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El transistor es el componente que cambió el siglo XX: permite que una corriente pequeña controle una corriente grande. Con él se amplifican señales (de un micrófono a un altavoz) y se construyen interruptores electrónicos sin piezas móviles. El transistor bipolar de unión (BJT) fue el primero en fabricarse en masa y sigue siendo muy usado en amplificadores, fuentes de alimentación y circuitos de control.

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Lo que vas a aprender

  • La estructura de un BJT NPN y PNP y sus tres terminales.
  • La relación entre las corrientes y la ganancia β.
  • Las regiones de corte, activa y saturación, y cómo saber en cuál está.
  • La recta de carga y el punto de trabajo (punto Q).
  • La polarización por divisor de tensión, estable frente a cambios de β.
  • El transistor como interruptor y como amplificador.

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Fundamentos teóricos

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Estructura y símbolos

Tres capas semiconductoras: N-P-N o P-N-P. Los terminales son emisor (E), base (B) y colector (C). Tiene dos uniones PN, como dos diodos espalda con espalda: la base-emisor y la base-colector. En el símbolo, la flecha está en el emisor y apunta en el sentido de la corriente convencional: hacia fuera en el NPN, hacia dentro en el PNP.

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Corrientes y ganancia

IE=IB+ICIC=β IBI_E = I_B + I_C \qquad I_C = \beta\,I_B β\beta (o hFEh_{FE}) es la ganancia de corriente, típicamente entre 50 y 300. Varía mucho de un transistor a otro del mismo modelo y con la temperatura: un buen diseño no debe depender de su valor exacto. En la unión base-emisor conduciendo, VBE≈0,7V_{BE} \approx 0{,}7 V (silicio).

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Regiones de funcionamiento (NPN)

Cómo comprobarlo: se supone región activa, se calcula IC=βIBI_C = \beta I_B y luego VCEV_{CE}. Si sale VCE>0,2V_{CE} > 0{,}2 V, la suposición era correcta. Si sale menor (o negativa), el transistor está saturado y ICI_C es menor que βIB\beta I_B.

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Curvas características y recta de carga

En la región activa, las curvas IC(VCE)I_C(V_{CE}) son casi horizontales, una por cada IBI_B. En un circuito con RCR_C en el colector y RER_E en el emisor, la malla de salida da la recta de carga: VCC=IC (RC+RE)+VCEV_{CC} = I_C\,(R_C + R_E) + V_{CE} (tomando IE≈ICI_E \approx I_C). Corta los ejes en VCE=VCCV_{CE} = V_{CC} (corte) e IC=VCCRC+REI_C = \frac{V_{CC}}{R_C + R_E} (saturación). El punto Q es su intersección con la curva de la IBI_B que se tenga. Para amplificar, conviene en el centro de la recta, para que la señal pueda subir y bajar sin recortarse.

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Polarización por divisor de tensión

Es el circuito más usado porque no depende de β. Un divisor R1R_1-R2R_2 fija la tensión de base y una resistencia RER_E en el emisor estabiliza la corriente: VB≈VCC R2R1+R2VE=VB−0,7IC≈IE=VEREV_B \approx V_{CC}\,\frac{R_2}{R_1 + R_2} \qquad V_E = V_B - 0{,}7 \qquad I_C \approx I_E = \frac{V_E}{R_E} La aproximación vale si la corriente del divisor es mucho mayor que IBI_B; en la práctica, si βRE>10 R2\beta R_E > 10\,R_2. Si no, se calcula el equivalente Thevenin de la base.

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El transistor como interruptor

Para que un NPN actúe como interruptor cerrado, hay que saturarlo con margen: IB>IC,satβmin⁡(se suele dar un factor 2 a 10 de margen)I_B > \frac{I_{C,\text{sat}}}{\beta_{\min}} \qquad (\text{se suele dar un factor 2 a 10 de margen}) Así se encienden relés, LED de potencia o motores desde la salida de un microcontrolador. Con cargas inductivas (relés, motores) hay que poner un diodo de libre circulación en paralelo con la carga.

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Amplificador en emisor común

Con el transistor polarizado en activa, una pequeña señal en la base produce una señal grande e invertida en el colector. Con el condensador de desacoplo de RER_E, la ganancia de tensión es Av≈−RCrere=VTIE≈25 mVIEA_v \approx -\frac{R_C}{r_e} \qquad r_e = \frac{V_T}{I_E} \approx \frac{25\text{ mV}}{I_E} Sin el condensador, Av≈−RCREA_v \approx -\frac{R_C}{R_E}: menos ganancia, pero mucho más estable.

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Ejemplos resueltos

Ejemplo 1 · Región activa o saturación

NPN con β=100\beta = 100, VCC=12V_{CC} = 12 V, RC=2R_C = 2 kΩ, base alimentada con 5 V a través de RB=100R_B = 100 kΩ.IB=5−0,7100 k=43I_B = \frac{5 - 0{,}7}{100\text{ k}} = 43 µA. Si está en activa, IC=4,3I_C = 4{,}3 mA y VCE=12−4,3⋅2=3,4V_{CE} = 12 - 4{,}3\cdot2 = 3{,}4 V >0,2> 0{,}2 V: activa, correcto.Con RB=10R_B = 10 kΩ: IB=430I_B = 430 µA, ICI_C “sería” 43 mA y VCE=12−86<0V_{CE} = 12 - 86 < 0. Imposible: está saturado. IC=12−0,22 k=5,9I_C = \frac{12 - 0{,}2}{2\text{ k}} = 5{,}9 mA.
VCC=12V_{CC} = 12 V, R1=47R_1 = 47 kΩ, R2=10R_2 = 10 kΩ, RC=3,3R_C = 3{,}3 kΩ, RE=1R_E = 1 kΩ, β=150\beta = 150.VB=12⋅1057=2,11V_B = 12\cdot\frac{10}{57} = 2{,}11 V. VE=1,41V_E = 1{,}41 V. IC≈1,41I_C \approx 1{,}41 mA.VCE=12−1,41⋅(3,3+1)=5,94V_{CE} = 12 - 1{,}41\cdot(3{,}3 + 1) = 5{,}94 V. Punto Q: (5,94 V; 1,41 mA), cerca del centro de la recta.Comprobación: βRE=150\beta R_E = 150 kΩ >10R2=100> 10 R_2 = 100 kΩ. Si β\beta fuera 300, ICI_C apenas cambiaría.
Un relé de 12 V y 60 mA con un transistor de βmin⁡=100\beta_{\min} = 100, desde una salida de 3,3 V.IB,min⁡=60/100=0,6I_{B,\min} = 60/100 = 0{,}6 mA. Con un margen de 5: IB=3I_B = 3 mA. RB=3,3−0,73 mA=867R_B = \frac{3{,}3 - 0{,}7}{3\text{ mA}} = 867 Ω, se elige 820 Ω.No hay que olvidar el diodo en antiparalelo con la bobina del relé.
Con el circuito del ejemplo 2 y RER_E desacoplada: re=25/1,41=17,7r_e = 25/1{,}41 = 17{,}7 Ω. Av=−330017,7=−186A_v = -\frac{3300}{17{,}7} = -186.Sin desacoplar: Av≈−3,31=−3,3A_v \approx -\frac{3{,}3}{1} = -3{,}3. Mucha menos ganancia, pero no depende de la temperatura ni del transistor.

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Errores frecuentes

  • Aplicar IC=βIBI_C = \beta I_B en saturación. Solo vale en la región activa; compruébalo siempre con VCEV_{CE}.
  • Diseñar contando con un β concreto. Varía más de un 100 % entre unidades; usa polarización por divisor con RER_E.
  • Olvidar los 0,7 V de la unión base-emisor.
  • Conectar una carga inductiva sin diodo. Al cortar, la bobina genera un pico de tensión que destruye el transistor.

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Preguntas frecuentes

Para conmutar potencia y en circuitos digitales se usa casi siempre el MOSFET: no consume corriente de puerta y tiene menos pérdidas. El BJT sigue siendo habitual en amplificadores de audio, referencias de tensión, circuitos analógicos de precisión y como interruptor barato de pequeña señal.
Dos transistores en cascada, con el emisor del primero en la base del segundo. La ganancia total es β1β2\beta_1\beta_2 (miles), pero VBEV_{BE} es 1,4 V y la saturación no baja de 0,7-1 V.

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Temas relacionados

El diodo

La unión PN y su recta de carga.

Transistor MOSFET

El transistor de efecto de campo.

Thevenin y Norton

Simplificar el circuito de base.
Última modificación el 12 de octubre de 2026