Reseña
Varios historiadores de la tecnologia consideran al transistor como el mayor invento del siglo XX. Es el dispositivo eletronico básico que dio lugar a los circuitos integrados y demás elementos de la alta escala de integración.
El transistor es un dispositivo electronico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en ingles de transfer resistor (resistencia de transferencia). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video...
Historia
El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EE. UU. en diciembre de 1947 por Jhon Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisica en 1956. Fue el sustituto de la valvula termoionica de tres electrodos, o triodo.
El transistor de efecto de campo fue descubierto antes que el transistor (1930), pero no se encontró una aplicación útil ni se disponía de la tecnología necesaria para fabricarlos masivamente.
Es por ello que al principio se usaron transistores bipolares y luego los denominados transistores de efecto de campo. En los últimos, la corriente entre el surtidor o fuente y el drenaje se controla mediante el campo eléctrico establecido en el canal. Por último, apareció el MOSFET. Los MOSFET permitieron un diseño extremadamente compacto, necesario para los circuitos altamente integrados.
Hoy la mayoría de los circuitos se construyen con tecnología CMOS. La tecnología CMOS es un diseño con dos diferentes MOSFET (MOSFET de canal n y p), que se complementan mutuamente y consumen muy poca corriente en un funcionamiento sin carga.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la base, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores. A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, condesadores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecanica cuantica.
De manera simplificada, la corriente que circula por el colector es función amplificada de la que se inyecta en el emisor, pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga por el colector, según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación o ganancia logrado entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del transistor. Los tres tipos de configuraciones básicas para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.
Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de base para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control (graduador) y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Compuerta (Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo.
Los transistores de efecto de campo, son los que han permitido la integración a gran escala disponible hoy en día.
El transistor bipolar frente a la valvula termoionica
Las válvulas tienen características eléctricas similares a la de los transistores de efecto campo (FET): la corriente que los atraviesa depende de la tensión en el borne de comando, llamado rejilla. Las razones por las que el transistor reemplazó a la válvula termoiónica son varias:
Cuando el transistor bipolar fue inventado en 1947, fue considerado una revolución. Pequeño, rápido, fiable, poco costoso, sobrio en sus necesidades de energía, reemplazó progresivamente a la válvula termoiónica durante la década de 1950, pero no del todo. En efecto, durante los años 1960, algunos fabricantes siguieron utilizando válvulas termoiónicas en equipos de radio de gama alta, como Collins y Drake; luego el transistor desplazó a la válvula de los transmisores pero no del todo de los amplificadores de radiofrecuencia. Otros fabricantes, de equipo de audio esta vez, como Fender, siguieron utilizando válvulas en amplificadores de audio para guitarras. Las razones de la supervivencia de las válvulas termoiónicas son varias:
Valvula termoionica
Transisto bipolar
Transistor Mosfet
Circuito integrado
http://www.youtube.com/watch?v=4qdAQTfOlIw
http://www.youtube.com/watch?v=DjqqAXkLX30
http://www.youtube.com/watch?v=8ZXtFCTGV6c
http://www.youtube.com/watch?v=6Os5w9bIRmQ
http://www.youtube.com/watch?v=9MMaAgtnb6E
Una definición elemental de amplificación fue dada por William Shockley: "Si usted toma un fardo de heno y lo ata a la cola de una mula y a continuación le prende fuego, y compara luego la energía disipada a partir de entonces por la mula con la energía disipada antes por usted en frotar el fósforo, entenderá plenamente el concepto de amplificación"
Varios historiadores de la tecnologia consideran al transistor como el mayor invento del siglo XX. Es el dispositivo eletronico básico que dio lugar a los circuitos integrados y demás elementos de la alta escala de integración.
El transistor es un dispositivo electronico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en ingles de transfer resistor (resistencia de transferencia). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video...
Historia
El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EE. UU. en diciembre de 1947 por Jhon Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisica en 1956. Fue el sustituto de la valvula termoionica de tres electrodos, o triodo.
El transistor de efecto de campo fue descubierto antes que el transistor (1930), pero no se encontró una aplicación útil ni se disponía de la tecnología necesaria para fabricarlos masivamente.
Es por ello que al principio se usaron transistores bipolares y luego los denominados transistores de efecto de campo. En los últimos, la corriente entre el surtidor o fuente y el drenaje se controla mediante el campo eléctrico establecido en el canal. Por último, apareció el MOSFET. Los MOSFET permitieron un diseño extremadamente compacto, necesario para los circuitos altamente integrados.
Hoy la mayoría de los circuitos se construyen con tecnología CMOS. La tecnología CMOS es un diseño con dos diferentes MOSFET (MOSFET de canal n y p), que se complementan mutuamente y consumen muy poca corriente en un funcionamiento sin carga.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la base, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores. A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, condesadores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecanica cuantica.
De manera simplificada, la corriente que circula por el colector es función amplificada de la que se inyecta en el emisor, pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga por el colector, según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación o ganancia logrado entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del transistor. Los tres tipos de configuraciones básicas para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.
Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de base para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control (graduador) y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Compuerta (Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo.
Los transistores de efecto de campo, son los que han permitido la integración a gran escala disponible hoy en día.
El transistor bipolar frente a la valvula termoionica
Las válvulas tienen características eléctricas similares a la de los transistores de efecto campo (FET): la corriente que los atraviesa depende de la tensión en el borne de comando, llamado rejilla. Las razones por las que el transistor reemplazó a la válvula termoiónica son varias:
- Las válvulas necesitan tensiones muy altas, del orden de las centenas de voltios, que son letales para el ser humano.
- Las válvulas consumen mucha energía, lo que las vuelve particularmente poco útiles para el uso con baterías.
- Probablemente, uno de los problemas más importantes haya sido el peso. El chasis necesario para alojar las válvulas y los transformadores requeridos para su funcionamiento sumaban un peso importante, que iba desde algunos kilos a decenas de kilos.
- El tiempo medio entre fallas de las válvulas termoiónicas es muy corto comparado con el de los transistores.
- Las válvulas presentan una cierta demora en comenzar a funcionar, ya que necesitan estar calientes para establecer la conducción.
- Los transistores son más pequeños que las válvulas, incluso que los nuvistores. Aunque existe unanimidad sobre este punto, conviene hacer una salvedad: en el caso de dispositivos de potencia, estos deben llevar un disipador, de modo que el tamaño que se ha de considerar es el del dispositivo (válvula o transistor) más el del disipador. Como las válvulas pueden funcionar a temperaturas más elevadas, la eficiencia del disipador es mayor en ellas que en los transistores.
- Los transistores trabajan con impedancias bajas, o sea con tensiones reducidas y corrientes altas; mientras que las válvulas presentan impedancias elevadas y por lo tanto trabajan con altas tensiones y pequeñas corrientes.
- Finalmente, el costo de los transistores no solamente era muy inferior, sino que contaba con la promesa de que continuaría bajando con suficiente investigación y desarrollo.
Cuando el transistor bipolar fue inventado en 1947, fue considerado una revolución. Pequeño, rápido, fiable, poco costoso, sobrio en sus necesidades de energía, reemplazó progresivamente a la válvula termoiónica durante la década de 1950, pero no del todo. En efecto, durante los años 1960, algunos fabricantes siguieron utilizando válvulas termoiónicas en equipos de radio de gama alta, como Collins y Drake; luego el transistor desplazó a la válvula de los transmisores pero no del todo de los amplificadores de radiofrecuencia. Otros fabricantes, de equipo de audio esta vez, como Fender, siguieron utilizando válvulas en amplificadores de audio para guitarras. Las razones de la supervivencia de las válvulas termoiónicas son varias:
- El transistor no tiene las características de linealidad a alta potencia de la válvula termoiónica, por lo que no pudo reemplazarla en los amplificadores de transmisión de radio profesionales y de radioaficionados.
- Los armónicos introducidos por la no-linealidad de las válvulas resultan agradables al oído humano, por lo que son preferidos por los audiófilos.
- El transistor es muy sensible a los efectos electromagnéticos de las explosiones nucleares, por lo que se siguieron utilizando válvulas termoiónicas en algunos sistemas de control-comando de cazas de fabricación soviética.
- Las válvulas son capaces de manejar potencias muy grandes, impensables en transistores. Por ejemplo, en un gran concierto la amplificación de audio hacia los altavoces.
http://www.youtube.com/watch?v=4qdAQTfOlIw
http://www.youtube.com/watch?v=DjqqAXkLX30
http://www.youtube.com/watch?v=8ZXtFCTGV6c
http://www.youtube.com/watch?v=6Os5w9bIRmQ
http://www.youtube.com/watch?v=9MMaAgtnb6E
Una definición elemental de amplificación fue dada por William Shockley: "Si usted toma un fardo de heno y lo ata a la cola de una mula y a continuación le prende fuego, y compara luego la energía disipada a partir de entonces por la mula con la energía disipada antes por usted en frotar el fósforo, entenderá plenamente el concepto de amplificación"
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