Uso de un Transistor como Interruptor Controlado Eléctricamente

COMPONENTES Y MATERIALES

• Dos baterías de 6 V
• Un transistor NPN (2N2222 o 2N3403 recomendados; Radio Shack #276-1617 ofrece paquete de quince)
• Una resistencia de 100 kΩ
• Una resistencia de 560 Ω
• Un LED (Radio Shack #276-026 o cualquier LED estándar)

Los valores de resistencia y el tipo específico de LED no son críticos para la demostración.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, Capítulo 4: "Transistores de Unión Bipolar".

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Comprender la amplificación de corriente en un transistor de unión bipolar.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

 

INSTRUCCIONES

El diagrama muestra un cable rojo que termina en una punta de flecha y se conecta a un extremo de la resistencia de 100 kΩ. Deja este cable suelto para poder tocarlo brevemente a otros puntos en el circuito.

Toca el extremo libre del cable rojo a cualquier punto que sea más positivo que él —más comúnmente el terminal positivo de la fuente CC. El LED se iluminará aunque la resistencia de 100 kΩ limite la corriente a solo aproximadamente 0,12 mA (12 V ÷ 100 kΩ). Esto ilustra cómo una pequeña corriente de base puede controlar una corriente de colector mucho mayor.

Para cuantificar el efecto, usa un amperímetro en serie con el cable rojo y conéctalo a la alimentación positiva:

Elige el rango más sensible del medidor para leer la diminuta corriente de base. Luego mide la corriente del LED y compara los dos valores. Típicamente encontrarás una ganancia de corriente mayor a 200, confirmando el rol del transistor como interruptor controlado eléctricamente.

Para una demostración práctica, quita el cable suelto e intenta puentear el extremo no conectado de la resistencia de 100 kΩ al polo positivo de la alimentación con dos dedos. Mojar las yemas puede mejorar la conductividad. Varía la presión de tu contacto para cambiar la resistencia en la ruta de base; observa cómo cambia el brillo del LED. Esto muestra la capacidad del transistor para actuar como controlador de corriente variable, no solo como interruptor binario.

SIMULACIÓN POR COMPUTADORA

Esquemático con números de nodo SPICE:

Netlist (copia el siguiente texto en un archivo .cir):

Transistor como interruptor
v1 1 0
r1 1 2 100k
r2 1 3 560
d1 3 4 mod2
q1 4 2 0 mod1
.model mod1 npn bf=200
.model mod2 d is=1e-28
.dc v1 12 12 1
.print dc v(2,0) v(4,0) v(1,2) v(1,3) v(3,4)
.end

Resultados de simulación: La caída de voltaje a través de la resistencia de 560 Ω (v(1,3)) es 10,26 V, correspondiente a una corriente de LED de 18,32 mA. La resistencia de 100 kΩ experimenta una caída de 11,15 V, produciendo solo 111,5 µA de corriente de base —destacando la capacidad de amplificación del transistor.

El parámetro del modelo diodo is=1e-28 simula la mayor caída de voltaje directo de un LED.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA

• Hoja de Trabajo de Transistores Bipolares como Interruptores