Inductores
 

Los inductores consisten en un hilo conductor enrollado en forma de bobina. Al pasar una corriente a través de la bobina, alrededor de la misma se crea un campo magnético que tiende a oponerse a los cambios bruscos de la intensidad de la corriente (véase Inducción).

Al igual que un condensador, un inductor puede utilizarse para diferenciar entre señales rápida y lentamente cambiantes. Al utilizar un inductor conjuntamente con un condensador, la tensión del inductor alcanza un valor máximo a una frecuencia específica que depende de la capacitancia y de la inductancia. Este principio se emplea en los receptores de radio al seleccionar una frecuencia específica mediante un condensador variable.

Un inductor[90] es un elemento pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético. Un inductor está constituido usualmente por una bobina de material conductor, típicamente cable de cobre. Existen inductores con núcleo de aire ó con núcleo de un material ferroso, para incrementar su inductancia.

Transistores

El término transistor es la contracción de transfer resistor, es decir, de resistencia de transferencia. El Transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que se utiliza  como  amplificador  o  conmutador  electrónico.  Es  un  componente  clave  en toda  la  electrónica  moderna,  donde  es  ampliamente  utilizado  formando  parte  de conmutadores  electrónicos,  puertas  lógicas,  memorias  de  ordenadores  y  otros dispositivos.  En  el  caso  de  circuitos  analógicos  los  transistores  son  utilizados como amplificadores, osciladores y generadores de ondas.

Sustituto de la válvula  termoiónica de tres electrodos o triodo, el transistor bipolar fue  inventado  en  los  Laboratorios  Bell  de  EEUU  en  Diciembre  de  1947  por  John Bardeen,  Walter  Houser  Brattain,  y William  Bradford  Shockley,  los  cuales  fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956.

Generalidades

Sus  inventores,  John  Bardeen,  William  Bradford  Shockley  y  Walter  Brattain,  lo llamaron  así  por  la  propiedad  que  tiene  de  cambiar  la  resistencia  al  paso  de  la corriente eléctrica entre el emisor y el colector.

El  transistor  bipolar  tiene  tres  partes,  como  el  triodo.  Una  que  emite  portadores (emisor),   otra   que   los   recibe   o   recolecta   (colector)   y   la   tercera,   que   esta intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base).

Su funcionamiento es análogo al del triodo, por lo que es aconsejable leer lo que se dice en dicho artículo.

En los transistores bipolares, una pequeña señal eléctrica aplicada entre la base y emisor  modula  la  corriente  que  circula  entre  emisor  y  colector.  La  señal  base- emisor   puede   ser   muy   pequeña   en   comparación   con   el   emisor-colector.   La corriente  emisor-colector  es  aproximadamente  de  la  misma  forma  que  la  base- emisor pero amplificada en un factor de amplificación "Beta".

El   transistor   se   utiliza,   por   tanto,   como   amplificador.   Además,   como   todo amplificador   puede   oscilar, puede usarse como oscilador   y   también   como rectificador y como conmutador on-off.

El  transistor  también  funciona,  por  tanto,  como  un  interruptor  electrónico,  siendo esta  propiedad  aplicada  en  la  electrónica  en  el  diseño  de  algunos  tipos  de memorias y de otros circuitos como controladores de motores de DC y de pasos.


Tipos de transistor

Existen distintos tipos de transistores, de los cuales la clasificación más aceptada consiste en dividirlos en transistores bipolares o BJT (bipolar junction transistor) y transistores  de  efecto  de  campo  o  FET  (field  effect  transistor).  La  familia  de  los transistores  de  efecto  de  campo  es  a  su  vez  bastante  amplia,  englobando  los JFET, MOSFET, MISFET, etc.

La diferencia básica entre ambos tipos de transistor radica en la forma en que se controla  el  flujo  de  corriente.  En  los  transistores  bipolares,  que  poseen  una  baja impedancia   de   entrada,   el   control   se   ejerce   inyectando   una   baja   corriente (corriente  de  base),  mientras  que  en  el  caso  de  los  transistores  de  efecto  de campo, que poseen una alta impedancia, es mediante voltaje (tensión de puerta).

Transistores bipolares (BJT - Bipolar Junction Transistor)

Se puede tener por tanto transistores PNP o NPN.  Tecnológicamente   se desarrollaron antes que los de efecto de campo o FET.

Los transistores bipolares se usan generalmente en electrónica analógica. También en algunas aplicaciones de electrónica digital como la tecnología TTL o BICMOS.

 Los MOSFET tienen en común con los FET su ausencia de cargas en las placas metálicas así como un solo flujo de campo. Suelen venir integrados en capas de arrays con polivalencia de 3 a 4Tg. Trabajan, mayormente, a menor rango que los BICMOS y los PIMOS.

Un transistor de juntura bipolar está formado por dos junturas PN en un solo cristal semiconductor,  separados  por  una  región  muy  estrecha.  De  esta  forma  quedan formadas tres regiones:

Emisor,   que   se   diferencia   de   las   otras   dos   por   estar   fuertemente   dopada, comportándose como un metal.

Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

Colector, de extensión mucho mayor. 

La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial.

En  su  funcionamiento  normal,  la  juntura  base-emisor  está  polarizada  en  directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, que por ser muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector.

Transistores de efecto de campo (FET - Field-Effect Transistor)

Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field  Effect  Transistor),  MOSFET  (Metal-Oxide-Semiconductor  FET)  y  MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET). 

Tienen  tres  terminales,  denominadas  puerta  (gate),  drenador  (drain)  y  fuente (source).  La  puerta  es  el  terminal  equivalente  a  la  base  del  BJT.  El  transistor  de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.

Símbolos esquemáticos para los JFETs canal-n y canal-p. G=Puerta(Gate), D=Drenador(Drain) y S=Fuente(Source) 

l funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT. En los MOSFET,  la  puerta no  absorbe  corriente  en  absoluto, frente  a  los  BJT,  donde  la corriente  que  atraviesa  la  base,  pese  a  ser  pequeña  en  comparación  con  la  que circula por las otras terminales, no siempre puede ser despreciada. Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.

Así  como  los  transistores  bipolares  se  dividen  en  NPN  y  PNP,  los  de  efecto  de campo  o FET  son  también  de  dos  tipos:  canal n  y canal p, dependiendo de si  la aplicación  de  una  tensión  positiva  en  la  puerta  pone  al  transistor  en  estado  de conducción  o  no  conducción,  respectivamente.  Los  transistores  de  efecto  de campo   MOS   son   usados   extensísimamente   en   electrónica   digital,   y   son   el componente fundamental de los circuitos integrados o chips digitales.

Transistores y electrónica de potencia

Con  el  desarrollo  tecnológico  y  evolución  de  la  electrónica,  la  capacidad  de  los dispositivos semiconductores para soportar cada vez mayores niveles de tensión y corriente   ha   permitido   su   uso   en   aplicaciones   de   potencia.   Es   así   como actualmente   los   transistores   son   empleados   en   convertidores   estáticos   de potencia,  principalmente  Inversores.  Pero  su  principal  uso  esta  basado  en  la amplificación de corriente dentro de un circuito.

Amplificadores

El   amplificador   operacional   es   una   amplificador   de   alga   ganancia   acoplado directamente que utiliza realimentación para desarrollar las características.

El  amplificador  operaciones  es  ampliamente  usada  en  el  diseño  de  circuitos análogos porque sus características son muy cercanas a las ideales.

Es capaz de amplificar, controlar o generar alguna señal sinusoidal o no sinusoidal en frecuencias desde varios mega hertz.

Las características del amplificador ideal son:

 

·         Impedancia de entrada infinita.

·         Impedancia de salida cero

·         Ganancia de voltaje infinita

·         Tensión de offset nula

·         Tiempo de respuesta nulo

·         Variación  nula  de  características  con  cambio  de  tensión  de  entrada  en  modo común.

·         Variación nula de características con cambio de tensión de alimentación.

·         Ancho de banda infinito

·         Corrimiento por efecto térmico cero (drift cero)
 

Estructura interna

Un amplificador operacional está construido internamente por transistores bipolares  como  en  los  operacionales  de  la  serie  LM  o  también  se  construyen combinando transistores bipolares y JFET (BI-FET) como en los operacionales LF.