Saberes esenciales — Transistor bipolar

Educación técnica profesional · Electrónica Industrial

Transistor bipolar: datos, polarización, fallas y amplificación

Tipos, corrientes, β/hFE, zonas, configuraciones, recta de carga, hojas de datos, interruptor, multivibradores, Darlington y diagnóstico dentro y fuera del circuito.

ENCENDAMOS JUNTOS LA LUZ

01 · Generalidades

Conformación, terminales, corrientes y β

El BJT (Bipolar Junction Transistor) tiene tres capas. NPN: flecha del emisor hacia afuera. PNP: flecha hacia adentro. Terminales: B base, C colector, E emisor. La flecha marca el sentido convencional de I_E.

Ley de corrientes: \(I_E = I_B + I_C\). En activa, casi toda la corriente de emisor sale (NPN) o entra (PNP) por el colector.

Parámetro	Símbolo en hoja	Qué es
Ganancia estática CE	β, h_FE	\( \beta = I_C / I_B \) en zona activa
Ganancia CB	α, h_FB	\( \alpha = I_C / I_E \approx 0,98 \) a \(0,998\)
Relación	—	\( \beta = \alpha/(1-\alpha) \)

h_FE no es un número único: el 2N2222 puede salir 50 o 300 según lote y I_C. En diseño de interruptor se usa el β mínimo de la hoja, no el “típico 100” de memoria.

Ejemplo: β = 100 e I_B = 0,20 mA → I_C = 20 mA (solo si está en activa, no en saturación).

02 · Zonas y configuraciones

Corte, activa, saturación · EC, BC, CC

Zona	Unión BE	Unión BC	Uso
Corte (cutoff)	Inversa	Inversa	Interruptor abierto. I_C ≈ 0
Activa (forward active)	Directa	Inversa	Amplificador. I_C = β I_B
Saturación (saturation)	Directa	Directa	Interruptor cerrado. V_CE(sat) ≈ 0,2 V. Ya no vale I_C = β I_B

Emisor común (CE)

Ganancia de tensión e inversión de fase. La de amplificador e interruptor de taller.

Base común (CB)

Ganancia de corriente ≈ 1. Baja Zin, alta Zout. RF y algunas etapas rápidas.

Colector común (CC)

Seguidor de emisor. Ganancia de tensión ≈ 1, mucha corriente de salida. Buffer.

Video · Curvas, α, β y zonas

Observar: dónde está el corte (eje V_CE), la saturación (eje I_C) y por qué β solo se usa en activa.

03 · Polarización

Punto Q, divisor, resistencia de emisor y recta de carga

Polarizar es fijar un punto de trabajo Q (quiescent point) en continua para que la señal viva en activa y no se vaya a corte o saturación.

Polarización fija + R_E

R_B desde V_CC a la base y R_E en el emisor. R_E introduce realimentación de DC: si I_C sube con la temperatura, V_E sube y reduce V_BE efectivo. Estabiliza mejor que R_B sola.

Divisor de tensión (auto polarizado, CE)

R₁–R₂ fijan V_B. Condición práctica: la corriente del divisor ≥ 10 I_B para que β no “mueva” el punto Q. Es la polarización más usada en etapas de audio y sensores.

\( V_B = V_{CC}\cdot R_2/(R_1+R_2) \quad;\quad V_E = V_B – V_{BE} \quad;\quad I_E = V_E / R_E \)

Recta de carga

En el plano I_C–V_CE, la recta une (V_CE=V_CC, I_C=0) con (V_CE=0, I_C=V_CC/R_C) si no hay R_E. El Q es el cruce de esa recta con la curva de I_B de la hoja. Si Q está en el centro, hay margen para la señal. Si Q se pega al corte o a la saturación, la onda se aplasta (clipping).

Temperatura y estabilidad

I_CBO se duplica cada ~10 °C. β también sube. Sin R_E el Q se corre hacia saturación (thermal runaway). Factor de estabilidad S indica cuánto cambia I_C cuando cambia I_CBO: menor S, más estable. El disipador limita T_j, no “elimina” la física.

Video · Polarización BJT

Video · Recta de carga y β

Observar: cómo se dibuja la recta, dónde queda Q y qué R_B lleva a saturación o a corte.

04 · Hoja de datos

Datasheet, términos en inglés, encapsulados y P_D

La hoja de datos (datasheet) y el manual de características no se “adivinan”. Antes de soldar se lee:

Inglés	Qué buscar
pinout / pin configuration	Cuál pata es B, C, E en ese encapsulado
V_CEO, V_CBO, V_EBO	Tensiones máximas
I_C max	Corriente de colector máxima
P_D, P_tot	Potencia que puede disipar a 25 °C
h_FE min / typ / max	β a una I_C y V_CE dadas
V_CE(sat), V_BE(sat)	Caídas en interruptor cerrado
SOA / safe operating area	Zona V–I donde no se destruye
f_T	Frecuencia de transición

TO-92

Señal, 2N2222, BC547. Pocas décimas de watt. Sin disipador.

TO-220

Potencia, TIP31, 2N3055 en chasis. El metal suele ser colector: no lo atornille a tierra sin mica.

P_D

\( P_D \approx I_C \cdot V_{CE} \). Si Q está a 10 V y 100 mA, son 1 W: el TO-92 no aguanta.

Dos 2N2222 de marcas distintas no comparten el mismo pinout. El plano del encapsulado no basta: abra la hoja.

05 · Conmutación

Transistor como interruptor y multivibradores

Como interruptor se usa corte ↔ saturación. Para saturar de verdad se fuerza más I_B que I_C/β_min (factor 5 a 10). Ejemplo: LED de 20 mA, β_min = 50 → I_B ≥ 20/50 = 0,4 mA; se diseña 2 mA para no quedar a medias (zona activa, el transistor se calienta).

Los multivibradores son dos (o más) transistores que se tiran a corte y saturación:

Astable

Oscila solo. Dos LED que parpadean. No tiene estado estable.

Monoestable

Un pulso de ancho fijo y vuelve. Temporizador.

Biestable

Flip-flop. Dos estados estables. Memoria de 1 bit.

06 · Amplificación

Amplificador CE y etapas de potencia

En emisor común la señal entra por la base (acoplo RC o directo) y sale invertida por el colector. La ganancia de tensión es del orden de \( -g_m R_C \) o, en DC aproximado, \(-R_C/r_e\). El Q debe quedar al centro de la recta.

Etapa de potencia	Idea
Darlington	Dos NPN (o PNP) en cascada. β ≈ β₁·β₂. V_BE ≈ 1,4 V. Alta Zin. TIP120/122.
Simetría complementaria	NPN + PNP a la salida (push-pull clase B o AB). Cada uno amplifica medio ciclo. Menos calor que clase A.
Diferencial	Dos transistores que restan dos entradas. Corazón del amp-op. Rechaza lo común (ruido de masa).

Control industrial: un opto 4N25 no mueve un relé de 80 mA. Se pone un Darlington o un transistor de potencia saturado después del opto.

07 · Fallas

Fuga, abierto, cortocircuito · dentro y fuera del circuito

Falla	Fuera de circuito (diodo del multímetro)	Dentro de circuito (tensiones)
Abierto BE o BC	No conduce en ningún sentido esa unión	V_BE rara (0 V o la fuente completa); no hay I_C
Cortocircuito C–E	Casi 0 Ω entre C y E	V_CE ≈ 0 aunque la base esté a 0 V; la carga queda siempre alimentada
Fuga (I_CEO alta)	Resistencia baja en inverso; no es infinito	Hay I_C con base abierta; se calienta en corte

Dentro del circuito las resistencias de polarización engañan al óhmetro. Primero mida V_BE y V_CE con la fuente puesta (y LOTO si hay potencia). Si duda, saque el componente y mida las tres uniones.

NPN sano fuera de circuito: BE y BC conducen en directo (~0,6 V en escala de diodo) y quedan abiertas en inverso. CE no conduce en ningún sentido. PNP: invierta las puntas.

Transistor bipolar BJT — teoría, polarización, fallas y ejercicios

Electrónica Industrial · CTP · Transistor bipolar

Transistor bipolar (BJT): de la hoja de datos al circuito

Tipos, corrientes, β, zonas, configuraciones, polarización, recta de carga, interruptor, multivibrador, nociones de amplificación, encapsulados, fallas y ejercicios.

1. Qué es un transistor bipolar

El BJT (Bipolar Junction Transistor) es un dispositivo de tres terminales que controla una corriente grande en el colector con una corriente pequeña en la base. En el taller se usa de dos maneras:

Interruptor: corte o saturación. Enciende un LED, un relé o un motor pequeño.
Amplificador: zona activa. Una señal débil en la base aparece más grande en el colector.

Está formado por dos uniones PN en sandwich: NPN o PNP. La base es una lámina muy delgada. Por eso casi toda la corriente del emisor cruza hacia el colector.

Regla de Kirchhoff en el transistor: I_E = I_B + I_C. La corriente no se “crea”: se reparte.

Conformación interna: base delgada entre emisor y colector.

2. Tipos, terminales y símbolos

NPN: emisor N, base P, colector N. La flecha del emisor sale (Not Pointing iN). Corriente de base entra; I_C sale del colector hacia la carga.

PNP: emisor P, base N, colector P. La flecha del emisor entra. Corriente de base sale; el colector “jala” corriente desde la carga hacia el negativo.

Terminal	Inglés	Función
Emisor (E)	Emitter	Inyecta portadores. Muy dopado.
Base (B)	Base	Control. Delgada y poco dopada.
Colector (C)	Collector	Recoge la corriente principal.

Patillaje no es universal. 2N2222 TO-92 (plano hacia usted, pines abajo) suele ser E-B-C. BC547 suele ser C-B-E. Siempre confirme en la hoja de datos.

La flecha siempre está en el emisor y apunta el sentido convencional de I_E.

2N2222 en TO-92: ejemplo de E-B-C. Verifique el fabricante.

3. Corrientes en un transistor

En un NPN polarizado en directa (V_BE ≈ 0,7 V en silicio):

I_E = I_B + I_C · I_C = β · I_B · I_E ≈ I_C si β ≫ 1

I_B
Microamperios a unos mA. Es la corriente de control.

I_C
La que hace el trabajo: LED, relé, etapa de potencia.

I_E
La más grande. Sale (NPN) o entra (PNP) por el emisor.

Relaciones útiles de la hoja de datos:

Símbolo	Nombre	Relación
β o h_FE	Ganancia estática de corriente en EC	β = I_C / I_B
α	Ganancia en base común	α = I_C / I_E ≈ β/(β+1)
I_CBO	Corriente de fuga C-B (emisor abierto)	Debe ser muy pequeña (nA)
I_CEO	Fuga C-E (base abierta)	I_CEO ≈ (β+1)·I_CBO

4. Ganancia estática β (h_FE)

β dice cuántos miliamperios de colector “aparecen” por cada miliamperio de base, en emisor común y en zona activa. No es una constante: cambia con I_C, V_CE y temperatura.

En hojas de datos se publica un rango. Ejemplo BC547:

Grupo A: 110–220
Grupo B: 200–450
Grupo C: 420–800

Por eso un circuito profesional no depende de un β exacto. Se polariza para que el punto Q aguante la variación.

Diseño de interruptor: no use el β típico. Use un β “pesimista” (10 a 20) para forzar saturación: I_B ≥ I_C / 10.

Fragmento real de características: h_FE, V_CE(sat), V_BE(on), I_CBO.

Calculadora de β

I_C (mA)

I_B (mA)

I_E resultante

β = I_C / I_B

5. Zonas de funcionamiento

Zona	Unión BE	Unión BC	Qué hace	Uso
Corte	Inversa (V_BE < 0,5 V)	Inversa	I_C ≈ 0. Abierto.	Interruptor OFF
Activa	Directa ≈ 0,7 V	Inversa	I_C = β·I_B. Lineal.	Amplificador
Saturación	Directa	Directa	I_C ya no sigue a β. V_CE(sat) ≈ 0,1–0,3 V.	Interruptor ON
Inversa	Inversa	Directa	Ganancia muy baja. Casi no se usa.	Casos especiales

En silicio: si mide V_BE ≈ 0,7 V y V_CE de varios voltios → activa. Si V_CE ≈ 0,2 V con corriente → saturado. Si V_BE ≈ 0 y I_C ≈ 0 → corte.

6. Configuraciones: EC, BC y CC

La terminal común es la que comparte entrada y salida (referencia de señal). No significa que esté a tierra de potencia siempre, pero en DC casi siempre el emisor o la base se referencian así.

	Emisor común (EC)	Base común (BC)	Colector común (CC)
Entrada	Base	Emisor	Base
Salida	Colector	Colector	Emisor
Av (tensión)	Alta, invertida 180°	Media, no invierte	≈ 1 (seguidor)
Ai (corriente)	Alta (β)	≈ 1 (α)	Alta (β+1)
Zin	Media	Muy baja	Alta
Zout	Alta	Alta	Baja
Uso en taller	Amplificador e interruptor	RF, adaptación	Buffer / driver de carga

7. Curvas características

Curva de entrada (I_B vs V_BE): parece un diodo. Arranca cerca de 0,6–0,7 V.

Familia de salida (I_C vs V_CE para varios I_B):

Zona de saturación: V_CE bajo, I_C limitado por la carga.
Zona activa: I_C casi plano (fuente de corriente controlada por I_B).
Ruptura: V_CE excesivo, I_C se dispara. No operar ahí.

La recta de carga se dibuja sobre esta familia: une I_C = V_CC/R_C (V_CE=0) con V_CE=V_CC (I_C=0). El punto Q es la intersección con la curva del I_B de polarización.

8. Polarización y punto de trabajo Q

Polarizar es fijar I_B, I_C y V_CE en reposo (sin señal). Ese trío es el punto Q (quiescent).

En EC con resistencia de colector: V_CE = V_CC − I_C·R_C

Para amplificar sin recortar, Q se coloca cerca del centro de la recta de carga: V_CE ≈ V_CC/2 e I_C ≈ (V_CC/2)/R_C.

Si Q se pega a saturación, el semiciclo positivo de la señal se aplasta. Si se pega a corte, se ap

Transistor BJT — videos e imágenes sugeridas

Electrónica Industrial · CTP · Material audiovisual

Transistor bipolar: videos e imágenes sugeridas

Pulse la miniatura: se abre YouTube. No se embebe el reproductor (en archivo local y en varios sitios el embed de YouTube sale con error 153). Teoría y ejercicios: transistores.html.

Cómo usar esta página en clase: el estudiante abre el video, anota lo pedido en Observe y vuelve a la guía teórica. Si YouTube está bloqueado, copie el título de la tabla final y búsquelo en casa.

1. Qué es un BJT

Imagen sugerida: 2N2222 en TO-92. Tres patas, cuerpo negro, plano frontal.

Transistores bipolares. Introducción

Electrónica FP · 7:46 · YouTube

Observe: analogía interruptor / amplificador; tres patas; NPN y PNP no se cablean igual al positivo.

Tema	Buscar en YouTube
Introducción	Transistores bipolares. Introducción Electrónica FP
Polarizar	Qué es polarizar un transistor Electrónica FP
Curvas	Transistor BIPOLAR BJT Parte 2 Curvas Características El Traductor
Recta de carga	Recta de carga de un transistor Shakmuria
Ejercicio Q	Transistor BJT Polarizado en Emisor Ejercicio Resuelto ElectDraw
Datasheet	Cómo leer el datasheet diodos y transistores Humberto Higinio
Interruptor	Práctica 22 Transistor como interruptor Encender led Shakmuria
Astable	Generador de onda cuadrada con 2 transistores Multivibrador Astable
Darlington	Par Darlington y seguidor de emisor RAMTEC
Fallas	Comprobación de transistores con multímetro Tecnología con CLASE

Transistores

Conformación, terminales, corrientes y β

Corte, activa, saturación · EC, BC, CC

Emisor común (CE)

Base común (CB)

Colector común (CC)

Video · Curvas, α, β y zonas

Punto Q, divisor, resistencia de emisor y recta de carga

Polarización fija + RE

Divisor de tensión (auto polarizado, CE)

Recta de carga

Temperatura y estabilidad

Video · Polarización BJT

Video · Recta de carga y β

Datasheet, términos en inglés, encapsulados y PD

TO-92

TO-220

PD

Transistor como interruptor y multivibradores

Astable

Monoestable

Biestable

Amplificador CE y etapas de potencia

Fuga, abierto, cortocircuito · dentro y fuera del circuito

Transistor bipolar (BJT): de la hoja de datos al circuito

1. Qué es un transistor bipolar

2. Tipos, terminales y símbolos

3. Corrientes en un transistor

4. Ganancia estática β (hFE)

Calculadora de β

5. Zonas de funcionamiento

6. Configuraciones: EC, BC y CC

7. Curvas características

8. Polarización y punto de trabajo Q

Transistor bipolar: videos e imágenes sugeridas

1. Qué es un BJT

Transistores bipolares. Introducción

2. Tipos, terminales y patillaje

BJT NPN y PNP

3. Polarizar y zonas

¿Qué es polarizar un transistor?

Polarización con transistores BJT

4. Curvas y recta de carga

Curvas características del BJT

Emisor común: curvas y polarización

Recta de carga de un transistor

Recta de carga, β y RB de saturación

5. Polarización y punto Q

Polarizado en emisor — ejercicio resuelto

6. Hoja de datos

Cómo leer el datasheet (diodos y transistores)

Cómo leer datasheet (parte 2)

7. Interruptor

Práctica: transistor como interruptor (LED)

2N2222 como interruptor

8. Multivibrador astable

Generador de onda cuadrada con 2 transistores

9. Darlington y potencia

Par Darlington y seguidor de emisor

Darlington TIP142

10. Fallas con el multímetro

Comprobar transistor con multímetro

Medir NPN y PNP

Comprobar un Darlington

Títulos para buscar si no carga la miniatura

Polarización fija + R_E

Datasheet, términos en inglés, encapsulados y P_D

P_D

4. Ganancia estática β (h_FE)

Recta de carga, β y R_B de saturación