transistor de paso

Un transistor de paso es un transistor utilizado para conmutar o controlar el flujo de un voltaje de señal entre dos nodos en un circuito, en lugar de conmutar corriente hacia o desde un riel de fuente de alimentación. En lugar de conectar una carga a tierra o al riel positivo, el transistor de paso se encuentra en serie con la propia trayectoria de la señal, abriendo y cerrando la conexión entre dos puntos que ya están en algún nivel de voltaje intermedio. Esta distinción es importante porque el transistor no necesita manejar la corriente de suministro completa; solo transporta la corriente de la señal, y tanto su fuente como su drenaje (o colector y emisor) se encuentran en niveles lógicos en lugar de potenciales de suministro.

Los transistores de paso aparecen comúnmente en multiplexores, compuertas de transmisión y circuitos de cambio de nivel. Un MOSFET de canal N de modo de mejora a menudo sirve como transistor de paso para pasar niveles lógicos bajos, mientras que un dispositivo de canal P pasa mejor los niveles lógicos altos. Para una verdadera conmutación bidireccional, los diseñadores los emparejan como una compuerta de transmisión o un interruptor CMOS, donde un transistor NMOS y PMOS funcionan en paralelo con señales de compuerta complementarias. La resistencia de encendido del transistor determina qué tan rápido se asienta la señal; los MOSFET modernos con anchos de compuerta de varios micrómetros hasta decenas de micrómetros pueden lograr resistencias de encendido en el rango de decenas a miles de ohmios.

Modos de falla comunes y compensaciones de diseño

La principal limitación de un transistor de paso simple es que exhibe caídas de voltaje de umbral. Cuando un transistor NMOS pasa una señal alta, el voltaje de salida se reduce en un voltaje de umbral (típicamente de 0.4 a 0.7 voltios); el transistor no puede llevar la salida completamente al riel de suministro. Los transistores PMOS se reducen de manera similar al pasar voltajes bajos. Esta pérdida degrada los márgenes lógicos, especialmente en cadenas largas de transistores de paso, y obliga a los diseñadores a usar compuertas de transmisión o unidades de compuerta amplificadas en aplicaciones de precisión. La corriente de fuga a través de un transistor de paso no conductor también puede corromper las cargas almacenadas en los nodos capacitivos.

El término 'transistor de paso' surge de su función: el transistor simplemente pasa un voltaje o señal de un lado a otro cuando está habilitado, sin crear una nueva referencia de voltaje. Esto contrasta con los reguladores de paso en serie o los diodos de compuerta de paso, que cumplen funciones reguladoras o protectoras. La arquitectura del transistor de paso forma la base de las celdas de RAM estática, donde las compuertas de transmisión mantienen datos en capacitores, y aparece en multiplexores analógicos y matrices de conmutación de barra cruzada donde el objetivo es el enrutamiento de señal transparente y de baja distorsión en lugar de la inversión lógica o la amplificación de corriente.