Índice -Qué es un transistor, para que sirve -Corte y saturación -Modos de uso: conmutación, amplificación -Uso de disipadores -Curva característica -Datos importantes de un transistor -Configuración de un transistor -Conocer los datos de un transistor -im!olos utili"ados para los transistores -#ipos de transistor $ipolar %$' %npn y pnp' Uniunión %U' (fecto de campo %)(#' Mosfet Darlington )ototransistor -Cómo compro!ar un transistor *incón de la #(+* nalógico y Digital
Que es un transistor, para que sirve Un transistor es un componente electrónico de tres terminales, al que se le aplican peque.as variaciones de corriente, y devuelve esas mismas variaciones de corriente ampliadas/ (s decir decir,, tra!a0a tra!a0a como una v1lvula, pero adem1s con efecto amplificador amplificador//
Cuatro tipos distintos de transistores de los muc2os que e3isten
(n el siguiente di!u0o vemos cómo un transistor est1 formado por tres cristales/ Cada uno de ellos da lugar a un terminal cuya denominación cam!ia seg4n el tipo de transistor transistor//
(n el e0emplo e0 emplo de transistor del sím!olo anterior, anterior, la corriente ingresaría por el emisor y circularía 2asta el colector co lector//// siempre y cuando en la !ase 2aya aplicada una tensión ligeramente positiva respecto del emisor !a0o a la derec2a, en la imagen anterior, anterior, vemos vemos el concepto
5encapsulado5, así como cuatro encapsulados distintos/ (l encapsulado es la envoltura utili"ada para contener a los tres cristales que componen al transistor/ 6ay muc2os tipo de encapsulado, cada uno con un orden o disposición de terminales distinto/ (l encapsulado puede ser de pl1stico, cer1mico, met1lico///
Corte y saturación Una ve" polari"ado un transistor, cuanto mas alta sea la tensión !ase-emisor, tanto mayor ser1 la conducción, y así 2asta llegar al estado conocido como saturación: (l transistor conduce al m13imo/ Cuando por el contrario la tensión !aseemisor !a0a de cierto nivel, la corriente cesa completamente: e dice entonces que el transistor est1 en estado de 5corte5/ (ntre esos dos estados e3tremos, un transistor puede conducir en mayor o menor medida/
Modos de uso: conmutación, amplificación Un transistor puede tra!a0ar en dos modos: 7' Conmutación: l transistor se le 2ace tra!a0ar manteniéndolo en uno de sus dos estados e3tremos: Corte o saturación/ 8o 2ay estados intermedios/ (sto tiene m4ltiples aplicaciones, por e0emplo, almacenar información en formato digital, lo cual es la !ase de la inform1tica/ Un transistor puede significar un !it, que estar1 al valor !inario 595 o 575 seg4n este en corte o en saturación/ (s necesario que 2aya una diferencia clara entre am!os estados para que no puedan confundirse/ (n la pr1ctica, un transistor en corte o en saturación supone una diferencia de varios voltios que no de0a lugar a dudas/ (sta manera de 2acer tra!a0ar al transistor en la modalidad
de 5todo5 o 5nada5 tam!ién es 4til para fi0ar dos estados posi!les en numerosas aplicaciones en donde no se permite un estado intermedio, por e0emplo, en un control de alum!rado p4!lico donde, seg4n sea de día o de noc2e, las luces se apagan o se encienden, no se mantienen a media lu" si 2ay penum!ra/ (l siguiente circuito se monta y pone a prue!a en el vídeo, en el minuto 77:;, compro!ando que funciona satisfactoriamente/
(n el circuito anterior, un 2ec2o que se.alo en el vídeo y del que 2a!lo aquí tam!ién es relativo al condenador C= de >9?f/ upongamos que es de noc2e, este circuito est1 activado alimentando al alum!rado/ @ 2ay una tormenta/ Un rel1mpago es captado por la AD* y provoca el apagado moment1neo de las luces/ (sto resulta molesto/ Aa función de C= es evitarlo: Cuando llega a la !ase de #7 un impulso proveniente de la patilla B de
!reve %rel1mpago' es a!sor!ido por C= impidiendo que llegue a #7/ ólo si el impulso tiene la duración suficiente llenar1 %cargar1' a C= y entonces si: actuar1 so!re la !ase de #7 provocando la orden de apagado de las luces/ #am!ién tra!a0an los transistores en modo conmutación para numerosos circuitos por e0emplo: +sciladores, que son la !ase de los circuitos conocidos como 5relo0es5/ Aos 2ay que generan onda senoidal, diente de sierra u onda cuadrada/ (stos 4ltimos son un e0emplo en donde el transistor de!e pasar de la conducción a la no conducción de forma r1pida %conmutación' para poder formar una onda cuadrada/ ' mplificación: quí se 2ace tra!a0ar al transistor de forma continua, recorriendo su curva de forma progresiva/ (sta modalidad es la utili"ada por e3celencia en el mundo de las telecomunicaciones, donde es necesario aumentar el valor de tensión yo intensidad de se.ales eléctricas/ #am!ién se monta en proto!oard este circuito para pro!arlo, en el minuto 7:; del vídeo:
Sencillo amplificador transistorizado de dos etapas
Uso de disipadores. El problema del calor. Como consecuencia de la corriente que recorre al transistor, se genera calor/ (n los transistores mas peque.os el propio transistor puede vérselas para disipar ese calor y que la temperatura no su!a peligrosamente/ 8o se puede decir lo mismo de los transistores que tienen que mane0ar cierta potencia/ u tama.o, o me0or dic2o, su superficie no permiten evacuar el calor al ritmo que se genera, y el transistor se destruye en un corto pla"o de tiempo, a veces de menos de un segundo/ Eara evitar esto, se utili"an disipadores o radiadores/ on pie"as de forma y tama.o variado, normalmente de aluminio, que se fi0an al transistor y que permiten una transferencia efica" del calor generado, normalmente al aire circundante/ (n la foto siguiente se muestran unos cuantos disipadores/
(stos disipadores se fi0an al transistor a veces con tornillo y tuerca, a veces con un clip que lo presiona/ (n todos los casos es recomenda!le usar pasta térmica para asegurar un !uen contacto térmico entre el transistor y el disipador/ (l formato de 0eringuilla es !astante pr1ctico y te durar1 a.os/
Easta térmica en formato 0eringuilla, para semiconductores y disipadores
Curva característica Un transistor tiene no una sino varias curvas características que relacionan tensión e intensidad en cada uno de sus tres terminales/ #am!ién 2ay curvas para la ganancia %amplificación', curvas para la temperatura/// on tantos datos que no pueden incluirse en una sola gr1fica/ 8ormalmente tendremos mas que suficiente con conocer algunos datos numéricos sencillos tipo 5tensión m13ima soporta!le entre colector y emisor, o corriente m13ima que puede circular por la !ase///5/ i fuese necesario consultar alguna curva, se puede ver en la 2o0a de especificaciones %datas2eet' correspondiente/
Curva característica de un transistor relacionando tres varia!les:
7 #ensión emisor-colector,
atos importantes de un transistor i estamos dise.ando alg4n circuito, para la gran mayoría de aplicaciones nos ser1 suficiente con conocer estas características: - Configuración de los terminales del transistor - Aa tensión m13ima soporta!le entre colector y emisor -
Confi!uración de un transistor
Un transistor puede conectarse siguiendo uno de estos tres esquemas:
Aas tres configuraciones de un transistor
Conocer los datos de un transistor. "o#a de especificaciones $ata%&eet' iempre que necesitemos conocer alguna característica no sólo de un transistor sino de cualquier semiconductor %diodo, diac, triac, tiristor,
%ímbolos utili(ados para los transistores en los esquemas Aa ta!la siguiente contiene los sím!olos utili"ados en los esquemas para representar a la mayoría de tipos de transistor/
ím!olos utili"ados en los esquemas para los transistores
) *ipos de transistor +' ipolar $-*'
Transistor bipolar. Símbolo y transistor real TIP31C
#ransistor de unión !ipolar, es uno de los primeros tipos de transistor, a4n en pleno uso y es el mas sencillo/ Consisten en tres cristales con una configuración 8E8 o E8E lo que da dos nuevos su!tipos de transistor/ Aa !ase es siempre el cristal central/ (s un transistor 5multiuso5/ e utili"a para pr1cticamente todas las aplicaciones, aunque cuando las e3igencias son altas, se opta por emplear un tipo de transistor mas específico/ ' Uniunión $U-*'
#ransistor Uniunión %U'
on transistores que nos recuerdan una característica del diodo t4nel: #ienen una "ona de resistencia negativa, lo que los 2ace especialmente indicados para circuitos de conmutación/ Muy utili"ados para go!ernar tiristores y triacs/
/' *ransistor de Efecto de Campo. 0E*
#ransistor de (fecto de Campo %)(#'
Mientras que los transistores !ipolares se dividían en 8E8 y E8E, los )(# o transistores de efecto de campo pueden ser de canal 8 o de canal E/ Una diferencia importante de los )(# frente a los !ipolares es que su impedancia de entrada es muc2o mas alta, su consumo es muy reducido/ us terminales no se denominan igual y tienen esta equivalencia con el !ipolar: (misor - ource %)uente', se utili"a la letra $ase - Fate %Euerta', letra F Colector - Drain %Drenador', letra D
(stos transistores, por sus propiedades, son ampliamente utili"ados en electrónica digital y forman parte -agrupados en gran n4mero- de circuitos integrados/ 6oy día se construyen transistores )(# de tama.o microscópico de sólo unos pocos nanómetros de tama.o, de modo que 2ay circuitos integrados que contienen mas de mil millones de esos transistores/
1' *ransistor M2%0E*
#ransistor M+)(#/ ím!olo y e0emplar real %<*)G'
(n este modelo, el terminal D %Drenador' tam!ién es la aleta refrigeradora
Aos M+)(# son utili"ados en circuitos de conmutacion, en aplicaciones de potencia y forman parte de fuentes de alimentación, inversores, control de motores/// Aos mosfet pueden ser de tipo enriquecimiento o agotamiento/ su ve", cada uno de esos tipos pueden ser del su!tipo Canal 8 o Canal E/ 1' arlin!ton
#ransistor tipo Darlington
(ste tipo consiste en dos transistores !ipolares montados dentro de un mismo componente, de modo que parece U8 transistor, pero realmente son dos/ Aa característica principal es su alta ganancia, que es el producto de la ganancia de cada uno de los dos transistores que lo componen/ i cada uno de ellos tiene una ganancia de -digamos- >9, la ganancia del con0unto sería >9 3 >9 H /I99/ (n la pr1ctica, esta ganancia resulta ser inferior/ e utili"an en aplicaciones donde la ganancia de!e ser alta, permitiendo grandes variaciones de corriente por medio de peque.as variaciones en la !ase del primer transistor/ #ienen el inconveniente de que la tensión emisor !ase que 2ay que superar para entrar en conducción, que en un transistor 4nico es de 9/> voltios, en un darlington es la suma de am!os transistores, es decir, 7/ voltios/ 3' 0ototransistor
)ototransistor
#ienen una ventana con una peque.a lente por donde capta la lu"/ (sa lu" 2ace el papel de electrodo !ase, de modo que el electrodo real de la !ase suele de0arse al aire, sin conectar/
transistor com4n/ Eero tam!ién puede ignorarse esa característica de ser sensi!le a la lu" y polari"ar su !ase como en un transistor com4n: (ntonces se comporta como un transistor $ normal/ veces se usa de forma mi3ta: e le somete a iluminación pero tam!ién se polari"a su !ase para aumentar su sensi!ilidad en caso de que la iluminación sea escasa/ Un transistor recuerda a un fotodiodo, pero con la característica a.adida de la amplificación %ganancia' propia de un transistor que un diodo no tiene/
Cómo comprobar un transistor M(D<* U8 #*8<#+* $
en que 2agamos las medidas/ 7/' 2ora colocamos la otra punta del tester en la !ase/ *epetir am!as medidas %!ase-emisor y !ase-colector'/ De!emos o!tener un valor de resistencia infinito %o muy alto, de Jo2ms'/ i en el paso 7/=' o!tuvimos infinito, a2ora o!tendremos un valor alto, o viceversa/ Eara estar completamente seguros, 2aremos otra medida: 7/;' Mediremos la resistencia entre colector-emisor, dos veces, cam!iando el orden de las puntas de prue!a del tester/ De!e dar infinito en am!os casos/ i en alguna de las medidas anteriores o!tenemos un valor cero o cercano a cero o2ms, es que el transistor est1 cru"ado %cortocircuitado' y ser1 inservi!le/ ' )orma alternativa de medir un transistor !ipolar: Usando el "ócalo que algunos tester llevan para medir transistores/ provec2aremos las prestaciones de los multímetros modernos: Muc2os llevan un "ócalo para 5pinc2ar5 transistores y el propio tester te dice de una sola ve" y sin tener que estarK2aciendo medidas ni cam!iando las puntas de prue!a, si el transistor est1 !ien o no y adem1s proporciona un dato 4til: Aa ganancia del transistor/ i dic2a ganancia se sale de un margen correcto el transistor estar1 mal/ Eor supuesto, tendremos que conocer la u!icación de los terminales: emisor, !ase y colector/ i es necesario, consultaremos la 2o0a de especificaciones/ M(D<* U8 #*8<#+* M+)(#: De!ido a que un mosfet funciona de manera distinta a un !ipolar, el sistema anterior no nos sirve/ 6ay varias formas de pro!ar un M+)(#, mi preferida es usar una pila o fuente de
7L y una lamparita de incandescencia de 7v ayud1ndonos de unos peque.os ca!les con pin"as de caim1n/ Eonemos la pila, la lamparita y el mosfet en serie seg4n el siguiente di!u0o/
Monta0e con 7 volts y lamparita de 7 volts para pro!ar M+)(#
6ay que identificar los terminales del mosfet: source, drain y gate/ *espetaremos las polaridades aplicando el positivo al drain y el negativo al source/ Aa prue!a consiste en: 7' Comunicar el gate con el drenador/ Aa !om!illa de!e encenderse aunque de0emos de 2acer contacto entre gatedrenador/ ' Comunicar gate con source: Aa !om!illa de!e apagarse aunque de0emos de 2acer contacto gate-source
4incón de la *E24Í5 5naló!ico y i!ital os formas distintas de mane#ar y !uardar la información Cómo guardar la informaciónN Centrémonos por e0emplo, en el sonido/ Cuando un o!0eto vi!ra: Aas cuerdas de una guitarra, la lengOeta de un instrumento de viento, las cuerdas vocales de una persona, ese o!0eto al vi!rar despla"a a las partículas del medio que lo rodea y las 2ace vi!rar al comp1s del o!0eto que vi!ra/ (se movimiento se despla"a esfericamente en el medio/ 8ormalmente el aire/
Erocesamiento 8APF
i representamos en un par de e0es el movimiento de cada partícula de aire, veremos que seg4n avan"a el tiempo %e0e ', la partícula reali"a un despla"amiento oscilante %e0e @',
con una frecuencia, una intensidad y un con0unto de armónicos %tim!re' que caracteri"an a cada sonido y que sigue fielmente el patrón de vi!ración del o!0eto que origina el sonido/ 6uardar un sonido en formato analó!ico. E#emplo: isco de vinilo Aa e3presión 5analógico5 viene de 5analogía5/ Aa información se guarda siguiendo una analogía con la forma en que se manifiesta dic2a información/ (n un disco de vinilo, los surcos tienen la misma forma que la representación gr1fica del sonido/ i de0amos la agu0a del 5picR-up5 so!re el disco y lo 2acemos girar podremos escuc2ar el sonido proveniente de la agu0a incluso sin encender el equipo/ Aa información de ese sonido %una canción' se 2a guardado de forma 8SA+F, similar, equivalente a la forma de onda de ese sonido/ +tra forma analógica de guardar sonido muy utili"ada es la cinta magnética/ quí, a la 2ora de gra!ar sonido en esa cinta, las partículas magnéticas de dic2a cinta se orientan siguiendo el patrón del sonido, por medio de una ca!e"a gra!adora/ Eara reproducir esa información se usa otra ca!e"a lectora que en contacto con la cinta 5lee5 o detecta no solo la orientación de las partículas magnéticas sino tam!ién su intensidad de imantación/ (sto tam!ién est1 su0eto a ruido, a degradación de la información/ Eor e0emplo: i el motor que arrastra a la cinta no tiene una velocidad e3acta y esta!le, el tono en que se escuc2a la canción no es el original/ (sto no tiene importancia para una audición normal/ (l que una canción esté medio tono arri!a o a!a0o respecto de la original no se nota muc2o/ Eero si vas a utili"ar cinta magnética para 2acer me"clas entre distintos aparatos, te encontrar1s con que cada uno reproduce una nota distinta, seg4n la velocidad del motor que arrastra la cinta/ (sto supone una grave limitación a la 2ora de la 5afinación5/
7nconvenientes de lo analó!ico: 4uido, de!radación de la información. (s f1cil adivinar qué suceder1 si en un disco de vinilo se posan partículas de polvo/ Una mota de polvo, es como una piedra cuando 2a!lamos de cosas tan peque.as como un microsurco en un disco de vinilo/ Cuando la mota de polvo llegue a la agu0a la 2ar1 producir un cru0ido o c2asquido que falsear1 la información original/ (s el ruido/ (n electrónica se conoce como 5ruido5 no sólo al concepto de sonido %que tam!ién' sino a cualquier información o se.al a0ena y no deseada/ (s un sinónimo de 5interferencia5/ (l ruido puede venir e3ternamente del sistema que estamos utili"ando, y tam!ién internamente generado por el propio equipo/ (n el caso del disco de vinilo, un e0emplo de ruido e3terno sería el polvo que cae so!re el disco/ Un e0emplo de ruido interno sería el desgaste del propio disco: con el tiempo, las paredes de los microsurcos del disco %y la agu0a lectora' se erosionan y el sonido se degrada/ (n el caso de las transmisiones 8APF
Erocesamiento D
Lemos que el valor de tensión de la onda de sonido cam!ia seg4n el tiempo/ Un muestreo consiste en tomar el valor de la tensión veces por segundo/ Cuantas mas veces por segundo se tome una muestra, mas 5definición5 tendr1 la lectura/ (n el di!u0o anterior se ve una onda de sonido sometida a muestreo/ (n el standard de la industria musical, se reali"an 799 muestras cada segundo %799 6"'/ Cada una de esas muestras consiste en un !yte de 7B !its/ Con 7B !its se pueden e3presar B;/;=B estados distintos, que corresponden a B;;=B valores de tensión posi!les/ (s decir, un sonido guardado en formato digital consiste en 799 n4meros %por cada segundo de gra!ación', y cada uno de esos 799 n4meros representa un valor !astante e3acto de tensión merced a los B;;=B valores posi!les que se pueden e3presar con 7B !its/
Con tal definición y nivel de discriminación, un sonido queda !astante !ien representado/ (sto tiene un coste, y es que 2ace falta !astante memoria para representar un sólo segundo de sonido/ (ste es el famoso formato /TL/ Usando algoritmos, es posi!le representar un sonido digitalmente de forma acepta!le usando muc2a menos memoria, !as1ndose en 2ec2os físicos y las limitaciones de nuestro sentido del oído/ #ales son los formatos ME= y similares/ 2ora, el sonido no es una forma de onda/ (s una sucesión de n4meros/// y esto se presta maravillosamente !ien a la computación, el tratamiento inform1tico, matem1tico, matricial y tantas formas de proceso/ Eero///Cómo se almacenan n4meros en un equipoN Usando memorias/ Un CD es un claro e0emplo de memoria masiva que almacena la información en formato numérico, concretamente el !inario: 9 y 7/ Ao mismo para las memorias )las2 de los U$ y los ME, teléfonos móviles, etc/ Un equipo que procese la se.al de sonido %o cualquier otra se.al' de forma digital, por modesto que sea, est1 !asado en un ?E %microprocesador' que ser1 el que gestione esa información/ Una gran venta0a de la información digital es su inmunidad frente al ruido/ quí los valores de la se.al gra!ada no son continuos como en el caso analógico/ Aos valores son 595 ó 575, 5lto5 o 5!a0o5, es decir, son valores !ien diferenciados, por lo que el ruido no 2ace que el 575 de0e de ser 575 o el 595 de0e de ser 595/ (s m1s, si eso ocurriera, si un !it 575 se convirtiera en un 595 por una interferencia: 6ay circuitos programados mediante un código detector-autocorrector que no sólo son capaces de detectar un error sino que son
capaces de sa!er dónde est1 el error %qué !it de los 7B que componen un !yte es el erróneo'/// y corregirlo ellos mismos/ De esta forma se evita el pedir el reenvío del paquete de información defectuoso, lo cual agili"a el proceso/ 6ay que de0ar claro que un equipo de sonido, por muy digital que sea, tiene que aca!ar procesando la se.al de forma analógica, ya que los altavoces son analógicos por naturale"a/ 8enta#as de lo di!ital: 7nalterabilidad, manipulación sin límites. Queda clara la superioridad del método digital frente al analógico en cuanto a invulnera!ilidad a los errores, así como el tratamiento informati"ado de la información: Eresentación de men4s, organi"ación en carpetas y su!carpetas, por temas, autor, género tam!ién se puede tratar digitalmente esa información por medio de editores de sonido y otro softVare relativo al audio///