¿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 esperando en la fuente viajará desde la fuente hasta el drenaje del transistor y saldrá por 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 positivo-negativo-positivo, llamado PNP, o negativo-positivo-negativo, llamado NPN. Estas piezas, llamadas colector, emisor y base, se fusionan, lo que esencialmente crea un diodo con dos ánodos o dos cátodos.

Si una señal eléctrica está 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 entrara en la base del transistor, altera la carga eléctrica de la base. Este cambio de carga enciende el transistor y la señal del colector pasa a través del transistor y sale de su emisor para ser utilizada 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 un terminal, llamado 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, llamado FET de canal n, o será positiva en ambos, llamado FET de canal p. En cualquier caso, el cuerpo de FET llevará una carga opuesta a la fuente y drenará.

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

Si el FET es un dispositivo de tipo canal n, ya sea que no haya 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 de encendido. La carga de la puerta comenzará a extraer electrones del cuerpo del FET, esencialmente creando un campo llamado canal conductor.
Si el voltaje en la puerta es lo suficientemente fuerte, un punto denominado 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 fuera del drenaje del transistor. Si luego se baja el voltaje en la puerta por debajo de su umbral, el campo a través de la puerta y el cuerpo del FET colapsará instantáneamente, llevándose el canal conductor consigo y devolviendo el FET a un estado apagado.

Los FET son muy sensibles a los voltajes de umbral de sus puertas. Usar un voltaje de puerta que sea 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 de lo que es 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 microprocesadores y circuitos integrados digitales, y son el transistor de elección para su uso en las CPU de las computadoras modernas.