¿Qué es un drenaje de transistores?

Un drenaje de transistor es parte de un transistor de efecto de campo, comúnmente llamado FET, y el equivalente del emisor en un transistor semiconductor estándar. Un FET tiene cuatro componentes básicos y terminales correspondientes llamados puerta, fuente, cuerpo y drenaje. Cuando existe un voltaje de control en la puerta y el cuerpo del FET, cualquier señal eléctrica que espere en la fuente viajará desde la fuente al drenaje del transistor y saldrá de la terminal del drenaje. Por lo tanto, un drenaje de transistor puede referirse al componente de salida de un transistor de efecto de campo o al terminal que conecta el componente a otros circuitos.

Si bien los transistores de efecto de campo realizan funciones similares a los transistores de tipo de unión estándar, la forma en que realizan esas funciones es muy diferente. Un transistor regular está hecho de tres piezas de material que llevan una carga estática alterna, ya sea positiva-negativa-positiva, llamada PNP, o negativa-positiva-negativa, llamada NPN. Estas piezas, llamadas colector, emisor y base, se fusionan, lo que esencialmente crea un diodo con dos ánodos o dos cátodos.

Si hay una señal eléctrica esperando en el colector del transistor y no hay voltaje en la base, se dice que el transistor está apagado y no conduce una señal eléctrica. Si el voltaje entra en la base del transistor, altera la carga eléctrica de la base. Este cambio de carga enciende el transistor y la señal del colector se conduce a través del transistor y sale de su emisor para ser utilizado por otros circuitos electrónicos.

Los transistores de efecto de campo operan con un principio completamente diferente. Un FET se compone de cuatro piezas de material, cada una con una terminal, llamada fuente, compuerta, drenaje y cuerpo. De estos cuatro, solo la fuente, el drenaje y el cuerpo llevan una carga estática. O esta carga será negativa en la fuente y el drenaje, llamada FET de canal n, o será positiva en ambas, llamada FET de canal p. En cualquier caso, el cuerpo de FET llevará una carga opuesta a la fuente y se drenará.

Estas cuatro piezas se ensamblan en un orden que también es diferente al de los transistores estándar. La fuente y el drenaje se fusionarán a cada extremo del cuerpo. La compuerta se fusiona con la fuente y se drena, uniéndolos pero sin entrar en contacto directo con el cuerpo del transistor. En cambio, la puerta se establece paralela y a una distancia específica del cuerpo.

Si el FET es un dispositivo de tipo n-canal, no hay voltaje o un voltaje negativo conectado entre la fuente y el drenaje cambiará el FET a un estado apagado, y no conducirá una señal entre la fuente y el drenaje. Con el cuerpo del FET cargado, colocar un voltaje positivo en la puerta del FET lo cambiará a un estado encendido. La carga de la compuerta comenzará a extraer electrones del cuerpo del FET, creando esencialmente un campo llamado canal conductor.

Si el voltaje en la puerta es lo suficientemente fuerte, un punto conocido como su voltaje umbral, el canal conductor puede formarse completamente. Una vez que el canal conductor se forma completamente, el voltaje en la fuente del FET podrá conducir su señal a través del canal conductor hacia y desde el drenaje del transistor. Si el voltaje en la puerta se baja por debajo de su umbral, el campo a través de la puerta y el cuerpo del FET colapsará instantáneamente, tomando el canal conductor junto con él y devolviendo el FET a un estado apagado.

Los FET son muy sensibles a los voltajes de umbral de puerta. El uso de un voltaje de compuerta que es solo un poco más alto de lo requerido, y luego bajarlo solo un poco, encenderá y apagará el FET muy rápidamente. Como resultado, variar el voltaje de la compuerta solo ligeramente a una frecuencia muy alta puede apagar y encender el FET a velocidades mucho más rápidas y con voltajes mucho más pequeños que lo posible con un transistor estándar. Las velocidades a las que los FET pueden cambiar los convierten en los transistores ideales para circuitos digitales de alta velocidad. Encuentran un uso extenso en dispositivos tales como circuitos integrados digitales y microprocesadores, y son el transistor de elección para usar en CPU de computadoras modernas.