El Transistor Bipolar o BJT
Transistor NPN
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Transistor PNP
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El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser
de germanio o silicio.
Existen dos tipos transistores: el NPN y el
PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve
en el gráfico de cada tipo de transistor.
El transistor es un dispositivo de 3
patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo
siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.
El transistor es un amplificador de
corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de
sus patillas (base), el entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un
factor que se llama amplificación. Este factor se llama b (beta) y es un dato propio de
cada transistor.
Entonces:
- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de
amplificación) por Ib (corriente que pasa por la patilla base).
- Ic = ß * Ib
- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, sólo
que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, o
viceversa.
Según la fórmula anterior las corrientes
no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y
la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.
En el segundo gráfico las corrientes de
base (Ib) son ejemplos para poder entender que a mas corriente la curva es mas alta
Regiones operativas del
transistor
Región de corte: Un
transistor esta en corte cuando:
corriente de colector = corriente de
emisor = 0, (Ic = Ie = 0)
En este caso el voltaje entre el colector y
el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (como no hay
corriente circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso
normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)
Región de
saturación: Un transistor está saturado cuando:
corriente de colector = corriente de emisor
= corriente máxima, (Ic = Ie = I máxima)
En este caso la magnitud de la corriente
depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el
colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta
cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente
de colector ß veces más grande. (recordar que Ic = ß * Ib)
Región activa:
Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte
entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente
de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de ß (ganacia de
corriente de un amplificador, es un dato del fabricante) y de las resistencias que hayan
conectadas en el colector y emisor). Esta región es la mas importante si lo que se desea
es utilizar el transistor como un amplificador.
Configuraciones: Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con
transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor
para cierto tipo de aplicación. y se dice que el transistor no está conduciendo.
Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0)
- Emisor común
- Colector común
- Base común
Nota:
Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como
tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada
a los circuitos hechos con transistores.
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Encapsulados de los transistores
Los transistores vienen en muchas
presentaciones o encapsulados y estos vienen ligado al tipo de aplicación en que se les
va a utilizar. Cada transistor tiene impreso en el cuerpo del mismo, el tipo de transistor
que es, siendo así muy fácil poder encontrar sus características técnicas en un manual
como el ECG o NTE. En estos manuales también se pueden encontrar transistores de
características similares o muy parecidas a los que se los llama "equivalentes"
Entre los encapsulados están: (hay más)
- El TO-92:
Este transistor pequeño es muy utilizado para la amplificación de pequeñas señales. La
asignación de patitas (emisor - base - colector) no está estandarizado, por lo que
es necesario a veces recurrir a los manuales de equivalencias para obtener estos datos.
- El TO-18:
Es un poco más grande que el encapsulado TO-92, pero es metálico. En la carcaza hay un
pequeño saliente que indica que la patita más cercana es el emisor. Para saber la
configuración de patitas es necesario a veces recurrir a los manuales de equivalencias.
- El TO-39:
tiene le mismo aspecto que es TO-92, pero es mas grande. Al igual que el anterior tiene
una saliente que indica la cercanía del emisor, pero también tiene la patita del
colector pegado a la carcaza, para efectos de disipación de calor. (ver el gráfico en la
parte inferior de la página)
- El TO-126:
Se utiliza mucho en aplicaciones de pequeña a mediana potencia. Puede o no utilizar
disipador dependiendo de la aplicación en se este utilizando. Se fija al disipador por
medio de un tornillo aislado en el centro del transistor. Se debe utilizar una mica
aislante
- El TO-220:
Se utiliza en aplicaciones en que se deba de disipar potencia algo menor que con el
transistor TO-3, y al igual que el TO-126 debe utilizar una mica aislante si va a utilizar
disipador, fijado por un tornillo debidamente aislado.
- El TO-3:
este encapsulado se utiliza en transistores de gran potencia. Como se puede ver en el
gráfico es de gran tamaño debido a que tiene que disipar bastante calor. Está fabricado
de metal y es muy normal ponerle un "disipador" para liberar la energía
que este genera en calor. Este disipador no tiene un contacto directo con el cuerpo del
transistor, pues este estaría conectado directamente con el colector del transistor (ver
siguiente párrafo). Para evitar el contacto se pone una mica para que sirva de aislante y
a la vez de buen conductor térmico. El disipador de fija al transistor con ayuda de
tornillos adecuadamente aislados que se introducen el los orificios que estos tienen. (ver
figura)
En el transistor con encapsulado TO-3 el
colector esta directamente conectado al cuerpo del mismo (carcaza), pudiendo verse que
sólo tiene dos pines o patitas. Estas patitas no están en el centro del transistor sino
que ligeramente a un lado y si se pone el transistor como se muestra en la figura, al lado
izquierdo estará el emisor y la derecha la base.
Gráficos de los diferente encapsulados de
transistores (no son todos)
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TO-92
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TO-18
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TO-39
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| TO-126 |
TO-220 |
TO-3 |
08/05
Como
probar diodos y transistores (método tradicional)
Como probar un diodo.
Poder determinar si un diodo está en buen
estado o no es muy importante en la vida de un técnico en electrónica, pues esto le
permitirá poner a funcionar correctamente un artículo electrónico. Pero no sólo son
los técnicos los que necesitan saberlo. En el caso del aficionado que está implementando
un circuito o revisando un proyecto, es indispensable saber en que estado se encuentran
los componentes que utiliza.
Hoy en día existen multímetros (VOM)
digitales que permiten probar con mucha facilidad un diodo, pues ya vienen con esta
alternativa listos de fábrica.
El caso que se presenta aquí es el método típico de medición de un diodo con un tester
analógico (el que tiene una aguja)
Para empezar, se coloca el selector para medir resistencias (ohmios / ohms), sin importar
de momento la escala.
Se realizan las dos pruebas siguientes:
- Se coloca el cable de color rojo en
el ánodo de diodo (el lado de diodo que no tiene la franja) y el cable de color negro en
el cátodo (este lado tiene la franja), el propósito es que el multímetro inyecte una
corriente en el diodo (esto es lo que hace cuando mide resistencias). Si la resistencia
que se lee es baja indica que el diodo, cuando está polarizado en directo funciona bien y
circula corriente a través de él (como debe de ser). Si esta resistencia es muy alta,
puede ser síntoma de que el diodo está "abierto" y deba de reemplazarlo.
- Se coloca el cable de color rojo en
el cátodo y el cable negro en el ánodo. En este caso como en anterior el propósito es
hacer circular corriente a través del diodo, pero ahora en sentido opuesto a la flecha de
este. Si la resistencia leída es muy alta, esto nos indica que el diodo se comporta como
se esperaba, pues un diodo polarizado en inverso casi no conduce corriente. Si esta
resistencia es muy baja podría significar que el diodo esta en "corto" y deba
de reemplazarlo.
Nota:
- El cable rojo debe ir conectado al terminal del mismo color en el multímetro
- El cable negro debe ir conectado al terminal del mismo color en el multímetro (el
común/ common)
Como probar un transistor
Para probar transistores hay que analizar
un circuito equivalente de este, en el que se puede utilizar lo aprendido al probar
diodos. Ver la siguiente figura.
Se puede ver que los circuitos equivalentes de
los transistores bipolares NPN y PNP están compuestos por diodos y se puede seguir la
misma técnica que se sigue al probar diodos comunes. La prueba se realiza entre el
terminal de la base (B) y el terminal E y C. Los métodos a seguir en el transistor
NPN y PNP son opuestos. Al igual que con el diodo si uno de estos "diodos del
equivalentes del transistor" no funcionan cono se espera hay que cambiar el
transistor.
Nota: Aunque este método es muy confiable (99 % de los casos), hay casos en que, por
las características del diodo o el transistor, esto no se cumple. Para efectos prácticos se sugiere tomarlo como confiable en un
100%
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