Electricidad y Electrónica

De modo similar, en el circuito electrónico, el diodo de supresión de tensiones
excesivas, normalmente, no conduce; y cuando la corriente cesa de súbito, la fuerza
electromotriz que aparece en la bobina del relé hace que la corriente siga circulando
a través de ella y del diodo, en círculo cerrado, hasta que las pérdidas por la resis-
tencia eléctrica la debilitan, y la corriente cesa. El relé queda tomado, o en con-
tacto, por un breve tiempo después de que el transistor dejó de conducir. Vuelve
a su posición de reposo con una fracción de segundo de retardo.
En esta comparación, el caudal de agua se identifica con la corriente eléctrica,
la compuerta que corta el caudal, con el transistor que interrumpe la corriente; y
la presión grande en el caño y entre los dos lados de la compuerta, con la tensión
elevada en la bobina y entre el emisor y el colector del transistor.
La protección de los componentes de un circuito electrónico contra las ten-
siones excesivas que puedan sufrir, es un problema de solución difícil, al punto de
que los fabricantes de equipos suelen poner de manera explícita en sus garantías,
que éstas no cubren los daños sufridos como consecuencia de descargas atmosfé-
ricas, anormalidades en el suministro eléctrico, caída de cables de energía sobre
los telefónicos o de señal, o tensiones de pico producidas por la parada de grandes
motores. Los aparatos más expuestos a esos daños son las computadoras, los re-
productores de discos de imagen y sonido y, especialmente los módem, a pesar de
que tienen varistores y descargadores. 
La experiencia industrial sostenida, y la atención de un importante historial
de fallas, a veces conducen a diseños razonablemente confiables, y a la fabricación
de aparatos que resisten las tensiones excesivas, o que limitan la reparación al re-
emplazo de un fusible.
Teoría elemental del transistor 
En el capítulo 12 se describió el diodo semiconductor como la unión de dos
cristales del mismo elemento químico, por ejemplo silicio, cuyos átomos tienen
E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
158
D
S
G
Los FET (iniciales, en
inglés, de transistores
de  efecto  de  campo)
tienen un principio de
funcionamiento  dife-
rente al de los transis-
tores  de  unión.  La
conducción  entre  la
fuente (S) y el drenaje
(D) se produce por el
mero campo eléctrico
de  la  compuerta  (G),
sin  que  circule  co-
rriente por ella. 
l
+
LDR
l
Circuito de encendido automático de una luz
al caer la noche, basado en una LDR (light de-
pendant resistor), o fotorresistor, cuya resisten-
cia varía con la intensidad de luz que recibe. El
resistor variable de cursor, arriba, permite ajus-
tar la sensibilidad. Nótese el diodo en oposición,
para proteger los transistores de las tensiones
grandes que podría generar la bobina del relé
cuando  la  corriente  varíe  rápidamente,  por
ejemplo cuando caiga luz sobre el aparato. 
Transistor  de  un  mi-
crón  de  tamaño  (ca-
ben mil en un milíme-
tro).  En  el  medio,  el
emisor;  alrededor,  la
base;  al  costado,  el
colector.  Alrededor,
más transistores. Pa-
ra construirlo, se usan
medios fotográficos,
fotoquímicos,  y  de
deposición de mate-
riales evaporados al
vacío.
l
Cap 13:Maquetación 1  06/10/2010  03:36 a.m.  Página 158

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cuatro electrones exteriores. Uno de los cristales se dopa con arsénico, antimonio
o fósforo, de cinco electrones externos, y el otro con aluminio, indio o galio, de
tres electrones externos, y así resulta la unión de un cristal con exceso de electrones,
N, y otro con defecto de ellos, P.
Para cierto rango de tensiones, esa unión con-
duce la corriente en un solo sentido, de P a N (del
ánodo al cátodo), como en una válvula termoe-
lectrónica.
En un transistor de juntura hay tres cristales:
emisor, base y colector. Los extremos son de la
misma polaridad; N en la figura.
Si se polariza de manera inversa la unión de la
base y el colector, esa unión, naturalmente, no
conduce.
Pero si después se polariza en forma directa la
otra unión, la de la base y el emisor, ésa sí con-
duce; se comporta como un diodo en conducción
directa.
La base atrae y libera el sobrante de electrones del cristal N del emisor; esos
electrones pasan al colector, que está polarizado, positivamente, con respecto a la
base, y a una tensión mayor que la que existe entre el emisor y la base. 
El potencial positivo de la base con respecto al emisor hace que los electrones
del emisor puedan superar la barrera o salto de energía que los mantenía en ese
electrodo como si estuvieran en un pozo, y pasen a una región en la que el colector
los pueda atraer.
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El funcionamiento del transistor parece semejante al de un triodo de vacío;
pero en su caso influye más, marcadamente, el carácter cuántico de la conducción.
La mecánica cuántica, nacida en 1916 a partir de los trabajos de Niels Bohr,
Max Planck, Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg,
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establece que una partícula
no puede absorber, ni emitir, cualquier valor de energía; tiene que transferirla en
paquetes, llamados cuantos. La energía de los cuantos es proporcional a la frecuen-
cia de la partícula. Un hecho de la cuántica es que todas las partículas tienen fre-
1 5 9
Tr a n s c o n d u c t a n c i a
V 
I 
Un led genera más de
medio volt cuando le
da la luz. Cuando se lo
ilumina, su curva ca-
racterística  se  des-
plaza hacia abajo.
l
Los diodos son sen-
sibles a la luz, pero
muchos  están  en-
capsulados  en  me-
dios  opacos.  En
cambio los leds, na-
turalmente,  tienen
encapsulado  trans-
parente;  entonces
se  puede  experi-
mentar  fácilmente
con  ellos.  Una  de
sus  propiedades  es
que  la  conducción
directa varía con la
iluminación. Otra, es
que generan una pe-
queña tensión eléc-
trica, por los que se
los puede usar (con
un  rendimiento  pé-
simo)  como  celdas
fotovoltaicas.
l
8
Tony R. Kuphaldt propone esta analogía: Una persona ubicada donde hay viento, pero no bastante para arrancar los
pétalos de una flor, sopla estos y los desprende, con lo que el viento los arrastra. Del mismo modo, la base positiva
del transistor desprende los electrones del emisor N, y deja que el colector los atraiga. 
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Esos científicos nacieron, respectivamente, en Dinamarca, Alemania, Austria, y nuevamente Alemania. El entonces
alemán Albert Einstein se oponía a los principios y filosofía cuánticos, especialmente en las primeras épocas de esa
teoría, cuando las explicaciones de los fenómenos parecían contradictorias, y recurrían al azar (“¡El Señor no juega
a los dados!, exclamaba, indignado”). Sin embargo, cinco años después mereció el Premio Nobel por haber hallado
una explicación cuántica del efecto fotoeléctrico, por el cual los fotones que arrancan electrones del cátodo de una
celda fotoeléctrica, tienen una energía proporcional a la frecuencia de cada una de esas partículas de luz.
Cap 13:Maquetación 1  06/10/2010  03:36 a.m.  Página 159

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