Tipos de transistores

Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

Clasificación basada en la estructura del transistor

Transistores de contacto puntual

Estos fueron los primeros transistores de germanio, que funcionaron sobre la base de un proceso de formación eléctrica difícil y poco confiable, lo que provocó que fallaran con bastante frecuencia. Además, tenían una ganancia de corriente de base común α mayor que 1 y exhibían una resistencia negativa .

Transistor de unión bipolar (BJT)

Los BJT son los transistores con tres terminales (emisor, base y colector) y, por lo tanto, poseen dos uniones, a saber, unión base-emisor y unión colector-base. Estos son dispositivos controlados por corriente cuya corriente de conducción depende tanto de portadores de carga mayoritarios como minoritarios (por lo tanto, bipolar). Además, estos pueden ser (i) transistor npn con portadores de carga mayoritarios como electrones o (ii) transistor pnp con portadores de carga mayoritarios como huecos, dependiendo de su naturaleza de dopaje. Aparte de estos, muchos otros tipos de BJT que se encuentran son

• Transistor bipolar de heterounión:

  Estos son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia y tienen sus regiones de emisor y base hechas de diferentes materiales semiconductores.

• Transistor Schottky o transistores con abrazadera Schottky:

  Estos dispositivos utilizan una barrera Schottky para evitar que el transistor se sature.

• Transistores de avalancha:

  Estos son transistores especialmente diseñados que operan en la región de ruptura de avalancha (donde el voltaje de operación será mayor que el voltaje de ruptura) y poseen velocidades de conmutación muy altas.

• Transistores Darlington:

  Estos son los transistores donde dos transistores individuales están conectados en cascada de tal manera que el dispositivo resultante posee una ganancia de corriente muy alta.

• Transistor emisor múltiple:

  Este tipo de transistor está especialmente diseñado para realizar la operación lógica NAND.

• Transistor de base múltiple:

  Se utiliza para amplificar señales de muy bajo nivel presentes en entornos ruidosos añadiendo la señal de forma constructiva, pero el ruido aleatorio estocásticamente.

• Transistor de difusión:

  Estos se forman mediante la difusión del material semiconductor con los dopantes necesarios.

Transistor de efecto de campo (FET)

Estos son los transistores controlados por voltaje que son de tres terminales en los que el terminal de puerta controla el flujo de corriente entre los terminales de fuente y drenaje. Estos también se denominan dispositivos unipolares ya que su corriente de conducción se debe solo a la mayoría de los portadores de carga, según los cuales pueden ser FET de canal n (la mayoría de los portadores de carga son electrones) o de canal p (la mayoría de los portadores de carga son huecos) FET . Además, los FET se pueden clasificar como

• FET de unión (JFET):

  Los JFET pueden pn JFET o FET de semiconductores metálicos (MESFET) dependiendo de si tienen pn o una unión de barrera Schottky.

• FET de semiconductores de óxido metálico (MOSFET) o FET de puerta aislada (IGFET):

  Estos dispositivos tienen una capa aislante debajo de su terminal Gate que da como resultado una impedancia de entrada muy alta. Estos pueden ser de modo de agotamiento o de mejora por naturaleza, dependiendo de si tienen un canal preexistente o no, que a su vez influye en su comportamiento en presencia y ausencia de voltaje de puerta.

• MOSFET de doble puerta (DGMOSFET):

  Estos son particularmente útiles en aplicaciones de RF y tienen dos controles de puerta en serie.

• Transistor de alta movilidad de electrones (HEMT) o heteroestructura FET (HFET):

  Estos se caracterizan por la presencia de una heterounión que se compone de diferentes materiales a cada lado de la unión y se utilizan en aplicaciones de muy alta frecuencia de microondas. Otras variaciones de estos dispositivos incluyen HEMT metamórfico, HEMT pseudomórfico (PHEMT), HEMT inducido, FET de puerta aislada de heteroestructura (HIGFET) y FET dopado con modulación (MODFET).

• FinFET:

  Estos son transistores de doble puerta cuyo ancho de canal efectivo se decide por la delgada ‘aleta’ de silicio que forma el cuerpo del dispositivo.

• MOS vertical (VMOS):

  Este dispositivo es estructuralmente similar al dispositivo MOS, excepto que tienen una ranura en V, lo que aumenta su complejidad y costo.

• UMOS FET:

  Estos son FET basados ​​en estructura de zanja casi similares a VMOS, excepto por el hecho de que tienen una ranura en forma de ‘U’ en lugar de una ranura en forma de ‘V’.

• TrenchMOS:

  Los FET basados ​​en esta tecnología poseen una estructura vertical con los terminales Fuente y Drenaje en la parte superior e inferior, respectivamente.

• Semiconductor de óxido de nitruro metálico (MNOS):

  Este tipo de transistor es un complemento de la tecnología MOS y utiliza óxido de nitruro como capa aislante.

• FET de diodo epitaxial de recuperación rápida o retroceso rápido (FREDFET):

  Estos son FET ultrarrápidos con capacidad de apagado rápido para el diodo corporal.

• FET de agotamiento (DEPFET):

  Estos FET se forman en sustratos completamente agotados.

• Túnel FET (TFET):

  Estos funcionan según el principio de los túneles cuánticos y se utilizan ampliamente en la electrónica de baja energía, incluidos los circuitos digitales.

• FET sensible a iones (ISFET):

  Este FET usa la concentración de iones en la solución para regular la cantidad de flujo de corriente a través de él. Estos dispositivos se utilizan ampliamente en el campo de la biomedicina y la monitorización ambiental.

• FET biológicamente sensible (BioFET):

  En estos FET, las moléculas biológicas que se unen al terminal de la puerta cambian su distribución de carga y alteran la conductancia del canal. Hay muchas variaciones entre estos dispositivos como EnFET, ImmunoFET, GenFET, DNAFET, CPFET, BeetleFET, etc.

• Memoria orgánica de nanopartículas FET (NOMFET):

  Este FET imita el comportamiento de la transmisión de señales entre neuronas y se utiliza en el campo de la inteligencia artificial.

• FET orgánicos (OFET):

  Estos FET poseen una estructura basada en el concepto de transistores de película delgada y utilizan semiconductores orgánicos para su canal. Estos se utilizan ampliamente en el campo de la electrónica biodegradable.

• HEXFET:

  Estos son los FET con su área de matriz que consta de celdas básicas de forma hexagonal que a su vez reducen el tamaño de la matriz y aumentan la densidad del canal.

• Nanotubo de carbono FET (CNTFET):

  Este FET comprende un canal hecho de nanotubos de carbono (uno o varios) en lugar de silicio a granel.

• Nanoribbon de grafeno FET (GNRFET):

  Estos FET utilizan nanocintas de grafeno como material para su canal.

• FET de hendidura vertical (VeSFET):

  Estos son FET de dos puertas con una hendidura de silicio vertical, nada más que un paso estrecho de silicio entre dos regiones de silicio más grandes.

• FET cuánticos (QFET):

  Estos transistores se caracterizan por una velocidad de funcionamiento muy alta y funcionan según el principio de tunelización cuántica.

• FET de T invertida (ITFET):

  Éstos tienen una parte del dispositivo que se extiende verticalmente desde el plano horizontal.

• Transitor de película fina (TFT):

  Tienen películas delgadas de semiconductor activo , aislante y metal depositadas sobre un sustrato no conductor como el vidrio.

• Transistores balísticos:

  Estos se utilizan en circuitos integrados de alta velocidad y funcionan utilizando las fuerzas electromagnéticas.

• Semiconductor de óxido de electrolito FET (EOSFET):

  Estos tienen la parte metálica de los MOSFET estándar reemplazada por una solución de electrolitos y se utilizan para detectar la actividad neuronal.

Clasificación basada en su función

1. Transistores de pequeña señal:

   Este tipo de transistores se utilizan particularmente para amplificar las señales de bajo nivel (rara vez para conmutación) y pueden ser de naturaleza npn o pnp.

2. Transistores de conmutación pequeños:

   Estos se utilizan ampliamente con fines de conmutación, aunque pueden emplearse para procesos de amplificación. Estos transistores están disponibles tanto en formato npn como en formato pnp.

3. Transistores de poder:

   Se utilizan como amplificadores de potencia en aplicaciones de alta potencia y pueden ser transistores npn o pnp o Darlington.

4. Transistores de alta frecuencia:

   Estos también se conocen como transistores de RF y se utilizan en dispositivos de conmutación de alta velocidad en los que las pequeñas señales operan a altas frecuencias.

5. Foto-transistor:

   Estos son dispositivos sensibles a la luz de dos terminales que no son más que los transistores estándar que tienen una región fotosensible como sustituto de la región base.

6. Transistores Unijunction:

   Estos transistores se utilizan exclusivamente como conmutadores y no son adecuados para amplificación.

7. Transistores biomédicos y ambientales:

   Estos se utilizan en el campo de la biomedicina y la detección ambiental.

Además de estos, también existe un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) que combina las características de los BJT y los FET, ya que utiliza una puerta aislada para controlar un transistor de potencia bipolar que actúa como un interruptor. También hay dispositivos que comprenden dos uniones de túnel que encierran una isla controlada por puerta llamada Transistores de un solo electrón (SET).

Ciertos transistores como los del transistor de nanocables sin unión (JNT) incluso carecen de la presencia de unión de compuerta, lo que conduce a microchips más densos y baratos. Por último, cabe señalar que estos son solo un número contable de tipos de transistores entre los numerosos tipos presentes en el mercado.

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JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator

Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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