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El transistor - Contenido educativo

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Subido el 30 de diciembre de 2020 por David G.

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Hola, en este tema vamos a hablar sobre el diodo y el transistor. 00:00:00

Todo lo relativo al diodo lo tenéis en el pdf que está colgado en el aula virtual, en la teoría. 00:00:06

Aparte que lo voy a explicar en clase, igual que lo del transistor. 00:00:12

De todos modos, antes de entrar con el... así que todo lo relativo al diodo lo remito a la teoría. 00:00:16

De todos modos, antes de entrar a hablar del transistor, os voy a contar un par de cosas sobre el diodo 00:00:21

que en realidad no son sobre el diodo en sí, sino sobre el serie y el paralelo, ¿vale? 00:00:26

Entonces, la idea es muy sencilla, mirad, imaginaos que tenemos este circuito con esta pila, 00:00:31

este diodo polarizado de tal manera que, como veréis en teoría, así sí puede pasar la corriente, 00:00:39

la corriente que pasa por aquí es I, este es el voltaje V, 00:00:46

y tenemos una resistencia de protección, que es normalmente lo que queremos calcular en estos ejercicios, ¿vale? 00:00:49

Y sabemos también cuál es el voltaje del diodo, que normalmente serán alrededor de 0,7 voltios. 00:00:54

Pueden ser 0,6, pueden ser 0,5, alrededor de esos valores, ¿vale? 00:01:00

Entonces, bien, hay un par de ejercicios como este en los apuntes, en la teoría. 00:01:07

Lo que pasa es que si os vais a encontrar en la hoja de problemas que os voy a pasar, 00:01:14

si os vais a encontrar con dos situaciones un poco distintas, pero solo son un poco distintas. 00:01:17

Es una cuando tienes dos diodos en serie. 00:01:23

Dos diodos iguales en serie con una resistencia de protección. 00:01:27

Entonces, de nuevo, vamos a tener la resistencia de protección, 00:01:32

que es lo que queremos calcular, el voltaje, 00:01:34

y por aquí la intensidad que está pasando, la intensidad que soportan los diodos. 00:01:36

¿Esto cómo se calcula? Bueno, pues se calcularía igual. 00:01:40

Lo único que hay que tener en cuenta es que la intensidad que pasa por este mismo 00:01:44

es la misma que pasa por el segundo, para eso están en serie. 00:01:46

y lo único que hay que tener en cuenta es que a los 0,7 voltios que caen en uno 00:01:51

se suman los 0,7 voltios que caen en otro, 0,6 o 0,5, lo que sea, ¿vale? 00:01:54

Entonces, aquí en vez de ser 0,7, pues serían 0,7 más 0,7 con la intensidad que es la misma 00:02:00

y eso es por estar en serie, ¿vale? No es nada propio del diodo, sino simplemente por la manera 00:02:05

en que están conectados, que es en serie. ¿Y qué ocurre cuando están en paralelo? 00:02:10

Pues vengamos a hacer el dibujo que se ve más fácil. 00:02:14

Dibujamos este diodo y su compañero, que es exactamente igual, en paralelo. 00:02:17

Y aquí la resistencia de protección. 00:02:24

Bueno, pues aquí ¿qué estaría pasando? 00:02:27

Tendríamos V, tenemos la intensidad que recorre el circuito. 00:02:29

¿Qué ocurre con esta intensidad? 00:02:34

Pues que una parte va a pasar por aquí, ¿y qué parte? 00:02:35

Pues la mitad. 00:02:37

Si los diodos son iguales, supondremos que I medios pasa por uno y que I medios pasa por otro. 00:02:38

Eso es por estar conectados en paralelo. Parte de la intensidad, una mitad pasa por aquí y la otra mitad pasa por aquí. 00:02:43

¿Y qué ocurre con el voltaje? Si este diodo tiene 0,7 o 0,6 o 0,5 o lo que sea, los mismos 0,7 que hay de aquí a aquí los habrá de aquí a aquí. 00:02:51

Con lo cual no tenemos 0,7 más 0,7 como teníamos en el serie, sino simplemente 0,7 que es para los dos. 00:03:05

y es la intensidad a la que se reparte, ¿vale? 00:03:10

Lo digo porque en la hoja de problemas 00:03:12

encontraréis algún ejercicio en los que se habla 00:03:14

de serie y paralelo. Y en las 00:03:16

hojas de teoría encontráis algún ejercicio 00:03:18

sobre esto, sobre cómo se resuelven 00:03:20

estos ejercicios. Entonces, 00:03:22

si habéis entendido esto, todo 00:03:24

con lo que os he explicado 00:03:26

más lo que hay en el PDF, que hay que 00:03:28

mirárselo primero, no tendríais 00:03:30

ningún problema en hacer los ejercicios 00:03:32

del cuestionario que os voy a dejar, 00:03:34

¿vale? Y ahora sí, 00:03:36

vamos ya al transistor, que es lo que más 00:03:38

me interesa, lo que más vamos a ver con detalle, lo que vamos a ver con más detalle 00:03:41

en este vídeo. Mirad, el transistor tiene 00:03:46

hay dos tipos de transistores, el NPN y el PNP 00:03:49

nosotros el que vamos a ver en los ejercicios es el NPN, todo lo que yo 00:03:53

explico en un ejemplo que vamos a ver es para este ejemplo 00:03:58

para este tipo, pero en realidad todo lo que veamos aquí también se podría aplicar 00:04:01

el PNP. Lo único que hay que tener en cuenta 00:04:05

es lo siguiente. Mira, el transistor tiene tres 00:04:08

terminales. Uno que es el de base. Este es el símbolo, ¿vale? 00:04:11

El transistor. El NPN, la flechita es hacia afuera 00:04:15

y en el PNP es hacia adentro. ¿Lo veis? 00:04:17

El terminal que tiene la flechita se le llama emisor. 00:04:21

Este que está aquí, sin flechita, 00:04:25

es igual que el emisor, pero sin flechita se le llama conector. 00:04:27

Y el que está aquí en el medio es la base, ¿vale? 00:04:29

Los sentidos de las corrientes son estos. 00:04:33

Hay una corriente que va del colector hasta el emisor, que es esta de aquí, y luego una que va de la base al emisor. 00:04:35

Hay una relación entre ambas corrientes, que ahora la vamos a ver, que se llama ganancia. 00:04:41

Bueno, pues el PNP es todo igual, lo que pasa es que la corriente en vez de ir del colector al emisor va del emisor al colector, 00:04:46

por eso el sentido de la flecha, y en vez de ir de la base al emisor va del emisor a la base, por eso también el sentido de la flecha. 00:04:52

Esta flecha te está indicando en qué sentido van las corrientes. 00:04:58

y también obviamente los voltajes van a estar todos al revés 00:05:01

aquí el emisor es el que tiene el voltaje más bajo 00:05:04

por eso las corrientes van hacia él, esto se considerará cero voltios 00:05:06

y aquí el que está a cero voltios es el colector 00:05:10

o sea, el PNP es lo mismo que el NPN pero todo al revés 00:05:13

las corrientes van todo al revés, como se puede ver en esta figura 00:05:16

y el voltaje en vez de estar a cero en el emisor 00:05:19

está a cero en el colector, ¿vale? 00:05:23

por eso ya os digo que aunque yo todo lo que voy a explicar es para el NPN 00:05:25

si le diéramos la vuelta al circuito, darle la vuelta quiere decir cambiar el sentido de las corrientes y de los voltajes, 00:05:28

pues no habría ningún problema, sería todo exactamente igual. 00:05:35

Pues nada, vamos a ver un ejemplo. 00:05:41

Vamos a ver un ejemplo que es el siguiente. 00:05:44

Mira, normalmente, bueno, lo veis en los apuntes, voy a dibujar el ejemplo típico y os lo explico sobre él. 00:05:48

A ver, voy a dibujar un ejemplo típico, típico, típico, que sería una pila que a la izquierda de, por ejemplo, 5,7 voltios, conectado a una resistencia de, por ejemplo, 5 kilohmios. 00:05:56

Esto va a la base de un transistor, que sería NPN, porque tiene aquí el emisor con la flechita hacia afuera, y esto está conectado a 0 voltios, ¿vale? 00:06:11

Este símbolo que estoy dibujando aquí y aquí es la tierra y significa 0 voltios. 00:06:20

Este sería el colector, esta es la base, esto es el emisor. 00:06:26

Mira, vamos a poner letritos y así lo ves más rápido, emisor, base y colector. 00:06:29

Aquí vamos a poner una resistencia de colector, que la podemos poner, por ejemplo, de 15 kilohmios. 00:06:33

Y aquí vamos a poner un voltaje conectado a una pila, por ejemplo, de, yo qué sé, vamos a poner, por ejemplo, 30 voltios. 00:06:39

¿Vale? Entonces aquí tendríamos 30 voltios en este punto. Aquí tendríamos 5,7 y estas son esas dos resistencias. ¿Vale? Pues ya tenemos un ejemplo de un circuito típico de un transistor. ¿Por qué es así? Bueno, fijaros que tiene dos partes. Esta parte de la izquierda es la parte de polarización del transistor, activa el transistor, y esta parte es la parte amplificada. Ahora lo veremos por qué. 00:06:47

Vamos a verlo con un ejemplo. Mira, el transistor tiene tres terminales y lo que yo hago, pongo aquí una pila para que aquí el voltaje suba y garantizar lo siguiente, que es lo primero, que el voltaje entre la base y el emisor sea de 0,7 voltios. 00:07:11

Si el voltaje fuera inferior a 0,7 voltios se dice que el transistor está en corte. Es decir, que no está funcionando. A nosotros lo que nos interesa es que funcione, con lo cual vamos a considerar que VBE vale 0,7. 00:07:29

¿Y eso por qué 0,7? Bueno, pues es como el diodo, el diodo se polariza, se activa, empieza a pasar corriente a 0,7 voltios típicamente, puede ser 0,6, 0,5, pero el valor típico es 0,7. Bueno, pues al transistor le pasa lo mismo, empieza a pasar corriente por el circuito este de la izquierda cuando el voltaje emisor vale 0,7. Si no llega a 0,7 decimos que no funciona y el problema se ha acabado. 00:07:56

vale, pues esa es la primera condición que tenemos que tener en cuenta 00:08:19

que el voltaje base emisor son 0,7 00:08:22

luego hay que tener en cuenta otra condición 00:08:24

que la intensidad del colector, esta que viene por aquí 00:08:27

esta que vamos a llamar IC, esta sería IB 00:08:32

la de la base y esta sería IC 00:08:35

la que viene por aquí, es típicamente la ganancia 00:08:38

por el valor de la corriente de base 00:08:41

y la ganancia típicamente suele ser de unos 100 00:08:43

¿Vale? Puede ser 50, puede ser 150, puede ser 200, pero normalmente en torno a 100. 00:08:46

Y estas son las dos ecuaciones que definen el funcionamiento del transistor. 00:08:53

Eso sí, siempre que Vb sea 0,7. 00:08:59

Si es por debajo, decimos que está en corte y todas las suposiciones que estamos haciendo no son ciertas. 00:09:03

Pero bueno, vamos a suponer que son ciertas, echamos los números y si no nos pasa nada raro, 00:09:08

si no vemos nada raro en los números que nos salen, es que el problema está bien planteado. 00:09:12

Entonces, ¿cómo se resuelven estos problemas? Bueno, pues muy fácil. 00:09:17

Primero vamos a calcular la corriente de la base. 00:09:21

Para calcular la corriente de la base nos fijamos en esta resistencia. 00:09:24

Y vamos a aplicar aquí la Lidl. 00:09:28

Mira, si el voltaje de la base son 0,7, quiere decir que si estos son 0 voltios, 00:09:30

aquí tendremos que tener 0,7 justo en la base. 00:09:37

¿Lo veis? Si estos son 0 y la diferencia potencial entre este y este son 0,7, 00:09:40

aquí tenemos que tener 0,7. 00:09:44

Entonces ahora podemos aplicar la ley de Ohm a esa resistencia 00:09:46

y podemos decir que la intensidad de la base serán los 5,7 que tengo a un lado 00:09:49

menos los 0,7 que tengo al otro, esto menos esto, es el voltaje aquí, 00:09:54

dividido 5K, 5 por 10 a la 3. 00:10:00

5 con 0,7 menos 0,7 son 5, 5 entre 5, 1 00:10:04

y esto me da 10 a la menos 3 amperios, o lo que es lo mismo 00:10:08

un mini amperios. Fijaos que fácil, aplicando, suponiendo 00:10:12

que el VB son 0,7 y aplicando la ley de Ohm aquí, esto 00:10:15

menos el voltaje aquí, menos el voltaje aquí, y dividido entre 5 00:10:20

por 3, ya tengo esa corriente de base, esto es la corriente de base 00:10:23

Una vez que tengo esto, aplicando la ganancia 00:10:28

y suponiendo que sea de 100, la ganancia es un dato que os van a dar los problemas, 00:10:31

100 por la intensidad de la base, igual 100 por 10 a la menos 3, igual 0,1 amperios. 00:10:37

O sea, ya tengo la intensidad que está cruzando por aquí. 00:10:46

¿Puedo calcular más cosas? Sí. 00:10:50

Si yo ahora calculo, por ejemplo, el voltaje que está cayendo aquí, 00:10:52

podría calcular el voltaje aquí, ¿por qué? 00:10:56

Porque tendría esto menos esto, me da lo que tengo aquí. 00:10:58

Vamos a aplicar la ley de Ohm a esto. Este voltaje en la resistencia del colector será igual a la intensidad que lo está cruzando por el valor de esa resistencia, por la ley de Ohm, o lo que es lo mismo, 0,1 por 15 por 10 a la 3. 00:11:00

y me da un número que no está 00:11:20

demasiado bien calculado, me he equivocado 00:11:26

no, vamos a ver, 0,1, esto son 00:11:28

esto sean 1500 voltios, no puede ser, es una barbaridad 00:11:31

mira, si yo calculo esto me da 15% 00:11:35

que son 1500 voltios 00:11:38

no puede ser que esto fueran 1500 voltios, ¿vale? 00:11:40

porque aquí solo tengo 30 voltios, eso es un ejemplo 00:11:43

de que este transistor no estaría funcionando correctamente. 00:11:46

¿Algo me he equivocado? Bueno, vamos a hacer lo siguiente. 00:11:52

En vez de 15 kilohmios, vamos a ponerle 150 ohmios. 00:11:54

Desde luego, este circuito con una resistencia de 1,5 kilohmios no funcionaría. 00:12:06

Es un ejemplo de que ese circuito no cumple con estas condiciones. 00:12:10

Con lo cual podemos decir, está en corte, no está funcionando. 00:12:14

Fijaros que para la parte de la izquierda del circuito, este valor no le ha afectado. 00:12:22

Eso nos da una idea de que esto es un poco como el relé, que tenemos dos circuitos. 00:12:28

Un circuito de activación a la izquierda y un circuito de acción o de polarización a la izquierda o de acción a la derecha, 00:12:32

que son como independientes, un poco como hacemos con el relé, ¿no? 00:12:41

Entonces, vamos a probar ahora si con 150 ohmios funcionaría bien el circuito. 00:12:46

Vamos ahora a calcular ese voltaje en la asistencia de colector. 00:12:50

Sería la intensidad de colector, que tiene que ser 0,1, 00:12:54

0,1 amperios, porque eso viene dado por la de base, 00:12:59

por la ganancia, que son 100, y esto nos da 10. 00:13:05

10 que 10 voltios, esto si tiene sentido 00:13:08

porque lo que estamos calculando es que estos son 10 voltios 00:13:11

con lo cual, si aquí tengo 30 00:13:14

y aquí caen 10, quiere decir que en este punto 00:13:18

tengo que tener 20 voltios y este es el voltaje 00:13:20

que hay entre el conector y el emisor 00:13:24

20 voltios, bueno pues estos tres valores 00:13:26

intensidad de base, intensidad de 00:13:29

conector y voltaje conector emisor 00:13:33

es el que os va a pedir en 00:13:35

los ejercicios que hay que hacer en las hojas, ¿vale? 00:13:37

Entonces, echadle un vistazo a este vídeo 00:13:42

las veces que haga falta, quedaros con el programa 00:13:45

tal como lo he hecho, preguntadme lo que hay que preguntar 00:13:48

y con esto podéis hacer los problemas 00:13:50

sobre el transistor. Fijaros que es muy fácil, 00:13:54

vamos de izquierda a derecha, ¿vale? Repito, intensidad de la base, 00:13:57

pues calculo, aplico la ley de Ohm a esta resistencia 00:14:00

que es voltaje en un lado menos el otro, lo que pone 00:14:03

la pila, menos 0,7, dividido por la resistencia y saco esta intensidad 00:14:06

que está entrando. Para calcular la de colector, cojo 00:14:09

esa intensidad que está entrando por la base, la multiplico por la ganancia 00:14:12

y lo saco. Ya lo tengo, fijaos que fácil. Y ahora 00:14:14

vuelvo a aplicar la ley de Ohm a esta otra resistencia 00:14:17

que digo que el voltaje, lo que cae aquí 00:14:20

será igual a la intensidad que está atravesando, los 0,1 amperios 00:14:23

multiplicado 00:14:27

por esa resistencia que son, hemos dicho 00:14:30

100 ohmios. 00:14:32

para que sea un número más redondo, 150 no, mejor 100, y me da 10 voltios y eso me hace que si aquí caen 10 voltios, 00:14:35

de los 30 que estaba poniendo esto, 10 caen aquí y otros 20 tienen que caer ahí, ¿vale? 00:14:43

Y eso es el voltaje de conector emisor. Y eso, repito, esos tres valores son los que van a calcular. 00:14:48

Luego en las hojas de teoría también tenéis algunos ejemplos de cómo funciona un transistor en circuitos con sensores. 00:14:54

Por ejemplo, tenéis uno de una, lo diré, de un sector de luz, de un LDR. El truco, leedlo con calma, no deberéis tener problema para entenderlo. La idea es muy sencilla. Si yo tengo voltaje que entra en la base, el transistor se activa. 00:15:02

si yo tengo voltaje que llega a la base, esto llega a valer 0,7 00:15:21

el transistor se activa y lo que hay aquí en el colector empieza a funcionar 00:15:25

si no tengo voltaje aquí, esto no funciona 00:15:29

con lo cual lo que hay aquí no luce, ¿vale? y tenéis distintos 00:15:33

ejemplos, leedlos con calma 00:15:36

dadle una pensada y me preguntáis lo que tengáis que preguntarme 00:15:39

¿vale? pero repito, la idea es muy sencilla, si ya entra intensidad por aquí 00:15:45

si hay voltaje en la base, si lo activamos así 00:15:49

el transistor funciona, si no, bien porque no esté llegando 00:15:52

corriente, bien porque no haya voltaje, el transistor 00:15:57

no funciona, no hay intensidad de colector, ¿vale? 00:16:01

Bueno, pues ya os digo, entre la teoría y este ejercicio que hemos hecho aquí 00:16:04