Electrónica Básica: Transistores

Vía: Fairchild Semiconductors

Los transistores son los dispositivos semiconductores más importantes de la electrónica. Realizan una gran cantidad de funciones y están en cualquier aparato electrónico, los microprocesadores tienen millones en miniatura. Los transistores consisten en un arreglo de tres capas semiconductoras, que pueden ser NPN o PNP. Esto le da la capacidad de funcionar como interruptor o como amplificador de señales. Veamos algunas configuraciones básicas para su funcionamiento.

Principio de funcionamiento

Un transistor es un elemento que permite controlar una gran corriente con una corriente pequeña. Para ello debemos «polarizar» correctamente las terminales del transistor. En la imagen se hace una analogía con dos presas para agua. La presa pequeña tiene un mecanismo que, cuando fluye un poco de agua dentro de el, retira el bloqueo del canal mayor. Este es el mismo funcionamiento en el transistor pero con corriente.

GIF de funcionamiento de un transistor comparado con un sistema de agua
Vía: EIBAR, España.

Para aplicar la corriente necesaria en la base, se deben hacer circuitos con resistores para energizar el transistor. Aquí hay algunas configuraciones notorias:

fixed base biasing of transistor
Polarización fija. Vía: Electronics Tutorials
collector feedback biasing of transistor
Polarización por realimentación de colector. Vía: Electronics Tutorials
dual feedback transistor biasing
Polarización por realimentación dual. Vía: Electronics Tutorials
transistor biasing with emitter feedback
Polarización por realimentación dual con realimentación del emisor. Vía: Electronics Tutorials
voltage divider transistor biasing
Polarización por divisor de tensión con realimentación de emisor. Vía: Electronics Tutorials

Partiendo de estos principios, se dice que los transistores se pueden utilizar en dos regiones, la de conmutación y la activa. En conmutación los transistores son, en esencia, interruptores, permiten manejar dispositivos que requieren de una corriente considerable, encendiendo o apagando el dispositivo como se requiera. Por ejemplo, se puede utilizar un transistor para activar un LED muy grande, que de hacerlo con un Arduino nada más, no se podría.

How to use High Power Led with Arduino/low voltage signal. - YouTube
El transistor permite activar el LED sin cargar las salidas del Arduino. Vía: Instructables

El transistor en la región activa permite amplificar señales, como por ejemplo las de audio en un amplificador de guitarra. En este caso en transistor funciona como una resistencia variable, ocasionando que la señal se invierta y se amplifique.

Class A Amplifier is a Class-A Transistor Amplifier
La señal de entrada entra en la base del transistor y en el colector la señal amplificada. Vía: Electronics Tutorials

Conclusiones:

Los transistores son uno de los dispositivos más importantes de la electrónica y es útil recordar como funcionan. Generalmente se usan como conmutadores debido a las necesidades digitales de la electrónica. Saber como funcionan permite comprender mejor su uso y aplicarlos en nuestros propios proyectos.

Referencias:

Transistor 2N2222: todo lo que necesitas saber

Transistor biasing