El Cedazo

Llevamos cinco artículos en la serie, y nuestro título tiene dos numeraciones… parece que estemos dedicando un monográfico al transistor…

Bueno… no pasa nada… ya iremos abstrayendo más adelante.

Pero antes de hacerlo debemos completar dos puntos que habíamos dejado a medias en el artículo anterior: la polarización inversa y el transistor bipolar PNP.

Polarización inversa

Vamos a dedicar unas frases a contar qué es esto, porque es posible que te lo hayas preguntado cuando contábamos las zonas de funcionamiento. Solo vamos a dedicar unas frases, porque el objetivo es convencerte de que no importa, y olvidarlo a partir de ahora.

Podemos partir del transistor NPN que veíamos hace un par de artículos:

Transistor bipolar NPN: disposición y esquema eléctrico

Podemos hacernos la siguiente pregunta: ¿qué diferencia al Colector del Emisor? ¿Por qué no podemos simplemente darle la vuelta?

Pero antes de contestarla, voy a plantear la misma pregunta de distinto modo. Habíamos visto que la zona de polarización donde estábamos dependía de la tensión entre Base y Emisor.

• Si la tensión es grande, estamos en zona de saturación, y el transistor es prácticamente un cable que une Colector con Emisor.
• Si la tensión es “nigrandenipequeña“, estamos en zona lineal, y la corriente que pasa por el Colector es proporcional a la corriente que pasa por la Base.
• Si la tensión es pequeña, estamos en zona de corte, y el transistor es prácticamente un interruptor abierto.

Pero, ¿qué ocurre si la tensión es negativa? O dicho de otro modo, ¿qué ocurre si pone el transistor “bocaabajo”? El Emisor donde está Colector y el Colector donde está el Emisor. Al fin y al cabo, una N es una N. ¿Qué sabrá él si es la N del Colector o la del Emisor?

Pues efectivamente, no pasa nada. Efectivamente, una N es una N, sin mayor problema, y el transistor sigue funcionando igual. Aun cuando le hayamos dado la vuelta. Lo que antes era el Emisor, ahora se comporta como Colector, y lo que antes era Colector, ahora se comporta como Emisor, y el transistor sigue funcionando cualitativamente igual. Es lo que se llama “polarización inversa”.

Digo “cualitativamente” porque, a pesar de que el transistor sí que se comporta así, los tamaños y geometrías de las diversas zonas sí influyen en los valores numéricos concretos. Por ejemplo, si ponemos el transistor “bien”, tendremos una beta de, por ejemplo, 100. El problema es que el fabricante ha diseñado el transistor para maximizar la beta cuando ponemos el transistor “bien”, de modo que si lo ponemos “al revés”, pues la beta no será tan buena. A lo mejor, podría ser que la beta en polarización inversa fuera de solamente 20.^[1] Y lo mismo con otros parámetros del transistor, que no los hemos visto, pero hay muchos más.

PNP

En consecuencia, si queremos que el transistor se comporte al revés, no debemos simplemente darle la vuelta, sino usar en su lugar un transistor PNP.

Transistor PNP: disposición y esquema eléctrico

El comportamiento del transistor PNP es el mismo que el del NPN, y podemos usarlo de la misma manera:

Solo debemos tener cuidado de que ahora la tensión entre Base y Emisor en general es negativa, y por lo tanto debemos definir las zonas con un poco de cuidado:

• Zona de corte: la tensión entre Base y Emisor pequeña; el transistor es un interruptor abierto.
• Zona de saturación: la tensión entre Base y Emisor es grande en valor absoluto, pero negativa; el transistor es un cable que une Colector y Emisor.
• Zona lineal: la tensión entre Base y Emisor es “ni grande ni pequeña” en valor absoluto, pero negativa; la corriente por el Colector es proporcional a la de la Base.

Como pista puedes usar la flecha del transistor para ver cuál debe ser el sentido de la corriente cuando todo está “bien”.

¿Y para qué sirve esto? Fíjate en que, si la tensión entre Base y Emisor es de 5V, la tensión de entrada que nos hace estar en zona de saturación es de 0V o valores muy cercanos. En ese momento, la tensión entre Base y Emisor es grande (en valor absoluto) y negativa… ¿negativa? Sí, porque cuando digo “entre Base y Emisor”, no estoy diciendo “entre Emisor y Base”. El orden es importante… es precisamente lo que define el signo. Análogamente, la tensión que nos hace estar en zona de corte es 5V o valores próximos a ella (4,8V, 4,9V o cosas así).  Y, entre medias, es zona lineal.

Vuelve a leerlo si no lo has interiorizado. Y ahora recuerda que hace un par de artículos dijimos que hacíamos corresponder un 1 con 5V y un 0 con 0V. Así que si al transistor le meto un 1, estoy en zona de corte, y el transistor es un interruptor abierto; y si le meto un 0, estoy en zona de saturación, y el transistor es un interruptor cerrado.

Es lo mismo que el interruptor que veíamos con el NPN, pero al revés, y precisamente se suele representar con el siguiente símbolo:

Fíjate que es el mismo símbolo que poníamos antes, pero con un círculo delante, para indicar que funciona al revés.

Con esto acabamos el bloque dedicado a los transistores. En el próximo capítulo veremos cómo combinamos todo esto que hemos visto para construir bloques más complejos: las puertas lógicas.

1. Para ser honesto, no sé si es el tamaño de las zonas, su geometría, sus conexiones o la fase de la luna lo que afecta a todo esto. Solo sé que afecta, porque los fabricantes lo ponen en sus especificaciones. [↩]

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