El Transistor
Principios de Funcionamiento
La palabra Transistor resulta de la unión de las palabras Transferencia y Resistor, es decir, que un transistor es un dispositivo que transfiere energía de acuerdo con unas variaciones de resistencia.
La figura 21-1 muestra el esquema de un transistor bipolar tipo NPN (Negativo-Positivo-Negativo). Cuando a este transistor se le aplica un voltaje entre emisor y base, con el potencial positivo aplicado al emisor, la resistencia de la unión emisor-base se eleva considerablemente restringiendo el paso de la corriente. Si la polarización se realiza al contrario, es decir, el potencial positivo se aplica a la base, el valor de la resistencia será muy bajo, permitiendo una circulación de corriente proporcional al valor del voltaje aplicado. Lo mismo ocurre cuando se aplica voltaje entre base y colector.
Transistor como Conmutador
De lo dicho en el párrafo anterior podemos concluir que cuando se aplica un voltaje continuo entre base y emisor, el transistor se comporta como un circuito cerrado, permitiendo así mismo la circulación de corriente desde el colector hacia el emisor.
Esto hace que todo el voltaje Vcc caiga sobre la resistencia R y el voltaje del colector se ponga al nivel del voltaje del emisor, el cual generalmente es cero. Si en la base no se aplica ningún voltaje, el transistor se comporta como un circuito abierto y se impide toda circulación de corriente, por lo que en el colector se tiene un voltaje igual al de Vcc, ya que no habrá circulación de corriente a través de la resistencia R y por lo tanto no hay caída de voltaje sobre ella. Dicho de otra manera, cuando hay presencia de voltaje en la base, desaparece el voltaje del colector y cuando no hay voltaje en la base, se tiene voltaje en el colector, es decir, el transistor se comporta como un interruptor o conmutador.
Compuertas Lógicas
La arquitectura de lógica positiva establece el valor binario '1' para presencia de voltaje y '0' para ausencia de voltaje. De esta manera, cuando en la entrada de un transistor se tiene '1', en la salida se tiene '0' y cuando en la entrada se tiene '0', en la salida se tiene '1'. Se ve entonces que un transistor sencillo actúa exactamente como el operador lógico NOT y su representación puede verse en la figura 21-2.
Cuando se colocan dos transistores en serie, situación que se presenta en la figura 21-3, actúan como dos conmutadores en paralelo y las salidas, de acuerdo con las entradas pueden verse en la Tabla 21-1.
| VE1 | VE2 | Vs |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Tabla 21.1
Compárense estos resultados con los resultados de la Tabla de Verdad del operador AND, veremos que están totalmente invertidos, o sea, que se trata del operador AND afectado por un operador NOT. Podemos apreciarlo en la Tabla 21.2.
| X | Y | X AND Y | X NAND Y |
| 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
Tabla 21.2
Esta compuerta se conoce como la compuerta NAND, y su representación puede verse en la Figura 21-4. El pequeño círculo que se dibuja en la salida se llama burbuja de inversión e indica que el operador que se simboliza es un AND invertido.
Para obtener la compuerta AND debe invertirse la salida de la compuerta NAND, lo que implica conectar un transistor más a la salida, ya que un transistor sencillo implica la compuerta lógica NOT. Su diagrama esquemático puede verse el la Figura 21-5.
