Transistor: ¿Qué es, para qué sirve y cuál es su función en un sistema electrónico?

Los transistores son uno de los componentes más usados en los circuitos de los componentes electrónicos. Están presentes en la mayoría de los dispositivos, desde radios antiguas, pasando por tu móvil y hasta en los cohetes espaciales.

La creación de este componente resulta un poco confusa, ya que el primer registro data del año 1925, pero no fue hasta 1947 cuando se le encontró un verdadero uso y se le dio nombre.

El término transistor deriva de la combinación de los componentes, termistor y varistor. Dicha investigación valió el Nobel 1956. Si quieres saber más sobre este tema, continúa leyendo.

¿Qué es un transistor y para qué sirve en un sistema electrónico?

Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión actuando como un interruptor o amplificador para señales electrónicas o eléctricas.

Tiene básicamente dos funciones:

• Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una pequeña señal de mando como un interruptor. Abre o cierra para cortar o dejar pasar la corriente por el circuito y de esta manera realizar una u otra acción.
• Funciona como un elemento amplificador de señales. Cuando le llega una señal de corriente pequeña la convierte en una grande y la devuelve al circuito. Sin embargo, el transistor también puede cumplir funciones de oscilador, computador y rectificador.

Funcionamiento de un transistor ¿Cuáles son sus principales funciones y cómo se ejecutan?

Para comprender estos tres estados lo vamos a hacer mediante un esquema hidráulico, que es más sencillo de entender. Imaginemos que el transistor es una llave de agua, como la de la figura. (Hablaremos de agua para intuir el funcionamiento, pero solo tienes que cambiar el agua por corriente eléctrica y la llave de agua por el transistor). En la imagen vemos la llave de agua en tres estados diferentes.

Para que la llave suba y pueda pasar agua desde la tubería "E" hacia la tubería "C" es necesario que entre algo de agua por la pequeña tubería (B) y empuje la llave hacia arriba, que el cuadrado de líneas suba y permita el paso de agua. Si queremos colocar los verdaderos nombres notaremos en la imagen que "B" es igual a base, "E" es igual a emisor y "C" igual a colector.

Veamos a continuación:

Funcionamiento en corte

Si no hay presión en B no pasa agua por su tubería y deja la válvula cerrada, por lo que no se abre y no se produce un paso de fluido desde el emisor (E) hacia el colector(C). La válvula está en reposo y no hace nada.

Funcionamiento en activa

Si enviamos algo de presión de agua por la base (B) se abrirá la válvula en función de la presión que llegue, comenzando a pasar agua desde "E" hacia "C".

Funcionamiento en saturación

Si llega suficiente presión por "B", se abrirá totalmente la válvula y toda el agua podrá pasar desde el emisor (E) hasta el colector (C). Es la máxima cantidad posible, por mucho que aumentemos la presión de agua por "B" la cantidad de agua que pasa de "E" hacia "C" es siempre la misma, la máxima posible que permita la tubería. Como podrás observar, una pequeña cantidad de agua por "B" permite el paso de mucha más agua entre "E" y "C".

Funcionamiento general

Ahora remplacemos el agua por corriente eléctrica y la llave de agua por el transistor:

• En un transistor cuando no le llega nada de corriente a la base no hay paso de corriente entre el emisor y el colector, en corte funciona como un interruptor abierto entre el emisor y el colector y finalmente, cuando tiene la corriente de la base en máxima (en saturación) su funcionamiento es como un interruptor cerrado dejando pasar la corriente entre el emisor y el colector. Además, pasa la máxima corriente permitida por el transistor entre el "E" y "C".
• El tercer caso es que a la base del transistor le llegue una corriente más pequeña de la corriente de base máxima para que se abra el transistor. Entonces entre emisor y colector pasaría una corriente intermedia que no llegará a la máxima.

Como ves el funcionamiento del transistor se puede considerar como un interruptor que se acciona eléctricamente por medio de corriente en "B" en lugar de manualmente. Pero también se puede considerar un amplificador de corriente porque con una pequeña corriente en la base conseguimos una corriente mayor entre el emisor y colector.

Tipos de transistores ¿Cuáles son todos los que existen y en qué se diferencian?

Al ser los transistores uno de los componentes más utilizados en todo tipo de circuitos y dispositivos es normal que exista una gran variedad de ellos. Esto radica en la función específica que se le dará, ya sea como interruptor o amplificador. Aunque por lo general son fabricados con los mismos materiales semiconductores, los factores mencionados antes pueden hacer variar el tamaño, posición, nombre e incluso, el número de terminales de un transistor.

A pesar de la gran variedad, vamos a describir los más comunes:

• Transistores unijuntura (UJT). La estructura interior se compone por dos materiales semiconductores. El primero de tipo N en forma de bloque que a su vez posee dos bases, entre las cuales se incrusta un material tipo P, que actúa como emisor.
• Transistores Bipolares (BJT). De los más utilizados en general, pueden a su vez dividirse en transistores PNP y NPN. Los primeros se usan para voltajes positivos y los otros para negativos. En los circuitos analógicos suelen encontrarse como amplificadores, mientras que, en las estructuras digitales, se utilizan como interruptores.
• Transistores de efecto de campo (FET). Se los nombra de esta manera porque generar un electro-campo que controla el comportamiento del dispositivo. Una de las ventajas de este tipo de transistores, es que se pueden controlar como resistencias y capacitores, permitiendo crear circuitos enteros utilizando solo estos componentes.

Construcción de un Transistor ¿Qué materiales se utilizan y en qué proporciones?

Los transistores se construyen según la necesidad de la aplicación a la que se los va a someter. Sin embargo, podemos decir que se componen de manera similar. Utilizaremos como ejemplo un transistor bipolar o BJT. Este transistor tiene como componente principal un monocristal, por lo general de germanio, silicio o arseniuro de galio, los cuales funcionan como un semiconductor (un intermedio entre conductor y aislante).

Sobre este elemento se secciona de manera discriminada tres sectores, de forma tal que quede N-P-N o P-N-P. La segunda letra siempre corresponde a la base y las restantes al colector y al emisor. Es importante aclarar que, aunque son de igual tipo, cuentan con un grado de contaminación diferente.