a diseñar y construir circuitos eléctricos recurriendo a sus peculiares propiedades. Esto te incluirá también la comprensión de los conceptos básicos de la electricidad y la electrónica.

¿Estás listo? Es hora de comenzar a conocer este maravilloso aparato. ¡Agárrate bien!

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¿Qué partes integran un transistor?

Un transistor es un componente electrónico que se compone de tres partes principales: el colector, la base y el emisor. Estos son los encargados de controlar el flujo de corriente en un circuito, satisfaciendo la importante función de conmutador electrónico y amplificador de señales.

Colector: El colector es la parte central del transistor. Está conectado al terminal de alimentación del circuito y sirve para recibir corriente y, a su vez, controlar el flujo hacia el emisor, permitiendo que se produzca o no.

Base: La base es el elemento encargado de regular el flujo de corriente desde el colector hasta el emisor. Está conectado al terminal de control del circuito y es influenciado por una señal externa.

Emisor: El emisor está conectado a tierra y es el encargado de devolver la corriente al circuito. Esto significa que la cantidad de corriente que sale del emisor depende directamente de la señal de entrada de la base.

Los transistores se componen de colector, base y emisor, cada una con una función determinada que les permite actuar como conmutadores electrónicos y amplificadores de señales.

¿Cómo se puede utilizar un transistor?

Un transistor es un dispositivo semiconductor que se utiliza para amplificar señales y como interruptor. Puede ser usado en circuitos por su capacidad para controlar grandes cantidades de corriente con pequeñas cantidades de señal de entrada. Esto lo hace esencial para una gran variedad de aplicaciones, desde equipos de audio hasta procesadores de computadora.
Un transistor se compone de tres terminales (básicamente, una alimentación de base, colector y emisor). Estas terminales son usadas para manipular la corriente que fluye entre el colector y el emisor en respuesta a la señal de entrada a la base. Esta señal de entrada puede ser una señal de nivel de lógica (bajo o alto) o una señal de intensidad de corriente, dependiendo del tipo de transistor.
Hay varias maneras de utilizar un transistor dependiendo del circuito en el que esté conectado. Los transistores pueden ser usados como:

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• Amplificadores
• Interruptores Electrónicos
• Circuitos de Protección
• Reguladores de Voltaje
• Estabilizadores Pura Inductancia

Un transistor amplificador se utiliza para incrementar la señal de entrada en la salida. Esto se logra colocando el transistor en un circuito de realimentación negativa. Esto significa que un pequeño porcentaje de la salida se vuelve a conectar a la señal de entrada, lo que en última instancia da como resultado un aumento en la amplificación.
Un transistor interruptor se usa para permitir o bloquear la circulación de corriente entre el colector y el emisor. Un circuito simple de transistor interruptor consta de dos resistencias externas al transistor. Cuando el transistor recibe una señal de nivel de lógica (baja), esta señal controla la corriente que fluye entre el colector y el emisor. De esta forma, un transistor se puede usar para interrumpir un circuito externo (como un dispositivo de potencia, por ejemplo) o para conectar un circuito (como un encendido de una luz).
Los transistores también son usados a menudo en circuitos de protección. Estos circuitos permiten la señal de entrada, pero protegen el dispositivo contra sobrecargas. Si la señal excede los límites aceptables, el transistor abre y cierra alternativamente para reducir la corriente excesiva hasta los niveles seguros.
Los reguladores de voltaje se utilizan para regular la cantidad de voltaje en un circuito. Esto se logra colocando el transistor en un circuito con alimentación conmutada. Esto significa que la alimentación principal se conecta y desconecta dentro de ciertos intervalos de tiempo. Esto da como resultado un voltaje constante de salida, sin importar las variaciones de la alimentación de entrada.
Finalmente, los estabilizadores pura inductancia se utilizan para mantener la salida estable incluso cuando la resistencia de carga varía. Esto se logra poniendo un inductor entre la alimentación y el transistor. Cuando la resistencia de carga disminuye, hay un aumento en la corriente de la alimentación; al mismo tiempo, el inductor aumenta la tensión aplicada al transistor. Esto mantiene el voltaje de salida estable incluso cuando la carga varía.

¿Qué tipos de transistores existen?

Los transistores permiten el ahorro de energía, ya que son elementos necesarios para generar señales reguladas. Estas unidades se diseñan para regular el control de la corriente eléctrica, acondicionar señales de audio y/o para el procesamiento de información. Hay diversos tipos de transistores como por ejemplo:

Transistores bipolares: Son los más comunes y empleados para diferentes aplicaciones. Están formados por dos semiconductores diferenciados en uno positivo y otro negativo.

Transistores Field Effect o FET: Estos tienen unas características específicas, producto del movimiento de campo electromagnético en su zona de contacto. Estos transistores permiten mayor control sobre la corriente y su manipulación para optimizar la respuesta de la conexión.

Transistores JFET: Estos dispositivos mantienen la polarización de sus extremos a través de la intervención de un campo electrico. Se utilizan en amplificadores lineales, resistencias variables y aplicaciones impulsivas.

Transistores MOSFET: Estos permiten la entrada de menores cantidades de corriente para determinar los cambios en la señal de salida. Conocidos como los transistores de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor. Son de gran ayuda para la transmisión de señales electrónicas.

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TMOS: Esta sigla significa transistor de metal oxido semiconductor y pueden ser usados como interruptor en lugar de los tradicionales conmutadores. Ofrecen menores resistencias al pasaje de electricidad.

Gunn & Gunn-Drift: Estos transistores se encuentran dentro de la categoría de los FET proporcionando señales de alta frecuencia gracias a la existencia de un campo externo.

Transistores FET con electrostatic discharge: Son similares a los JFET, sin embargo, ofrecen mayor protección entre el interior y el exterior del circuito, para evitar irreparables daños provocados por descargas estáticas involuntarias.

Transistores unijuntura: Estos completan la gama de los transistores bipolares y suelen aplicarse en circuitos sencillos, como por ejemplo, en detectores de radio y en dispositivos de amplio rango de frecuencias.

¿Por qué son importantes los transistores?

Los transistores son uno de los componentes electrónicos más importantes. Estos dispositivos se han convertido en imprescindibles para una amplia gama de aplicaciones, desde computadoras y teléfonos inteligentes hasta televisores y accesorios de audio. Los transistores son especialmente útiles para realizar amplificación y conmutación en circuitos electrónicos.

Los transistores pueden manejar grandes cantidades de electricidad. Esto los hace perfectos para controlar la intensidad de la corriente suministrada a circuitos y para regular su voltaje. Un transistor alimentado adecuadamente puede proporcionar un flujo de energía constante sin la necesidad de cambiar sus valores. Esta característica los hace útiles para sistemas informáticos que necesitan establecer flujos de electricidad, así como para aquellos equipos que usan corrientes eléctricas para controlar otros componentes.

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Los transistores también son importantes por su versatilidad. Pueden ser encontrados en una variedad de formas y tamaños, muchos de los cuales se pueden montar en un circuito impreso. Estos dispositivos son capaces de manejar hasta varios amperios de corriente para satisfacer las necesidades de varias aplicaciones. Además, hay transistores especialmente diseñados para usarse en temperaturas extremas, esto los hace ideales para aplicaciones donde se vayan a exigir muchas condiciones ambientales.

Los transistores también tienen gran fiabilidad. Estos dispositivos están diseñados para resistir el desgaste y el uso intenso, lo que los hace perfectos para sistemas de larga duración. Muchos de los componentes de los transistores se fabrican con materiales extremadamente resistentes para evitar daños o averías abruptas. Esto significa que los transistores pueden mantenerse en funcionamiento durante muchos años sin la necesidad de reemplazarlos.

Los transistores son extremadamente versátiles, fiables y duraderos componentes electrónicos. Son especialmente útiles para controlar la intensidad y voltaje de la corriente, así como para realizar amplificación y conmutación. Estas características los hacen esenciales para diversas aplicaciones en el campo de la electrónica.

¿Cuáles son las aplicaciones de los transistores?

Los transistores son circuitos electrónicos que permiten realizar diferentes aplicaciones. Se trata de dispositivos formados por una combinación de tres terminales, dos entradas y una salida, con la cual se controla el volumen de la corriente que fluye entre una de las entradas y la salida. Estos dispositivos sirven como amplificadores, osciladores, fuentes de alimentación, controladores motor y muchas otras aplicaciones.

Aplicaciones comunes: Los transistores se usan en amplificador de audio y en televisores. También se utilizan en computadoras para controlar los diferentes componentes y hacer sus funciones operativas. También se pueden encontrar en radios y teléfonos móviles. Además se les puede utilizar como interruptores para controles de luces y otros dispositivos eléctricos.

Aplicaciones avanzadas: Se usan también en aplicaciones para automatización industrial, comunicaciones inalámbricas, iluminación LED, equipamiento médico, instrumentos de medición y detección así como en la industria de audio profesional.

Aplicaciones militares y espaciales: Los transistores son ampliamente usados en sistemas militares y en la navegación espacial. Estas aplicaciones requieren de un alto grado de precisión y fiabilidad.

Los transistores como indicadores: Estos dispositivos también se usan como indicadores para medir los niveles de intensidad eléctrica, voltaje, tensión, corriente continua, etc. Son ampliamente usados en aplicaciones relacionadas con la señalización debido a su robustez y capacidad de operar a diferentes condiciones climáticas.

Otros usos: Además de los mencionados anteriormente, los transistores también se usan en detectores de metales, control de velocidad, circuitos lógicos, integradores, contadores, retardos temporales, controladores de motor y reguladores de voltaje, entre otros.

¿Cómo se evalúa el rendimiento de un transistor?

Para evaluar el rendimiento de un transistor se deben tener en cuenta varios factores que tendrán influencia sobre él. Entre los principales parámetros están los ganancias, la temperatura ambiente, la tensión de alimentación utilizada, las pérdidas mecánicas y el nivel de ruido.

Empezaremos por el análisis de la ganancia, que es fundamental para evaluar el rendimiento de un transistor. La ganancia es una magnitud que indica el cambio de tensiones o corrientes ocasionado en un circuito por el transistor. Puede ser medida como la relación entre la tensión de salida y la tensión de entrada, o bien como la relación entre la corriente de salida y la corriente de entrada. Una mayor ganancia significa un mejor rendimiento para el transistor.

Igualmente, el rendimiento del transistor depende de la temperatura ambiente. Esto se debe a que al aumentar la temperatura los átomos del material semiconductor se alejarán entre sí causando un incremento en las resistencias de los dispositivos, lo que reducirá su ganancia. Por otra parte, una temperatura ambiente baja acelerará la velocidad de conmutación del transistor, mejorando así su rendimiento.

Adicionalmente, la tensión de alimentación que le suministramos al transistor influye principalmente en su comportamiento y rendimiento. Si la tensión que le proporcionamos es insuficiente el transistor no tendrá la capacidad para alcanzar los valores óptimos. Por el contrario, si excedemos la tensión de alimentación se puede provocar un sobrecalentamiento en el circuito y afectar el rendimiento del transistor.

La mayoría de los transistores presentan algunas pérdidas mecánicas derivadas de la tensión y/o corriente aplicadas, esto significa que parte de la energía proveída se convertirá en calor y será disipado. Estas pérdidas mecánicas son criticables puesto que reducirán el rendimiento del transistor.

Finalmente, el nivel de ruido que genera el transistor también se considera a la hora de evaluar su rendimiento. El ruido se produce cuando el transistor está sometido a fluctuaciones de potencia, lo cual resulta en señales no deseadas que pueden ocasionar interferencia en otros circuitos. Para que el transistor tenga un buen rendimiento se debe reducir al mínimo los niveles de ruido producidos por él.

De esta manera, para evaluar el rendimiento de un transistor se deben considerar: la ganancia, la temperatura ambiente, la tensión de alimentación, las pérdidas mecánicas y el nivel de ruido.