Existen millones de tipos de transistores disponibles en el mercado. En nuestros montajes, preferimos los tipos más comunes, que además, siempre interesa conocer, ya que de este modo pueden ser utilizados en distintos montajes. Con las experiencias que a continuación se describen, los lectores pueden descubrir muchas cosas interesantes respecto al uso de los transistores.
EL TRANSISTOR
EI transistor está constituido por una estructura formada por tres regiones semiconductoras alternadas NPN o PNP en un cristal único, conforme se muestra en la fig. 1.
En cada una de estas regiones se encuentra un terminal que corresponderá a la Base, Colector y Emisor, designadas por las letras, B, C y E. En la práctica, los transistores son diferentes no sólo en lo que se refiere a la manera como las tres regiones semiconductoras están dispuestas, sino también a su envoltorio o parte externa.
Si el transistor va a operar con corrientes elevadas, las regiones semiconductoras precisan una mayor superficie para no ser dañadas por esos aumentos de corriente. A su vez, si el transistor va a operar con señales de alta frecuencia, la región de base específicamente, debe ser más fina, para que la corriente pueda circular por ella rápidamente.
En la fig. 2 vemos las extrañas figuras que se obtienen con la disposición de los materiales semiconductores que forman el transistor.
Al resultado de una gran variedad de aplicaciones de los transistores corresponde una variedad aún mayor de tipos de los mismos.
En la fig. 3 vemos las diversas apariencias que pueden tener los transistores que se encuentran en los diversos circuitos.
En los montajes que no sean muy críticos, las características de los transistores usados no es necesario que sean muy rigurosas. En principio, un tipo de la misma «familia» sirve. Por ejemplo, cuando se cita en un montaje un transistor de silicio de uso general, podemos usar no sólo el BC 237, sino también alguno de su «familia», como el BC238, BC547 ó BC548, así como una infinidad de tipos cuyas características son semejantes.
En la fig. 4 se indican transistores de la familia del BC548, los cuales son NPN y de uso general.
Desmontando viejos aparatos, el lector puede retirar muchos transistores, aunque debe saber realmente para qué sirven, y de este modo poder utilizarlos en nuevos montajes.
Nuestro objetivo en este apartado es llegar a conseguir la realización de algunas experiencias que permitan detectar las características básicas de los transistores y poder usarlos en montajes que no sean críticos.
Para esto, debemos dividir los transistores en familias.
FAMILIAS DE TRANSISTORES
Transistores de uso general (npn o pnp) de baja potencia
En estos transistores, el material de la pastilla semiconductora que le da su nombre puede ser de silicio o de germanio, y de pequeñas dimensiones. Están proyectados para amplificar señales de baja frecuencia (audio) y aparecen en la salida de audio de aparatos de radio, grabadores y pequeños amplificadores.
En la fig. 5 se muestra su principal aspecto. Los modelos japoneses, suelen usar la denominación 2SB75, 2SB54, 2SC170, etc., y los tipos americanos, así como de otras familias, comienzan siempre con la denominación «2N»_
El lector que pretenda avanzar rápidamente en la práctica de la electrónica, una de las primeras cosas que debe hacer es proveerse de un manual de transistores, en el que encontrará indicaciones sobre cada transistor, disposición de sus terminales y familia a la que pertenece. Transistores de RF
Estos transistores son de reducidas dimensiones, ya que trabajan con señales débiles y de alta frecuencia. En cuanto a su denominación, así como los anteriores de silicio comienzan con las letras BC (código europeo), éstos comienzan con las iniciales BF.
Así mismo, los tipos más conocidos de esta familia son los BF494, BF254 y BF495.
Desmontando radios portátiles se pueden encontrar transistores de esta familia junto a transistores de FI y bobinas. Tipos como el AF117, que poseen cuatro terminales en lugar de tres (el cuarto terminal está unido .a la carcasa que sirve de blindaje), son poco comunes. Figura 6.
Transistores de potencia
Estos transistores están dotados de una carcasa de grandes dimensiones, pudiendo ser tanto de silicio como de germanio.
En la fig. 7 damos algunos tipos de transistores de esta familia.
Los grandes transistores de carcasa metálica como el 2N3055 o el AD149, utilizan la propia carcasa como uno de los terminales, correspondiendo en este caso al colector. Cuando esto es así, si colocamos este componente sobre un radiador para que disipe el calor que se produce en él, puede existir contacto eléctrico entre el radiador y el colector. En este caso, se coloca un aislante que suele ser una lámina de mica entre el transistor y el radiador y un terminal en uno de los tornillos de sujeción del mismo para hacer Ia conexión, montándose el conjunto como vemos en la fig. 8. De este modo, queda resuelto el problema.
En los transistores de potencia con carcasa de plástico, normalmente, el terminal del centro corresponde al colector (C). Este es un dato importante; aunque a continuación se dan unas normas que permiten identificar los otros terminales de un transistor.
COMO IDENTIFICAR TRANSISTORES
Cuando el lector se encuentre con un transistor desconocido, lo primero que debe de hacer es mirar (si dispone de ello) en un libro de características de transistores las propias de ese transistor. No obstante, en caso de no disponer de ello, a continuación damos unas normas que pueden ayudar a su identificación.
En primer lugar, y valiéndonos de las letras de orden grabadas en su carcasa, podemos deducir:
Transistores que comienzan por BC, son de uso general y de silicio.
Transistores que comienzan por AC, son de uso general y de germanio.
Transistores que comienzan por BF, son para uso en RF y de silicio.
Transistores que comienzan por AF, como los anteriores, pero de germanio.
Transistores que comienzan por AD, son de germanio y para su uso en etapas de potencia.
Transistores que comienzan por BD, son de potencia como los anteriores, pero de silicio.
Transistores con nomenclatura 2N, son de procedencia americana y para obtener información de la familia a la que pertenecen es necesario ayudarse de manuales.
Transistores con denominación 2SB, son japoneses, de germanio y de uso general.
Transistores con denominación 2SC, son de silicio y de procedencia japonesa. Su utilización es en RF, aun- que también se pueden considerar de uso general.
Transistores con denominación 2SD son de potencia.
Una vez conocido el uso a que se puede destinar un transistor, podemos hacer las siguientes experiencias:
Si tenemos en cuenta que un transistor se puede comparar a dos diodos conexionados en oposición como se indica en la fig. 9 vemos que:
a) Entre colector y emisor debemos medir siempre una resistencia muy elevada. Lógicamente, para hacer esta comprobación, hay que valerse de un aparato de medida, normalmente un multímetro.
b) Entre base y emisor, o entre base y colector, en un sentido debemos medir baja resistencia y en otro elevada, dependiendo de que el transistor sea NPN o PNP, ya que en este caso, lo que hacemos es polarizar los diodos directa e inversamente.
Partiendo de esta información y con el conocimiento eventual del colector, se realizan otras experiencias que verán a continuación y que permiten identificar los tres terminales de un transistor.
Procedimiento a seguir
Utilizando un multímetro, vamos a colocarlo para medir resistencia (Ω) en la escala x 100.
En primer lugar, se toman dos patillas del transistor en las cuales, midiendo su resistencia en uno y otro sentido, resulte siempre una lectura de valor elevado, como se indica en la fig. 10.
Una vez realizada esta comprobación, podemos decir que uno de estos terminales es el colector y el otro el emisor; luego el que queda libre será la base.
Si tenemos información en la que se nos indica por el tipo de transistor cuál es el colector, como en el caso de un BD, en que éste corresponde a la patilla central, por eliminación, la identificación se reduce a dos de los tres terminales.
Una vez identificada la base, si no conocemos el colector por el tipo de transistor, debemos proseguir con nuevas experiencias encaminadas a su identificación total.
Para esto, se mide la resistencia entre la base y los terminales desconocidos, como se indica en la fig. 11.
En un sentido tendremos una lectura de alta resistencia y en el otro de baja. La resistencia entre la base y el colector es algo menor que la resistencia entre la base y el emisor.
Para un 2N3055, por ejemplo, la resistencia entre base y colector típica es de 2 200 Ohm, mientras que la de base emisor suele estar comprendida entre 2 250 y 2 300 Ohm. Con un multímetro se pueden apreciar estas diferencias, aunque muchas veces resulta complicado.
Finalmente, necesitamos saber si el transistor es NPN o PNP. Esto se puede comprobar del siguiente modo:
Sabiendo que la punta roja de prueba del polímetro corresponde al polo positivo de su alimentación interna, operamos del siguiente modo (figura 11):
Medimos la resistencia entre base y emisor o entre base y colector, colocando la punta roja en la base del transistor. La resistencia medida debe de ser baja si el transistor es NPN y alta si es PNP.
Si tiene dudas en este apartado, compruebe y practique con la lectura de un transistor conocido, como el BC547, por ejemplo.
Una vez identificado el transistor, el lector podrá experimentar con ellos en los diversos trabajos que se proponga, tanto los de uso general como los de potencia.
A continuación se indica la resistencia que debe de marcar el polímetro, según sea el transistor PNP o NPN cuando se mide entre sus terminales.
a) PNP
b) NPN
Como transistores NPN más usados, podemos citar: BC237, BC238, BC547, BC548, BF494, BD135, BD137 y 2N3055.
Y como transistores PNP: BC307, BC308, BC557, BC558, BD136, BD138.
EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR
La función principal del transistor en los aparatos electrónicos que se montan es la de amplificar o aumentar corrientes.
En consecuencia, si conectamos el transistor como se muestra en la fig. 14 podemos controlar la corriente que circula entre el emisor y colector a través de su base.
Con la base desconectada, no circula corriente entre el emisor y el colector. El transistor se comporta como un interruptor abierto.
En la misma figura, vemos que la polaridad de la batería puede estar unida al transistor de dos modos diferentes.
Si el transistor es NPN el colector es positivo respecto al emisor.
Si el transistor es PNP el colector es negativo respecto al emisor.
Si invertimos las polaridades, el transistor no funciona. Por esto, en los proyectos que realicemos es muy importante saber el tipo de transistor que se usa para poder polarizarlo adecuadamente.
Para que el transistor funcione, tenemos que hacer circular una corriente por la base. La corriente debe de ir desde el mismo polo de la batería que se encuentra conectado al colector, como vemos en la fig. 15.
A su vez, descubrimos una característica importante del transistor: la corriente que circula por la base es mucho menor que la corriente que circula entre el colector y el emisor, siendo esta última corriente controlada por la de base.
Si en un transistor se consigue en su salida una corriente 200 veces mayor que la corriente de entrada, diremos que su factor de amplificación es de 200. A este factor también se le llama Beta (?).
En nuestros montajes, podremos usar transistores con una beta mayor de 1000.
Está claro que esta posibilidad de controlar corrientes mayores con corrientes menores no se limita a conectar y desconectar el transistor.
Si el transistor es polarizado, esto es, si conectamos a su base una resistencia que mantenga la corriente controlada en un valor intermedio entre el máximo y el mínimo que admite, de modo que la tensión en su colector se fije aproximadamente en la mitad de la tensión de alimentación (batería), como se muestra en la fig. 16, ocurre algo importante:
Aplicando en la base una corriente pequeña que sufra Variaciones rápidas de intensidad, como por ejemplo, una señal de audio procedente de un micrófono, el transistor ampliará estas variaciones de corriente de colector en la misma proporción.
Tenemos entonces en el colector del transistor una variación de tensión mucho mayor, lo que significa que el transistor «amplia» o amplifica la intensidad de la serial. En este caso, el transistor funciona como un amplificador.
En un aparato de radio, se puede utilizar 2, 3 o más transistores, para aumentar sucesivamente la intensidad de la señal aplicada a partir del primero. De este modo, obtenemos una corriente mucho más capaz de excitar un altavoz.
Está claro que la utilización de transistores como amplificadores no es tan simple: se precisa calcular las resistencias que debemos conectar en la base de los mismos, para que no sufran sobrecargas y queden bien polarizados.
Para esto existen técnicas que el lector podrá aprender en un futuro si posee conocimientos de matemáticas más elevados.
EXPERIENCIAS
Podemos realizar algunas experiencias interesantes para comprobar cómo un transistor amplifica, conociendo mejor de este modo su funcionamiento, así como su estado.
Experiencia 1: EI transistor como interruptor o llave electrónica
Para esta experiencia se precisará del siguiente material:
1 Transistor PNP de cualquier tipo (BC 237, BC 238, BC 547, BC 548)
1 LED rojo común.
1 resistor de 150 Ohm x 1/4 W (marrón, verde, marrón)
1 resistor de 10 k x 1/8 W (marrón, negro, marrón)
1 Batería o fuente de 6 V. (4 pilas de 1,5 V)
Hilos, soldador, estaño y placa de circuito impreso. (Los resistores pueden ser de 1/4, ó 1/2 W)
EI circuito que el lector va a montar es el de la figura 15.
En la figura se muestra el diagrama y Su montaje en un puente de terminales.
Veamos cómo se forma la «llave» electrónica. La corriente que enciende el LED no puede pasar por el transistor al estar éste desconectado, es decir, con la base «abierta».
Uniendo con un hilo los puntos A y B, la corriente puede pasar por la base del transistor y éste conduce, encendiéndose el LED.
A su vez, la corriente que circula por la resistencia de 10 K es muy pequeña debido a su alto valor; no obstante, el LED se enciende.
Si el transistor tiene una ganancia igual a 100, la corriente que circula por el colector y emisor será 100 veces mayor que la que circula por la base, es decir, resistencia de 100 k. Compruebe que colocando una resistencia de 10 k en serie con el LED, éste enciende mal.(figura 16)
Experimente con diversos valores de resistencias (mayores y menores) hasta que el LED encienda con su brillo normal.
Experiencia 2: El transistor como amplificador
Podemos comprobar de qué modo el transistor amplifica las variaciones de corriente o base con un circuito un poco más elaborado. EI material para esta experiencia es el siguiente:
1 Transistor NPN de cualquier tipo (BC 237, BC 238, BC 547, BC 548)
1 LED rojo.
1 Resistor de 150 Ohm (marrón, verde, marrón).
1 Resistor de 4k7 Ohm (amarillo, violeta, rojo).
1 Potenciómetro de 100 k a 1 M.
1 Batería o fuente de 6 V (4 pilas de 1,5 V)
Cable, soldador, estaño y placa de circuito impreso.
EI circuito que se debe montar para esta experiencia es el indicado en la fig. 17.
EI potenciômetro, en esta experiencia, controla la corriente que circula por la base del transistor.
Vemos en esta posición que el cursor está próximo al lado negativo de la alimentación, La corriente de base es mínima y el transistor no conduce, luego el LED permanece apagado.
A medida que giramos el potenciômetro, de modo que el cursor se desplace hacia el positivo de la alimentación, la corriente de base irá aumentando y también la corriente de colector que alimenta al LED. A partir de este momento, el brillo del LED irá aumentando hasta llegar a su punto máximo.
El movimiento del cursor del potenciômetro puede representar las variaciones correspondientes a una señal de entrada, con su correspondiente variación en la señal de salida.
Experiencia 3: Montaje Darlington
Llamamos montaje Darlington a dos transistores en los cuales el emisor de uno se encuentra unido a la base del otro, y los conectores unidos a un punto común, como vemos en la fig. 18.
Si realizásemos este montaje con, por ejemplo, dos transistores BC 548, la ganancia que obtendríamos seria de unas 30.000 veces la serial de entrada.
Para hacer este montaje y obtener un «supertransistor» repetiremos la experiencia 1, para lo cual precisaremos del siguiente material.
2 Transistores BC237, BC238, BC547 o BC548.
1 LED rojo.
1 Resistor de 150 Ohm (marrón, verde, marrón).
1 Resistor de 2M2 o 4M7 (rojo, rojo, verde o amarillo, violeta, verde).
1 Batería de 6 V o una fuente.
Placa de circuito impreso, hilos, soldador y estaño.
Manteniendo los puntos A y B separados, la corriente de base del primer transistor (Q1) es mínima, por lo que no hay corriente entre colector y emisor. Como el emisor está conectado al segundo transistor (en su base), no habrá corriente de base por lo que este componente también permanece desconectado, y en consecuencia, el LED apagado. Fig. 19.
Si conectamos A y B, la corriente circula por el primer transistor y ésta aumenta, apareciendo multiplicada en la base del segundo, que a su vez, también la amplifica, haciendo que el LED se encienda.
EI lector podrá comprobar la ganancia de este circuito y lo grande que es cogiendo un hilo en cada mano (A y B). La débil corriente que pasa por su cuerpo será amplificada hasta el punto de hacer encenderse el LED.
Para hacer todas estas experiencias con transistores PNP, como los BC557 o BC558, bastará invertir las polaridades en la batería y LED.
Revisado 2017