Así es como lo veo, espero que añada algo útil a la discusión:
SEMICONDUCTORES, DIODOS Y TRANSISTORES
ELECTRONES Y AGUJEROS
Imaginemos una hilera de centavos colocados en una línea, tocándose, a lo largo de una mesa. Mueva el centavo del extremo derecho una anchura de un centavo hacia la derecha, dejando un espacio. Luego siga moviendo el centavo a la izquierda del espacio hacia adentro. A medida que avanza, todos los centavos se han movido a la derecha, y el espacio se ha movido a través de la mesa hacia la izquierda. Ahora imagine los centavos como electrones, y puede ver cómo los electrones moviéndose en una dirección a través de un semiconductor hacen que los agujeros se muevan en sentido opuesto.
Para ampliar la analogía, podríamos usar pequeñas pilas de centavos, por lo que muchos deben moverse hacia la derecha antes de que un agujero se mueva hacia la izquierda. O podríamos tener unos pocos centavos y mucho espacio para que los agujeros viajen fácilmente mientras los centavos dispersos se mueven a través de los espacios anchos. Estos dos casos modelan las dos formas de Silicio dopado, muchos electrones agregados y tenemos tipo N, muchos agujeros (electrones eliminados) y tenemos tipo P. Los tipos se logran mezclando (dopando) el Silicio con pequeñas cantidades de otros metales.
Con los electrones teniendo que luchar a través de los átomos de un semiconductor, su resistividad es relativamente alta. Los primeros semiconductores usaban Germanio, pero, excepto para casos especiales, hoy en día el Silicio es la elección universal.
El alambre de cobre se puede visualizar como teniendo grandes pilas de electrones de centavos, todos juntos, por lo que una corriente es el movimiento de los pocos centavos en la parte superior de las pilas, no se producen agujeros en absoluto. Con tantos disponibles para la corriente, la resistividad, como sabemos, es baja.
DIODOS
El diodo de semiconductor más común (hay otros tipos especializados) tiene una unión entre el tipo N y el tipo P. Si se aplica un voltaje al diodo, positivo en el extremo tipo N y negativo en el otro, todos los electrones son atraídos hacia el extremo positivo, dejando agujeros en el extremo negativo. Con apenas electrones en el medio, casi no puede fluir corriente. El diodo está "polarizado en inversa".
Cuando se aplica el voltaje en la dirección opuesta, negativo en el extremo tipo N y positivo en el tipo P, los electrones son atraídos al medio y pueden cruzar para cancelar los agujeros en el tipo P, y fluir hacia afuera en el cable de conexión. En el otro extremo, con voltaje negativo, los electrones son repelidos hacia el medio del diodo, para ser reemplazados por los que inundan el cable, por lo que en general puede fluir fácilmente una corriente: el diodo está polarizado en directa.
Las conexiones a un diodo se llaman "Ánodo", que es el extremo positivo cuando el diodo está polarizado en directa, y el "Cátodo", que es el extremo negativo. Recuerdo estos por analogía con los mismos términos para las válvulas, que necesitan un alto voltaje positivo (H.T. por "Alta Tensión" - mantén tus dedos lejos) en el ánodo para que la corriente fluya. Una buena mnemotecnia para la polaridad de un diodo polarizado en directa podría ser PPNN: "Positivo, P-type, N-type, Negativo".
Un diodo varactor aprovecha el hecho de que dos áreas de carga separadas, positiva y negativa, forman un condensador rudimentario. Por lo tanto, se fabrican diodos especialmente diseñados para aprovechar esto, cuando están polarizados en inversa. El voltaje aplicado separa las cargas, formando una "capa de agotamiento" entre los contactos. Aumentar el voltaje inverso aplicado hace que esta capa sea más gruesa, reduciendo así la capacidad, y viceversa. Los diodos varactor se utilizan comúnmente en circuitos sintonizados para variar la frecuencia, reemplazando a los condensadores de paletas que se utilizaban en la época de las válvulas.
TRANSISTORES BIPOLARES
Un transistor bipolar es uno cuyo funcionamiento depende tanto de los electrones como de los agujeros. Consta de dos diodos de conexión inversa compartiendo una capa central común. Uno de los terminales exteriores es el Colector C y el otro es el Emisor E. La conexión central es la Base B, y forma parte de los diodos CB y BE. Así que tenemos un sándwich de tres capas. En uso normal, el diodo entre C y B está polarizado en inversa, por lo que, sin la presencia del diodo BE y su efecto, no fluiría corriente, porque todos los electrones son atraídos hacia un extremo de la sección CB, y los agujeros al otro extremo, como en un diodo, por el voltaje aplicado.
El diodo BE está polarizado en directa, por lo que puede fluir corriente y el circuito externo está configurado para limitar esto a un valor bastante pequeño, pero aún así hay muchos agujeros y electrones que fluyen a través de la Base y el Emisor.
Ahora la parte inteligente. La conexión común de los diodos CB y BE en la Base es muy delgada, por lo que la avalancha de electrones y agujeros en la parte BE reemplaza a los que el voltaje inverso del Colector ha alejado, y ahora puede fluir corriente a través de este diodo CB en la dirección inversa, y luego a través de la unión BE polarizada en directa hacia el Emisor y hacia el circuito externo.
Creo que es obvio que no se puede hacer un transistor soldando dos diodos en sentido contrario, la acción requiere esa compartición íntima de la capa delgada dentro del Silicio.
La corriente del Colector depende de que haya una corriente de Base fluyendo, y el transistor está diseñado de tal manera que una pequeña corriente en el diodo BE allana el camino para una corriente mucho mayor en la unión CB. Así que tenemos una amplificación de corriente. Utilizando caídas de voltaje a través de resistencias externas, esto se puede convertir en amplificación de voltaje.
Estos transistores se llaman "bipolares" porque efectivamente tienen dos uniones.
He evitado mencionar el tipo de material en los diodos CB y BE, las ideas son las mismas para ambos, y podemos tener NPN o PNP como las capas posibles. La flecha, en el emisor, en el símbolo, que muestra la dirección de la corriente del Colector convencional (la opuesta al flujo de electrones), apunta en dirección al lado negativo del voltaje CE aplicado, así que la corriente está "fuera de P o en N en el emisor".
TRANSISTORES DE EEFECTO DE CAMPO, o FETs
Existen muchos diseños diferentes de FET, y esta es una mirada muy simplista a su principio básico.
Estos son transistores "unipolares", aunque el término no se utiliza con frecuencia, porque su funcionamiento depende solo de los electrones y campos eléctricos, no de agujeros.
Aquí tenemos un solo bloque de silicio dopado, el "canal", con protuberancias del tipo opuesto en los lados, o como un anillo circundante. Así que tenemos solo una unión de diodos, que se llama compuerta G, entre las protuberancias o anillo y el canal. El canal actúa como una resistencia, con una corriente fluyendo a través de un extremo, la fuente S, al otro, el Dreno D. La unión entre la compuerta y el canal está polarizada en inversa, por lo que no fluye corriente, pero se establece un campo eléctrico que atrae cargas, electrones o agujeros, a los lados del canal, dejando menos disponibles para la corriente SD. Así que tenemos la corriente SD controlada por el voltaje en la compuerta.
Nótese que este es un dispositivo controlado por voltaje, virtualmente no fluye corriente hacia o desde la Compuerta. Piense en la ley de Ohm: Resistencia = Volts/Amperios, y vemos que una corriente muy baja significa una Resistencia muy alta, por lo que se dice que el FET tiene una impedancia de entrada muy alta, su principal ventaja sobre Bi-Polar, donde, en contraste, se necesita poco voltaje para enviar la corriente a través de la base, dándole una baja impedancia de entrada.
