Mis transistores favoritos para cuando a nuestro PIC le falta fuelle.
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_sqbc107.jpg) (http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_sqbd140.jpg) (http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_sqtip122.jpg) (http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_sq2n3055.jpg)
BC107 (http://picmania.garcia-cuervo.net/recursos/bc107.pdf) BD140 (http://picmania.garcia-cuervo.net/recursos/bd140.pdf) TIP122 (http://picmania.garcia-cuervo.net/recursos/tip122.pdf) 2N3055 (http://picmania.garcia-cuervo.net/recursos/2n3055.pdf)
Bueno, como decía Jack el Destripador: vayamos por partes ...
No pienso contestar a la pregunta de ¿qué es un transistor? primero porque no conozco la suficiente teoría electrónica como para poder contestarla con la autoridad y profundidad necesarias y segundo, y mas importante, porque no lo necesitamos para nuestras aplicaciones.
Hay mil maneras de conectar un transistor, cada uno de ellos con distintos encapsulados (http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_transistores_encapsulados.gif), hay miles de tipos de transistores con millones de parámetros que hay que tener en cuenta según el destino que se le dé y las funciones que solicitemos de él.
Para nosotros es suficiente con decir que un transistor es como un grifo que nos va a servir para dar o quitar la alimentación a un cacharro que no podemos conectar directamente a un pin de nuestro PIC, porque corremos el riesgo de fundirlo, a nuestro PIC, si lo hacemos tan directamente.
El PIC no tiene fuelle para tanto, no puede suministrar la corriente necesaria para que funcione por ejemplo un relé o un motor que necesitan una intensidad de corriente que el PIC no puede dar. ¿Cual es la solución entonces?
¡Exacto! Lo adivinaste. Un transistor.
El transistor tiene tres patillas solamente, cada una de ellas con nombre propio y que son: Base, Colector y Emisor.
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_transistores_bce.gif)
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_transistor_bce1.jpg)
Si nuestro PIC le sopla unos pocos milivoltios a la patilla que llamamos Base entonces va el transistor y deja pasar corriente entre el Colector y el Emisor, y esto es lo importante: con una intensidad que depende de lo que aguante el transistor, no el pin de nuestro PIC.
Entonces el esquema de conexión que vamos a utilizar en un 99.99% de las veces es el siguiente:
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_transistor.jpg)
La entrada representa a cualquier pin de nuestro PIC que da la señal de conduce o no conduce; la resistencia Rb es la encargada de ajustar la corriente que debe suministrar nuestro PIC a la Base del transistor para que cuando circule entre ésta y el emisor se produzca el gran paso de corriente, que es lo que nos interesa, entre el Colector y el Emisor con lo que la Carga, nuestro relé o motor, tenga la suficiente intensidad para funcionar.
Fijaos que el truco está en que nuestro PIC sólo debe suministrar la corriente necesaria y suficiente, aplicada a la Base, para que el transistor conduzca entre el Colector y el Emisor. Le entrega el testigo al transistor para que sea éste el que se encargue de darle la comida que necesite la carga.
Vamos entonces ahora a tratar temas con mas chicha para lo que pretendemos:
Las preguntas del millón son:
¿Qué transistor uso de los miles que hay en la tienda de electrónica de la esquina?
¿Qué resistencia debo ponerle para conectar mi PIC a la base del transistor?
La respuesta es tan fácil como oscura: depende que que carga queramos conectarle, o sea que si la carga funciona a 5V y sólo necesita 100 mA tendremos que elegir un tipo de transistor distinto al caso en que deseemos montar una que va con 12V y requiere la enorme cantidad de corriente de 2A.
Y dependiendo del tipo de transistor que seleccionemos y del voltaje e intensidad que vaya a recorrerlo deberemos calcular el valor de la resistencia que debemos colocar para que todo funcione como tenemos previsto.
Pero la respuesta no está en el viento, la encontramos en los omnipresentes Datasheets (http://picmania.garcia-cuervo.net/documentacion_datasheets.php#Transistores). En esas hojitas repletas de siglas, valores y curvas de funcionamiento está la respuesta que necesitamos. (Ahí y en nuestro amable tendero electrónico de la esquina que nos va a informar de que ese transistor que tan dificultosamente hemos escogido, no lo tiene. Pero que nos va a salvar la vida dándonos otro que se le parece lo suficiente como para que nos sirva igual ... o casi)
Y ahora viene lo que estabais esperando ansiosamente y que responde a la primera pregunta:
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Valores de parámetros del transistor que debemos consultar para seleccionar
el transistor adecuado a nuestros propósitos.
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IC Corriente máxima que puede atravesar el transistor (que siempre debe ser algo mayor que la que necesite nuestra carga, no debemos llevar los componentes a sus limites; peligra la vida del artista)
hFE Ganancia del transistor que se define como IC/IB (o sea la relación que hay entre la cantidad de corriente que pasa por el colector para una corriente dada que pasa por la base. Esta ganancia es la que nos va a indicar qué corriente va a tener que suministrar nuestro PIC para activar el transistor, o sea que conduzca)
VCEO Máximo voltaje que soporta el transistor entre el Colector y el Emisor (Tened en cuenta que todo transistor tiene su precio ante el empuje de los voltios, por encima de un cierto valor no hay transistor que aguante, se funde y conduce entre el Colector y el Emisor independientemente de lo que diga la Base)
Otro dato muy importante que tenemos que tener en cuenta: La tensión de salida de los pines de los PIC es de 5V y pueden suministrar una intensidad máxima de 25mA
Y por último: es fundamental conocer la intensidad de trabajo que nos consume la Carga que deseamos conectar, tirando del suministro que nos va a brindar nuestro transistor.
Por fin estamos en condiciones de poder seleccionar nuestro transistor, y qué mejor manera de hacerlo que poniendo un sabroso ejemplo y solucionándolo con prontitud, profundidad y elegancia:
Ejemplo práctico de selección y conexión de un Transistor:
Conectando un relé a un pin del PIC.
Supongamos (un poné) que deseamos controlar con un pin de nuestro PIC un Relé cuya bobina funciona con 12V y que consume ... hummm ... 80 mA.
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_rele_finder302270120010.jpg)
(este es mi relé Finder V04 30.22.7.012.0010 para no ir mas lejos y lo pongo porque tengo la foto que podéis ver a la derecha. No consume 80 mA pero eso es algo que no tenéis por qué saberlo)
Bien. Lo primero es el esquema electrónico del montaje que deseamos hacer y que es el siguiente:
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_transistor_sch_1.jpg)
Nota: El diodo sirve para eliminar los picos de tensión que se producen cuando conectamos o desconectamos la bobina del relé.
Ahora recopilamos la información de que disponemos:
El PIC nos suministra una tensión de 5V y nos puede dar una intensidad de 25 mA (como máximo); queremos conectar una carga que necesita 12V y que consume 80 mA así que necesitamos un transistor que pueda proporcionar unos ... hummmm ... 100 mA por lo menos (su IC) .... y que soporte bien un voltaje de 25V (su VCEO).
Me voy a mis Datasheets y compruebo que el BC107 podría servirme (no digáis que juego con ventaja porque ya lo sé y además tenéis razón). Tiene una IC de 100 mA (un 20% por encima de lo que me consume el relé) y un VCEO de 45 V (más que suficiente). Entonces leo que su hFE es de 110 con lo que ya tengo todo lo que me hace falta.
¡Y además puedo calcular la resistencia necesaria para colocarle entre nuestro pin y la base. con lo que contesto a nuestra segunda pregunta!
Al necesitar una IC de 80 mA (la del relé) y tener una ganancia hFE de 110 nos bastaría un suministro de corriente a la base de IB = 80/100 = 0.72 mA pero para asegurarnos que el transistor va a conmutar (va a entrar en saturación) vamos a hacer que este suministro alcance IB = 1 mA.
Recordamos lo que dijimos para el Calculo de la resistencia para conectar un LED (http://picmania.garcia-cuervo.net/electronica_basica.htm#LED1) :
Intensidad = Voltaje / Resistencia
(Intensidad en Amperios, Voltaje en Voltios y Resistencia en Ohmios)
Luego escrito de otra forma ...
Resistencia = Voltaje / Intensidad
Como el voltaje es: Voltaje = 5V - 0.7V = 4.3V (Estos 0.7 es VBE o sea la caída que tiene el voltaje que aplicamos a la Base al atravesar el transistor por la unión Base - Emisor ... Ja, ja, ja - truco de perro viejo)
Así que nos queda RB = 4.3V / 0,001A = 4300 Ohms (Comercialmente (http://picmania.garcia-cuervo.net/resistencias.php) el valor de la resistencia mas aproximada que podemos encontrar en la famosa tienda de electrónica de la esquina es de 4K7 ohmios o escrito de otro modo 4700 ohmios, si colocamos una de 4K7 ohms por ejemplo corremos el riesgo que no alcanzar los 0.72 mA que necesitamos, y de todas formas al disminuir un poco la resistencia de la Base y colocar la de 3K9 nos aseguramos al 100% que nuestro transistor BC107 va a entrar en conducción)
¡Bingo, ya lo tenemos todo!
Ya podemos completar nuestro esquema, poniéndole nombre, apellidos y valores a todos los elementos que incluye:
(http://picmania.garcia-cuervo.net/images/basics_transistor_sch_2.jpg)
Y esto es todo, amigos, lo que tengo que decir sobre mis transistores favoritos.