¿Qué son y cómo funcionan los transistores?

Última actualización: 30.09.22

 

El mundo de la electrónica está construido a base de transistores. De hecho, en la actualidad prácticamente no existen circuitos sin estos elementos, no obstante, su funcionamiento puede resultar difícil de entender, sobre todo si no estamos familiarizados con estos temas, de allí la importancia de conocer a fondo sus características.

 

El transistor eléctrico es uno de los grandes descubrimientos del siglo XX, según las opiniones de muchos expertos en tecnología. En la actual era de la información, este dispositivo tiene una relevancia similar a la que tuvo la máquina de vapor en el siglo XIX. Este invento fue desarrollado en los años 50 por los físicos estadounidenses John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, quienes compartieron el Premio Nobel de Física en 1956.

En la actualidad, son muy utilizados los circuitos integrados, que están hechos básicamente de pequeños transistores, por lo tanto, están presentes en la estructura interna del televisor, el ordenador, la lámpara LED, el móvil, el radio portátil con USB, pero también en herramientas eléctricas, por ejemplo, un taladro, un cortabordes de jardín, un soldador de estaño (puedes encontrar aquí unas opciones de compra) y cualquier otro aparato que tenga chips incorporados. Es por esto que algunos estamos interesados en saber cómo comprobar un transistor, pero primero hay que conocer de qué se trata. 

 

Transistor: Definición fácil

Si quieres saber qué es un transistor, es bueno pensar en él simplemente como un dispositivo electrónico compuesto por cristales semiconductores de silicio, que puede funcionar básicamente de dos formas: como interruptor en toda la electrónica digital y como amplificador en los circuitos analógicos, por lo que está presente en casi todos los aparatos que utilizamos en nuestra vida diaria. Por lo general, los transistores cuentan con 3 patillas llamadas base (B), emisor (E) y colector (C). 

Vale la pena aclarar que nos referimos a un transistor bipolar, que es el más popular entre los tipos de transistores. En este sentido, la base es la encargada de controlar el flujo de corriente y el colector tiene la función de recoger las cargas eléctricas proporcionadas por el emisor. Estos 3 componentes están hechos de material semiconductor que puede ser de tipo N o P. De allí que puedes encontrar un transistor NPN, que sirve para voltajes positivos, o un transistor PNP, que es para voltajes negativos.

Funcionamiento básico de un transistor

Podríamos comparar el funcionamiento de un transistor con el de un grifo, solo que en este caso no se trata de corriente de agua, sino de electricidad. Si tomamos en cuenta su símbolo, podemos entender fácilmente cómo funciona un transistor; El flujo de energía eléctrica fluye de C a E, como si se tratara de una tubería que va desde el colector hasta el emisor, sin embargo, la intensidad puede variar dependiendo de la corriente que enchufes en la base (B). Esto quiere decir que si cortas la corriente en B, no fluirá energía entre C y E, es como si cerraras el grifo. Por esta razón, el transistor funciona muy bien como interruptor.

No obstante, la intensidad que hay en B puede aumentar o disminuir al pasar a la tubería C-E, por lo que el transistor también es un buen amplificador. Esto quiere decir que si conectamos en B una corriente que cambia de tamaño constantemente, esto afecta proporcionalmente la intensidad que tenemos en la tubería del colector al emisor, por lo que también fluctúa, ya que las partes de un transistor están relacionadas entre sí.

 

¿Qué son las regiones de funcionamiento de un transistor?

Para entender por qué son tan útiles los circuitos con transistores, debemos saber que pueden tener distintas aplicaciones, dependiendo de la utilización de las tres regiones de funcionamiento de un transistor. Así, puede actuar como interruptor cerrado o abierto, pero también como amplificador, de acuerdo a la cantidad de voltaje que conectemos en B.

Región de corte

Si pensamos en el transistor como un grifo de ducha, podemos decir que la región de corte es esa zona de holgura en la que comenzamos a girar unos grados pero todavía no sale el agua, así podemos volver a cerrarlo sin que haya pasado nada. En este caso, al comprobar un transistor decimos que está en región de corte cuando el voltaje que entra por B es menor a 0,6 V, por lo que no es capaz de activar el flujo eléctrico entre C y E, por lo tanto, la intensidad es nula y el transistor se convierte en un interruptor abierto.

Región de saturación

Volviendo al ejemplo del grifo, puede que hayas notado que llega un punto donde el caudal de agua tiene su máxima capacidad, por lo tanto, aunque sigas girando el grifo, sale la misma cantidad de agua, ya que no puede salir más. En este sentido, un transistor en saturación funciona al contrario que uno en región de corte. Si el voltaje de B supera la capacidad establecida por el fabricante, el transistor se satura, dejando pasar la electricidad libremente entre C y E, como si se tratara de un cable, por lo tanto, se utiliza como un interruptor cerrado. 

Región activa

Este es el caso en que el voltaje en B está a medio camino entre la región de corte y la de saturación. De esta forma, es posible utilizar el transistor como amplificador, de un modo similar a cuando regulamos el caudal de agua en la ducha, si giramos hacia la izquierda, sale más agua, pero si giramos hacia la derecha sale menos, por lo tanto, se trata de un rango que permite tener un mayor control. Un ejemplo de esto podrían ser los transistores de potencia en un sistema de sonido.

 

Configuraciones de un transistor

Para la polarización de transistores es fundamental saber que existen tres configuraciones básicas. Como emisor común, donde la ganancia de un transistor es alta tanto en voltaje como en corriente, pero el voltaje queda invertido en la salida. Por su parte, al ser utilizado como colector común, el transistor no tiene ganancia de voltaje y en la salida solo invierte la corriente. Pero existe una tercera configuración llamada base común, donde la señal de entrada es aplicada al emisor, mientras que la salida es a través del colector. En este caso, no hay ganancia de corriente, pero el ancho de banda es más amplio.

 

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