Una guía para seleccionar el transistor adecuado para tu proyecto

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¿Estás luchando para seleccionar un transistor para tu próximo proyecto? ¿La idea de elegir el transistor correcto te pone nervioso? Si es así, entonces estás en el lugar correcto.

En este post, te guiaremos a través del proceso de selección del transistor correcto según tu solicitud. Ya sea que estés planeando usar el transistor como un interruptor o un amplificador, ¡tenemos todo cubierto!

¿Qué es un transistor?

Antes de entrar en el proceso de selección de un transistor, vamos a entender primero lo que es un transistor. Hay principalmente dos tipos de transistores - BJTs (Transistores de unión bipolar) y FETs (Transistores de efecto de campo). Los transistores sirven para la amplificación o la conmutación en la mayoría de los circuitos electrónicos. Los voltajes aplicados a sus terminales determinan el modo de funcionamiento de un transistor. 

Los transistores constan de dos tipos de regiones: el tipo p y el tipo n. Estas regiones se forman añadiendo impurezas al semiconductor (normalmente silicio), y el proceso se denomina dopaje. Para formar una región de tipo p, el Boro se utiliza como material de dopaje. Dado que el Boro tiene tres electrones en su capa más externa, se empareja con tres electrones de Silicio, dejando un "agujero" en el lugar del cuarto electrón. Así es como se forman los agujeros y producen una carga positiva, por lo que la región se llama una región "tipo p".

De manera similar, para formar una región de tipo n, se utiliza el Fósforo (que tiene cinco electrones de valencia). Cuatro de sus electrones se emparejan con los cuatro electrones del silicio y un electrón permanece libre para moverse. Esto crea una carga negativa general y por lo tanto, la región se llama una región "tipo n".

Un BJT es un dispositivo semiconductor formado por dos uniones p-n conectadas una detrás de otra. Puede tener dos tipos de configuraciones: PNP o NPN, dependiendo de las concentraciones de dopaje. Normalmente, el silicio se utiliza como sustrato dentro de una BJT y se dopan según los requisitos de voltaje y corriente. Un BJT tiene tres terminales - base, emisor y colector. Si se trata de un transistor PNP, el terminal de base está conectado a la región de tipo n, mientras que los terminales colector y emisor están conectados a cada una de las dos regiones de tipo p.  

Como funccionan transistores

Los FET también tienen tres terminales como los BJT, pero se fabrican utilizando un solo tipo de material como sustrato principal, es decir, ya sea de tipo p o de tipo n. Los tres terminales se llaman puerta, drenaje y fuente. La puerta está conectada al sustrato principal mientras que la fuente y el drenaje están conectados a las regiones de tipo p o tipo n fuertemente dopadas.

¿Cómo funcionan los transistores?

Cuando funciona como un amplificador, un transistor convierte una corriente de entrada baja en una corriente de salida grande, dando una corriente amplificada en la salida. Cuando funciona como un interruptor, el transistor toma una pequeña corriente como entrada y la utiliza para conducir una corriente más grande en otro lugar, por lo tanto, la corriente de entrada más pequeña enciende la corriente más grande.

Para entender cómo fluye la corriente a través de un transistor, considere dos uniones p-n conectadas una detrás de otra. La mayoría de los portadores en las regiones de tipo n son electrones mientras que la mayoría de los portadores en la región de tipo p son agujeros. Considerando que tenemos un transistor NPN y aplicamos un voltaje negativo en la región de tipo n (emisor), los electrones fluyen desde el voltaje negativo, hacia la región de tipo p (base). Entendemos que la región de la base del emisor está sesgada hacia adelante.

Los electrones que han entrado en la región de tipo p, pocos de ellos se recombinan con los agujeros presentes en la base mientras que otros continúan fluyendo hacia el colector para constituir la corriente del colector. El número de electrones que fluyen hacia la región del colector puede variarse controlando la base. La unión colector-base está sesgada al revés porque el colector está alimentado con un voltaje positivo.

Ahora sabemos que los transistores funcionan cuando los electrones fluyen desde el emisor hacia el colector a través de la base, y al variar las concentraciones de dopaje y los voltajes aplicados en cada uno de los tres terminales, se puede controlar el modo de funcionamiento del transistor.

¿Cómo conectar los transistores?

Antes de aplicar cualquier voltaje a su transistor, asegúrese de consultar su hoja de datos y averiguar cuál de sus patas es la base, cuál es el emisor y cuál es el colector. Una vez que tengas claro eso, entonces podrás suministrarle energía. Si conectas tu transistor incorrectamente, lo más probable es que termines con un transistor a la parrilla y un olor a quemado.

Normalmente, cuando se conecta el transistor como un amplificador, la unión base-emisor está sesgada hacia adelante y la región del colector de base está sesgada hacia atrás. Por ejemplo, si se utiliza un transistor NPN, entonces se debe conectar el suministro de voltaje positivo a la región de tipo p (base) y el terminal negativo al emisor que está compuesto por el material de tipo n. Esto hace que la unión base-emisor esté sesgada hacia adelante. Del mismo modo, para invertir el sesgo de la unión colector-base, se debe aplicar un voltaje positivo en el colector y un voltaje negativo en la base.  La entrada al amplificador se aplica a través de la unión emisor-base y la salida se obtiene del colector.

Cuando se conecta el transistor como interruptor, la práctica habitual es poner a tierra el emisor y aplicar la señal de conmutación como una entrada en la base. La carga de salida se conecta en el colector, que el transistor encenderá y apagará utilizando la señal aplicada en la base. El transistor funciona en las regiones de "saturación" y "corte" cuando se enciende y se apaga respectivamente.

¿Cuáles son las características principales de los transistores?

Estas son algunas de las características clave de los transistores que debe comprender antes de comprar un transistor para su próximo proyecto.

Corriente de colector

La máxima corriente de colector para los transistores normales está en miliamperios mientras que la de los transistores de potencia está en amperios. El valor máximo de la corriente de colector mencionado en la hoja de datos del transistor no debe ser excedido.

Tensión de saturación

Para que un transistor trabaje en modo de saturación, se debe aplicar un voltaje específico entre el colector y el emisor. Se puede encontrar fácilmente este voltaje mencionado como VCE en la hoja de datos del transistor. Este voltaje debe estar presente entre el colector y el emisor para permitir que el transistor entre en modo de saturación.

Voltajes de avería

Dos voltajes de avería - el voltaje de avería del colector a la base y el voltaje de avería del colector al emisor son características importantes de los transistores. Estos valores no deben ser excedidos durante el funcionamiento porque el exceso de voltaje dañaría su transistor.

Ganancia de corriente

Otra característica importante es la ganancia de corriente hacia adelante del transistor, abreviada como β. Una pequeña corriente de entrada en la base se utiliza para impulsar una corriente mayor en el colector. La corriente en la base se amplifica según el valor de β.

Esta característica se utiliza en los amplificadores basados en transistores que se encuentran comúnmente en los circuitos de RF y otros circuitos de amplificación de audio. Las diferentes aplicaciones requieren diferentes ganancias de corriente, por lo que es importante comprobar el valor de β al seleccionar un transistor.

Material

Normalmente, los transistores están hechos de silicio como el principal sustrato semiconductor. Esto se debe a que el silicio tiene excelentes propiedades y ofrece un voltaje de unión de unos 0,6 voltios. También se utilizan otros materiales semiconductores para fabricar transistores, pero ofrecen propiedades diferentes y tienen un voltaje de unión diferente.

Polaridad

Como se ha explicado en las secciones anteriores, los transistores pueden ser PNP o NPN. Esto afecta a la polaridad del voltaje de salida. Normalmente, requerimos un voltaje de salida positivo, por lo que los transistores NPN se utilizan comúnmente en muchas aplicaciones.

¿Cómo elegir un transistor para su proyecto?

Al elegir un transistor para su proyecto, debe estar seguro del voltaje de la fuente, la disipación de energía y las corrientes de funcionamiento que se utilizarían en el proyecto. Esto le permitirá decidir qué transistor elegir en base a los parámetros mencionados anteriormente - voltaje de saturación, voltaje de ruptura, corriente colectora, ganancia de corriente. Puede encontrar estos parámetros en el manual del fabricante que acompaña al transistor. Además, necesita ver si requiere una polaridad positiva en la salida o una negativa como se explicó anteriormente.

Asegúrese de que los valores de corriente y voltaje no excedan los valores máximos mencionados por el fabricante, de lo contrario terminaría destruyendo su transistor. 

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