Transistor BJT

01 · Punto de partida

Una corriente chica manda una grande

Por la base entra un hilito (0,4 mA) y por el colector pasan 40 mA: el transistor obedece con ganancia. Según cuánta base le des, está apagado (corte), amplificando (activa) o a fondo (saturación). Esas tres zonas son todo su oficio: llave y amplificador nacen de acá.

Este tema define zonas, β y símbolos; el próximo los convierte en llave calculada.

• ¿Qué significan NPN y PNP?
• ¿Qué es β y cuánto vale de verdad?
• ¿Qué distingue corte, activa y saturación?
• ¿Cómo identifico patas con multímetro?

02 · NPN y PNP

La flecha manda

03 · Beta

La ganancia que varía

β (hFE) = Ic/Ib en activa: típico 100–300 según modelo y corriente. Pero varía con Ic, temperatura y unidad: diseñar con β mínimo de hoja dividido por 2–5 (β forzada 10–50) garantiza saturación siempre.

En activa manda β; en saturación manda Rc (la corriente ya no puede subir más). Pasar de una a otra es subir Ib hasta que Vce toca fondo.

04 · Identificación con multímetro

BE y BC son dos diodos

1. 1
   Encontrar la base.

   La pata que conduce (0,6–0,7 V) hacia las otras dos es la base. Si conduce desde ella: NPN; hacia ella: PNP.

2. 2
   Distinguir C de E.

   Con base identificada, medir hFE si el multímetro trae zócalo; o comparar caídas (BC suele dar un poco menos que BE). Ante duda, hoja por código.

3. 3
   Descartar muertos.

   Corto entre C-E (pita) o ninguna juntura conduce: transistor muerto. Dos diodos sanos = candidato vivo.

05 · Zonas en código

Modelo simple de punto de trabajo

Dadas base y colector, el modelo dice en qué zona estás:

def bjt_punto(vb, rb, vcc, rc, beta=100, vbe=0.7, vcesat=0.2):
    ib = max(0.0, (vb - vbe) / rb)
    ic_try, ic_sat = ib * beta, vcc / rc
    if ib <= 0:
        print(f"CORTE: Ib=0 Ic=0 Vce={vcc}V")
    elif ic_try < ic_sat:
        print(f"ACTIVA: Ib={ib*1000:.2f}mA Ic={ic_try*1000:.1f}mA Vce={vcc-ic_try*rc:.1f}V")
    else:
        print(f"SATURADA: Ib={ib*1000:.2f}mA Ic={ic_sat*1000:.1f}mA Vce={vcesat}V")
    return ib


bjt_punto(0, 10000, 9, 1000)     # base a 0
bjt_punto(5, 100000, 9, 1000)    # Rb grande: activa
bjt_punto(5, 10000, 9, 1000)     # Rb chica: satura

¿Qué Rb deja justo al borde entre activa y saturada? Calculalo a mano y verificalo a ambos lados.

Borde corte-saturación

Barrer Rb muestra las tres zonas en fila:

def barrer_rb(vb=5.0, vcc=9.0, rc=1000):
    for rb in [1000000, 100000, 47000, 10000, 4700]:
        ib = max(0.0, (vb - 0.7) / rb)
        print(f"Rb={rb}: Ib={ib*1000:.2f}mA Ic_intenta={ib*100*1000:.1f}mA vs sat {vcc/rc*1000:.1f}mA")


barrer_rb()

06 · Analogía programador

Grifo con tres posiciones

1. 1
   Corte = cerrado.

   Sin señal no pasa nada: if (!b) off.

2. 2
   Activa = proporcional.

   Salida = β × entrada: amplificador lineal (curso 4). Como un map(x => β*x) con techo.

3. 3
   Saturación = clamp.

   Por más entrada, la salida no pasa del tope (Vce sat): saturación aritmética con patas.

07 · Exploración

Laboratorio: mover Rb y mirar la zona

Mové la resistencia de base (con 5 V de mando, Rc 1k a 9 V): el laboratorio calcula Ib, Ic, Vce y nombra la zona. Incluye corte y saturación.

Preguntas para explorar

1. ¿Con qué Rb pasa de activa a saturada? Calculalo a mano y verificalo.
2. ¿Por qué con Rb 1k la Ic no sube de 9 mA aunque Ib sea 4,3 mA?
3. ¿Qué zona conviene para llave y cuál para amplificar?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de zonas

Ejercicio 1: clasificar tres puntos

Con bjt_punto(): (0 V, 10k), (5 V, 100k), (5 V, 10k) con Rc 1k/9 V. ¿Zona de cada uno? ¿Vce?

Ejercicio 2: borde exacto

Hallá Rb del borde activa/saturada para Rc 1k, 9 V, β = 100, Vb 5 V. Verificá a ambos lados con código.

Ejercicio 3: identificar desconocido

TO-92 sin leer con dos junturas 0,7 V desde la pata 2. ¿Qué es? ¿Qué falta para usarlo?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Zonas dominadas. Ahora, la llave de verdad: en el próximo tema, BJT como interruptor calculado.