El transistor bipolar como interruptor (switch)
Conceptos: corte, saturación, ejemplo de diseño

Cuando un transistor se utiliza en un circuito, el comportamiento que éste tenga dependerá de sus curvas características. En el diagrama que se presenta hay varias curvas que representan la función de transferencia de Ic (corriente de colector) contra VCE (tensión colector – emisor) para varios valores de Ib (corriente de base).

Cuando el transistor se utiliza como amplificador, el punto de operación de éste se ubica sobre una de las líneas de las funciones de transferencia que están en la zona activa. (las líneas están casi horizontales).

Cuando un transistor se utiliza como interruptor o switch la corriente de base debe tener un valor para lograr que el transistor entre en corte y otro para que entre en saturación

- Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima (prácticamente igual a cero) y una tensión colector emisor (VCE) máxima (casi igual a la tensión de alimentación). Ver la zona amarilla en el gráfico
- Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y una tensión colector emisor (VCE) casi nula (cero voltios). Ver zona en verde en el gráfico

Para lograr que el transistor entre en corte, el valor de la corriente de base debe ser bajo o mejor aún, cero. Para lograr que el transistor entre en saturación, el valor de la corriente de base debe calcularse dependiendo de la carga que se esté operando entre encendido y apagado (funcionamiento de interruptor)

Si se conoce cual es la corriente que necesita la carga para activarse (se supone un bombillo o foco), se tiene el valor de corriente que habrá de conducir el transistor cuando este en saturación y con el valor de la fuente de alimentación del circuito, se puede obtener la recta de carga. Ver gráfico anterior.

Esta recta de carga confirma que para que el transistor funciones en saturación Ic debe ser máximo y VCE mínimo y para que este en corte Ic debe ser el mínimo y VCE el máximo

Ejemplo de diseño

Calcular el valor de Rb (resistencia de base) que ha de utilizarse, para que el circuito funcione como un interruptor (conectar y desconectar una tensión de 12 voltios en A)

Datos:
- La tensión de alimentación es de 12 Voltios
- Bombillo de 12 voltios, 1.2 watts (vatios)
- El B (beta) mínimo del transistor es de 200

Obtener Ic:
Potencia del bombillo = P = V x I,  despejando I
I = Ic = P / V = 1.2 watts / 12 voltios = 100 mA

Se escoge el B menor (200) para asegurar de que el transistor se sature.
Corriente de base = Ib = Ic / B = 100 mA / 200 = 0.5 mA.
Esta es la corriente de base necesaria para que el transistor se sature y encienda el bombillo.

Para calcular Rb se hace una malla en el circuito de la base:
12 V = Rb x Ib – Vbe
Rb = (12 – 0.7 ) / Ib = 11.3 V. / 0.5 mA = 2260 ohmios. Para efectos prácticos Rb = 2.2 Kohms

Nota: Vbe = 0.7 Voltios aproximadamente en un transistor de silicio.

Para que el bombillo se apague, basta que la corriente que pase a través de él (Ic) sea cero. Para lograrlo se hace que la corriente de base Ib sea cero (Ic = B x Ib), poniendo la tensión que alimenta el circuito de la base en cero (0 Voltios)

08/06

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