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Tubos de vacio

Antes de la invenci贸n de los transistores, los tubos de vac铆o desempe帽aban un papel principal en la electr贸nica. Los tubos de vac铆o tambi茅n se denominan tubos electr贸nicos o v谩lvulas. El tubo de vac铆o consiste en un 谩nodo y el c谩todo. Estos 谩nodo y c谩todo se colocan en un tubo de vidrio bien cerrado en el que se llena el vac铆o. El c谩todo es calentado por un filamento que ayuda al c谩todo a emitir los electrones.

En los primeros casos, directamente el c谩todo act煤a como filamento, por lo tanto, cuando este c谩todo se calienta, los electrones emitir谩n desde su superficie. Posteriormente se introduce el filamento externo que calienta el c谩todo indirectamente. Los electrones producidos fluir谩n hacia el 谩nodo. Esto crea la diferencia de potencial entre un 谩nodo y el c谩todo, por lo que se desarrolla una corriente el茅ctrica en el circuito. El filamento debe cargarse continuamente con potencia constante para calentar el c谩todo. Para dirigir estos electrones fluyen uniformemente hacia el 谩nodo electrodos externos que se denominan com煤nmente como cuadr铆culas. Esta construcci贸n hace que el circuito sea voluminoso y aumente el costo.

En los primeros d铆as, estos tubos de vac铆o se utilizan en la fabricaci贸n de computadoras de primera generaci贸n, radios y televisores. M谩s tarde, estos se utilizan para aplicaciones militares y amplificadores de audio basados n tubos. Pero m谩s tarde estos tubos de vac铆o son reemplazados por transistores y diodos. Debido a que los tubos de vac铆o son de gran tama帽o, son un poco caros y consumen m谩s energ铆a en comparaci贸n con los transistores. Entonces, estas restricciones de los tubos de vac铆o son superadas por los transistores. Los transistores no requieren corriente de filamento.

Historia de los transistores

Harto del gran consumo de energ铆a y la baja confiabilidad de los directores de investigaci贸n de los tubos de vac铆o, Kelly, en los laboratorios Bell, design贸 a William Shockley para investigar 1. Introducci贸n a los semiconductores de Transistorson para reemplazar estos tubos. John Bardeen, Walter Brattain condujo experimentos bajo la gu铆a de Shockley. William Shockley experiment贸 en el amplificador de efecto de campo pero fall贸. Pero m谩s tarde John Bardeen, Walter Brattain investig贸 y descubri贸 que los electrones forman una barrera en la superficie que se desconoce hasta entonces. Este avance conduce al descubrimiento del primer transistor.

En diciembre de 1947, su experimento con dos contactos de oro aplicados al cristal de germanio produjo una potencia de se帽al de salida mayor que la se帽al de entrada. As铆, la primera tecnolog铆a de transistores desarrollada se conoc铆a como dispositivo de contacto puntual y esta tecnolog铆a estaba regulada por tipos de mayor rendimiento. Esto fue reportado por primera vez en junio de 1948.

M谩s tarde, las limitaciones del dispositivo de contacto puntual, hicieron que Shockley solo, inventara el transistor de uni贸n que dominaba el dispositivo de contacto puntual y que es f谩cil de fabricar.

El comercio de transistores comenz贸 en la d茅cada de 1950 y el primer transistor comercial se us贸 en equipos telef贸nicos y computadoras militares en 1952. En 1953, el transistor se usa en ayuda para personas sordas, un dispositivo m茅dico. Este aumento efectivo de la tecnolog铆a de transistores se debe principalmente a la donaci贸n y el aliento de muchas compa帽铆as, incluidas Bell Labs, Motorola, Philco, Raytheon, RCA, Sylvania y Texas Instruments.

En la fabricaci贸n de cristales amplificadores, el material semiconductor desempe帽a un papel principal. El primer transistor est谩 hecho de material semiconductor, germanio en 1950. Cuando se aplica una tensi贸n el茅ctrica, este material semiconductor no es totalmente conductor ni completamente aislante.

Posteriormente se desarrollan transistores de silicio. Debido al rendimiento exitoso a altas temperaturas, los transistores de silicio se usan m谩s desde el a帽o 1954. Los transistores de silicio comerciales estaban disponibles en Texas Instruments. Posteriormente, una extensa investigaci贸n se hace a partir de transistores de silicio y ahora esto lleva al desarrollo de circuitos integrados y dispositivos de microprocesador.

M谩s tarde, en 1959, se desarroll贸 el primer transistor de efecto de campo. Consta de tres capas de metal (M-gate), Oxide (O-insulation), silicio (S-semiconductor).

Inicialmente, el material utilizado para la forma de la caja del transistor es de pl谩stico epoxi. Pero los dispositivos de caja de pl谩stico pueden degradarse con el tiempo. Por lo tanto, las combinaciones de formas de pl谩stico y caja de metal se desarrollan a mediados de la d茅cada de 1960.

Inicialmente, el material utilizado para la forma de la caja del transistor es de pl谩stico epoxi. Pero los dispositivos de caja de pl谩stico pueden degradarse con el tiempo. Por lo tanto, las combinaciones de formas de pl谩stico y caja de metal se desarrollan a mediados de la d茅cada de 1960.

Durante la fabricaci贸n de un transistor, el material semiconductor se procesa con la adici贸n de peque帽as cantidades de impurezas qu铆micas, como ars茅nico o antimonio. Este proceso fue referido como "dopaje". Se requiere para crear una estructura cristalina adecuada en el semiconductor para permitir la acci贸n del transistor. Dependiendo de los elementos dopantes utilizados en el material semiconductor, los transistores se pueden clasificar como PNP o NPN. PNP y NPN son representaciones de la polaridad el茅ctrica que se utilizar谩 con el transistor. Por ejemplo, un transistor PNP requerir铆a un conjunto espec铆fico de polaridades de voltaje positivo y negativo para ser utilizado para los tres terminales de transistor en aplicaciones de circuito. El transistor NPN requiere que todas las polaridades de voltaje del circuito se reviertan de las usadas para un PNP.

驴Qu茅 es el transistor?

El transistor es sim茅trico a un triodo de vac铆o y relativamente muy peque帽o en tama帽o. Transistor es una composici贸n de dos palabras Transferencia y Varistor. Un transistor consiste en tres capas de material semiconductor y cada capa tiene la capacidad de transferir corriente a las otras capas. Este dispositivo semiconductor de tres capas consiste en dos capas de material de tipo n y una de tipo p o dos capas de material de tipo p y uno n. El primer tipo se llama transistor npn, mientras que el otro se denomina transistor pnp, respectivamente.

El germanio y el silicio son los materiales semiconductores m谩s preferidos que conducen la electricidad de forma semienerg茅tica. Por el proceso de dopaje al material semiconductor, el resultado agrega electrones adicionales al material o produce agujeros en el material. Las capas exteriores tienen anchos mucho m谩s grandes que el tipo p o el tipo n insertados, que t铆picamente est谩n en una proporci贸n de 10: 1 o menos. Un menor nivel de dopaje disminuye la conductividad y aumenta la resistencia de este material, al limitar la cantidad de portadores libres.

La diferencia entre el diodo y el transistor es: Un diodo se compone de dos capas y una uni贸n. El transistor est谩 hecho de tres capas con dos uniones. Un transistor puede actuar como un interruptor de encendido / apagado o un amplificador.

S铆mbolos de transistores:

En el s铆mbolo de un transistor, la flecha indica la direcci贸n del flujo de corriente.

Los estados positivo y negativo de la tensi贸n y la direcci贸n del flujo de corriente, siempre est谩n en una direcci贸n opuesta en el transistor PNP con respecto al transistor NPN. Sin embargo, la operaci贸n realizada por los transistores NPN y PNP es la misma.

Modos de operaci贸n del transistor

Hay cuatro modos de operaci贸n: saturaci贸n, corte, activo e inverso activo.

Modo de saturaci贸n : en este modo, el transistor act煤a como un interruptor. Desde el colector hasta el emisor, la corriente fluir谩 incondicionalmente (cortocircuito). Ambos diodos est谩n en estado de polarizaci贸n directa.

Modo de corte : en este modo tambi茅n el transistor act煤a como un interruptor, pero no hay flujo de corriente desde el colector al emisor (circuito abierto). No hay flujo de corriente a trav茅s de los terminales del emisor y del colector.

Modo activo : en este modo, el transistor act煤a como un amplificador que es la corriente desde el terminal del colector al terminal del emisor que corresponde a la corriente a trav茅s del terminal base. La base amplificar谩 la corriente que se mueve al terminal del colector y sale del terminal del emisor.

Modo activo inverso : La corriente desde el terminal del colector al terminal del emisor corresponde a la corriente a trav茅s del terminal base, pero este flujo es en direcci贸n inversa.

Volver a la conexi贸n posterior de un diodo

La capa de agotamiento se desarroll贸 en un par de uniones, a saber, la base del colector y la base del emisor del transistor, principalmente debido a los portadores actuales solamente. En el caso de dos diodos conectados espalda con espalda, la regi贸n de empobrecimiento formada no puede pasar transportes de corriente que son tanto para agujeros como para electrones. Ya sabemos que debido a la delgada capa base, solo el transistor est谩 funcionando y esta capa no es m谩s que la parte insertada del emisor y el colector. Debido a esto, el emisor y el colector son muy inminentes entre s铆. Cuando se aplica un campo el茅ctrico fuerte, esto le permite a la mayor铆a de los transportistas pasar del emisor. Estos portadores mayoritarios se diseminar谩n como portadores minoritarios sobre la base y dentro del 谩rea de agotamiento de la uni贸n en el colector base. En l贸gica simple, dispositivo con una uni贸n NP y una uni贸n PN que act煤a como dos diodos se colocan espalda con espalda. En esta condici贸n cuando aplicamos grandes voltajes a trav茅s del terminal base, la corriente no puede fluir a trav茅s del circuito. Debido a que el voltaje aplicado hace una barrera grande y otra barrera peque帽a desde la cual no podemos pasar la corriente.

Para superar esta situaci贸n, adem谩s de la fuente de alimentaci贸n principal que se coloca en la parte superior de los terminales NP, se agrega una peque帽a fuente de voltaje en los niveles inferiores de PN. Debido a esta peque帽a fuente de tensi贸n, empujar谩 los electrones hacia la parte de los agujeros. La fuente de alimentaci贸n principal controlar谩 el flujo de corriente. Mediante estas dos acciones en la capa de agotamiento, las barreras actuales se reducen. Por lo tanto, habr谩 un alto aumento ascendente en el voltaje a trav茅s del transistor.