Transistores: Tipos, Ventajas y Funcionamiento en Electrónica
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Transistores bipolares: dispositivo con resistencia interna que varía en función de la entrada; esto regula la corriente. Está formado por semiconductores, una parte p o n entre p o n. Tiene tres terminales (emisor, base y colector). Los de más potencia tienen recubrimientos más grandes y disipadores de aluminio. Estos se pueden usar como amplificadores, aumentando corrientes pequeñas hasta alimentar grandes cargas. Se usan como llaves, permitiendo o no la circulación de corriente.
Ventajas: evita el rebote de contactos, no necesita mantenimiento porque no se gasta, funciona a gran velocidad, son de estado sólido sin partes móviles, se pueden colocar muchas en chips.
Funcionamiento: transistor NPN en bloque, para amplificar polarización directa en base-emisor, inversa en colector-base. La corriente del emisor se divide (corriente colector similar a emisor, corriente base muy pequeña). La corriente de colector copia a la de base y amplifica por hFE.
Circuito de polarización: en práctica se usan baterías que proveen CC al transistor. Este se usa para ganancias elevadas. El puente H hace circular cargas en ambos sentidos, dependiendo de la señal de entrada. También se usan como llaves, haciendo que el motor rote en ambos sentidos.
Transistores de efecto de campo (FET): un dispositivo semiconductor que combina bajo consumo de potencia con una elevada impedancia. Controla la corriente mediante campo eléctrico. Existen FET y MOSFET.
Ventajas: tienen una resistencia de entrada muy alta, son inmunes a la radiación y son térmicamente estables.
Desventaja: su ganancia-ancho de banda es menor que un transistor bipolar. El FET consiste en una barra de silicio a la que se le conectan electrodos surtidos (S) y drenaje (D). La barra puede ser p o n; a ambos lados se forman uniones PN creando regiones de carga espaciales. El electrodo que forma unión con el canal se llama compuerta (G). (TB-FET) (emisor-surtidor) (base-compuerta) (colector-drenaje).
Llevan unión PN de compuerta con polarización inversa, así se crean regiones de carga dentro del canal, reduciendo la sección del mismo. Esta es mayor a la tensión que provoca la circulación de corriente entre D y S.
Si aumenta la polarización inversa, las cargas espaciales se ensanchan hasta generar el bloqueo del canal.
Transistores IGBT: son la combinación de un transistor bipolar por su ganancia y un FET por la alta impedancia de entrada. Es un transistor de potencia que puede trabajar con valores altos de V e I. Existen dos tipos: canal P y canal N.
Tiristor: también llamados SCR, es un dispositivo semiconductor de cuatro capas alternadas de p y n. En el gráfico se observa el comportamiento del SCR. Durante polarización inversa, es igual a un diodo rectificador normal, evita que el voltaje llegue a V de ruptura, evitando que se rompa. Al aplicar polarización directa, el SCR no conduce, hasta aplicar tensión positiva en (VG) a la compuerta, llamada tensión de disparo (VGI y VG2). Una vez disparado o cebado el SCR, la compuerta controla la conducción del dispositivo. Para volver al bloqueo, VAK disminuye hasta debajo de VH y la corriente debe ser inferior a la de mantenimiento. El SCR puede comportarse como llave que permite bloqueo o circulación de corriente por la carga.
Circuitos: estos controles de potencia tienen la ventaja de ser muy sencillos, pero la desventaja es que reducen el torque del motor controlado, lo que limita su aplicación. Se usan en cargas resistivas como sistemas de calefacción.