Transistores

🧠 ¿Qué es un transistor?

Es un dispositivo componente electrónico semiconductor que puede amplificar o conmutar señales electrónicas y corriente eléctrica. Actúa como un interruptor electrónico o un amplificador, controlando el flujo de corriente entre sus terminales en función de la tensión aplicada. Es un componente fundamental en la electrónica moderna, presente en casi todos los circuitos electrónicos, desde amplificadores de audio hasta microprocesadores. 

🔌 Tipos de Transistores

Existen muchos tipos de transistores, pero los más comunes son los BJT y los FET. Los BJT se activan con corriente y los FET con voltaje. Además, en la electrónica moderna se usan transistores dentro de chips llamados MOSFET, que son los que permiten que funcionen nuestros celulares, computadores, y más.

Transistores Bipolares de Unión (BJT Bipolar Junction Transistor)

• Funcionan con el flujo de corriente a través de un material semiconductor.
• Tienen tres terminales: Base (B), Colector (C) y Emisor (E).
• Se clasifican en:
  • 🔵 NPN: la corriente fluye del colector al emisor cuando la base recibe una señal positiva.
  • 🔴 PNP: la corriente fluye del emisor al colector cuando la base recibe una señal negativa.

Aplicaciones: Amplificadores, interruptores.

Estados de operacion de transistor BJT

Un transistor BJT (bipolar) puede operar en tres regiones:

🔹 Transistor en Corte

• La unión base-emisor no está polarizada directamente (no hay suficiente voltaje para conducir).
• No hay corriente entre colector y emisor.
• Actúa como un interruptor abierto (OFF).
• Condición:
  • VBE<0.7VV_{BE} < 0.7VVBE​<0.7V (para silicio)
  • IC=0I_C = 0IC​=0

🔹 Transistor en Saturación

• Ambas uniones, base-emisor y base-colector, están polarizadas directamente.
• El transistor conduce al máximo, permitiendo paso de corriente.
• Actúa como un interruptor cerrado (ON).
• Condición:
  • VBE≈0.7VV_{BE} \approx 0.7VVBE​≈0.7V
  • VCEV_{CE}VCE​ bajo, cercano a 0V
  • ICI_CIC​ limitado por la carga, no por el transistor

🔹 Transistor en Región Activa

• La unión base-emisor está polarizada directamente, y la base-colector inversamente.
• El transistor amplifica corriente:
• IC=β⋅IBI_C = \beta \cdot I_BIC​=β⋅IB​
• Se usa en amplificadores analógicos.
• Condición:
  • VBE≈0.7VV_{BE} \approx 0.7VVBE​≈0.7V
  • VCE>VBEV_{CE} > V_{BE}VCE​>VBE​

🧩 Terminales de un transistor BJT

🔸 Emisor (E)

• Terminal por donde entra o sale la corriente principal.
• En un NPN, la corriente sale; en un PNP, la corriente entra.
• Provee los portadores de carga.

🔸 Base (B)

• Terminal de control del transistor.
• Una pequeña corriente de base controla una mayor corriente de colector-emisor.
• Es la "llave" del transistor.

🔸 Colector (C)

• Terminal donde se recoge la corriente controlada por la base.
• Conectado a una fuente positiva (en NPN) o negativa (en PNP).
• Lleva la mayor parte de la corriente del transistor.

Transistores de Efecto de Campo (FET Field Effect Transistor)

• Controlan la corriente usando una tensión en la compuerta, no una corriente.
• Tienen tres terminales: Fuente (Source), Drenaje (Drain), Comp. (Gate).

Tipos de FET:

1. JFET (Junction FET)
   • Más antiguos, controlan el flujo por medio de una unión PN.
2. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)
   • Muy usados en electrónica digital y potencias.
   • Tipos:
     • Canal N
     • Canal P

Estados de operacion de transistor FET

Los transistores FET (Field Effect Transistors) —como los MOSFETs— tienen tres principales estados de operación, dependiendo del tipo (canal N o canal P) y de las tensiones aplicadas entre Gate (G), Source (S) y Drain (D).

🔹 Corte (OFF)

• El transistor está apagado.
• No hay canal conductor entre el Drain y el Source.
• Condición:
  • VGS<VTHV_{GS} < V_{TH}VGS​<VTH​
  • (V_TH: voltaje de umbral)
• Corriente de drenaje ID=0I_D = 0ID​=0
• Comportamiento: Actúa como un interruptor abierto.

🔹 Región de Saturación o Activa (ON – modo amplificador)

• El canal conductor está formado y se mantiene constante.
• El transistor actúa como amplificador.
• La corriente IDI_DID​ depende del voltaje V_GS, no de V_DS.
• Condiciones:
  • VGS>VTHV_{GS} > V_{TH}VGS​>VTH​
  • VDS>VGS−VTHV_{DS} > V_{GS} - V_{TH}VDS​>VGS​−VTH​
• Fórmula de la corriente:
  • ID=12k(VGS−VTH)2I_D = \frac{1}{2} k (V_{GS} - V_{TH})^2ID​=21​k(VGS​−VTH​)2
• donde k es una constante dependiente del transistor.
• Comportamiento: Amplificador de señales.

🔹 Región Lineal o Triodo (modo de conmutación ON – baja resistencia)

• El canal está formado y se comporta como una resistencia variable.
• Se usa en modo conmutador.
• La corriente IDI_DID​ depende tanto de V_GS como de V_DS.
• Condiciones:
  • VGS>VTHV_{GS} > V_{TH}VGS​>VTH​
  • VDS<VGS−VTHV_{DS} < V_{GS} - V_{TH}VDS​<VGS​−VTH​
• Comportamiento: Actúa como un interruptor cerrado con baja resistencia.

Terminales de un transistor MOSFET

Los MOSFET tienen tres terminales principales: Source (S), Gate (G), Drain (D).

🔸 Source (S)

• Punto de entrada o salida de los portadores de carga.
• En un NMOS, los electrones entran por el source.

🔸 Gate (G)

• Terminal de control por voltaje.
• No fluye corriente continua (idealmente).
• El voltaje entre Gate y Source (VGS) controla el paso de corriente entre Drain y Source.

🔸 Drain (D)

• Terminal donde sale la corriente cuando el canal está activo.
• Equivalente al colector en un BJT.