Hay veces que queremos controlar un circuito y abrir y cerrarlo (como interruptor) de manera automática, es decir, sin necesidad de estar pendiente, haciéndolo únicamente en función de la corriente que hay en un punto concreto del circuito. En estos casos es muy común hacer uso de un componente electrónico, el transistor BJT, pero ¿qué es exactamente este transistor?
ℹ ¿Qué es un transistor BJT?
El transistor BJT o de unión bipolar, básicamente, es un dispositivo electrónico que consta de dos uniones PN. En función de la configuración de las uniones podemos encontrarnos con los transistores NPN y los PNP. Gracias a este tipo de uniones es posible controlar la cantidad de corriente que circula (incluso cortarla) a través de sus terminales.
Si quieres conocer mejor el transistor BJT, te recomendamos que visites el artículo que hemos creado sobre los transistores:
Artículo: Tipos de transistores
También puedes ver el siguiente vídeo sino te han quedado claras las características del mismo, ya que van a ser determinantes para emplear el transistor como interruptor:
💡 ¿Cómo emplear un transistor como interruptor?
Queremos emplear un transistor como interruptor o conmutador y para ello haremos uso en este caso de un NPN, ya que la configuración es bastante simple de montar:
Siendo:
- Vcc: La tensión a la que alimentaremos el circuito principal que queremos controlar (siempre debe ser inferior a VCEO).
- Carga: El elemento que queremos activar o desactivar, por ejemplo un LED.
- Q: El transistor NPN.
- Rb: Resistencia limitadora de la Base del transistor.
- Vbb: Voltaje con el que excitaremos la Base (siempre debe ser superior a VBE).
Datos a tener en cuenta:
- La mayoría de los transistores que encontramos en el mercado son de Silicio y cuya caída de tensión Base-Emisor (VBE) es de 0.7 V. También existen de Germanio siendo VBE = 0.3 V.
- No trabajar con tensiones y corrientes muy elevadas (mirar previamente el Datasheet u hoja de datos).
- La potencia que debe disipar el transistor debe ser inferior a la máxima permitida.
Citar antes de nada, que los cálculos dependen del tipo de circuito a usar, así que esto sólo es una GUÍA. Si tienen cualquier duda la pueden dejar en la caja de comentarios.
Ejemplo:
Por ejemplo, vamos a suponer que la carga necesita una corriente de 100 mA para funcionar y queremos activarla únicamente cuando se produzca cierto evento. Como la tensión que se necesita no es poca, no podemos conectarla directamente a un microcontrolador como Arduino, por ejemplo. Por tanto, vamos a emplear un transistor como interruptor que se encargue de abrir y cerrar el circuito.
En este caso haremos uso de un 2N2222 (NPN – Datasheet):
Datos recopilados:
- VCEO : Tensión máxima entre Colector-Emisor que soporta cuando el circuito está en abierto -> 30 V
- IC : Corriente máxima entre Colector-Emisor -> 800 mA
- hFE : Ganancia de corriente = IC / IB -> 75
Una vez conocemos la intensidad que necesita nuestra carga y la ganancia, calculamos la corriente mínima que necesitamos en la Base para trabajar en saturación (circuito cerrado).
IB = IC / 75 = 100 / 75
IB = 1.33 mA
Y ahora, ¿cómo podemos limitar a esta corriente? La respuesta es simple, tenemos que colocar una resistencia en la Base que dependerá de la tensión VBB.
Si la tensión que la controlará es de 5 V tenemos que:
Si nos fijamos en la tabla de valores comerciales de resistencias, el valor inferior más próximo (ya que queremos que circule mínimo esa corriente no podemos poner una resistencia mayor de 3233 Ω) es de 2700 Ω.
Rb = 2700 Ω
Por último, vamos a comprobar la potencia que va a tener que disipar nuestra resistencia en función de la caída de tensión que se produce en la misma.
PRb = (4.3)² / 2700
PRb = 6.85 mW
Es decir, podemos emplear mismamente las resistencias de 1/4W.
Nota: Hay que tener en cuenta que la tensión Vbb únicamente trabajará a 5 V (en este caso), es decir, el transistor funcionará como interruptor cerrado (en saturación) y a 0 V, conmutador abierto (en corte).
Como dato adicional, el principio de funcionamiento de compuertas lógicas está basado en el uso de transistores como interruptores. Por ejemplo, una compuerta lógica AND está formada por dos transistores en serie.
Ingeniero Técnico en Electrónica Industrial y Automática. Gran interesado en el mundo tecnológico, el marketing digital y el SEO. Piensa 3D me ha permitido unir mis dos principales pasiones: la electrónica y la creación de proyectos online.