Un transistor 2N2222 es un componente con 3 pines: colector, base y emisor.

La manera de funcionar es la siguiente, al aplicar una corriente en la base el transistor permite el paso de corriente desde el colector al emisor, normalmente se coloca una carga entre positivo y el colector y el emisor se conecta a tierra, de esta manera al aplicar una corriente en la base controlamos la corriente que pasa por la carga.

Una caracteristica importante es que la intensidad que pasa por el colector es la intensidad que pasa por la base multiplicada por el coeficiente de ganancia (Beta), esto nos permite hacer que pequeñas señales si amplifiquen.

El transistor 2N2222 es un transistor NPN esto significa que la base tiene alimentación positiva (+), el otro tipo de transistor es PNP y la base tiene alimentación negativa (-)

Valores a tener en cuenta:

Beta: consultar la tabla del datasheet
Voltaje entre Base/Emisor: 0.7V

NOTA1: Al realizar un amplificador deberían de usarse resistencias adicionales para estabilizar la amplificación (NO SE EXPLICA EN ESTE DOCUMENTO, de momento....)

NOTA2: Me ha pasado que al conectar una carga como un altavoz de 8 ohms y 2W la ganancia resultante se reduce, no resulta acorde a los calculos, ¿quiza por la baja resistencia del altavoz?.

Para usar el transistor como un amplificador aplicaremos una pequeña intensidad en la base y esta intensidad se vera multiplicada en el colector.

Por ejemplo si queremos iluminar un led usando un transistor necesitaremos unos 20ma en el colector, entonces necesitamos mirar el datasheet para saber cual es la ganancia del transistor cuando queremos una intensisad de 20ma:

En la grafica tenemos que tener en cuenta tanto el voltaje como la temperatura en la que estamos operando, en nuestro caso 25ºC y 5V, si miramos la gráfica vemos que la ganancia (Beta / hfe) es de 200, por lo tanto la intensidad aplicada en la base debería de ser 0.0001A (20ma entre 200), para calcular la resistencia que tenemos que colocar en la base tenemos que tener en cuenta que la caida de tensión entre la base y el emisor en un transitor BJT es de 0.7V, por lo tanto como nuestro VCC es de 5V el voltaje que caerá en la resistencia será de 4.3V, 4.3/0.0001, lo que nos da una resistencia de 43K Ohms.

Esto nos daría una intensidad de 20ma en el colector, justo lo que necesitamos:

En el circuito tal y como está plasmado no tiene sentido hacerlo así, para iluminar un led podemos conectar una resistencia al led directamente (solo es para ejemplificar el uso del transistor), pero en otros casos como por ejemplo la salida de un microcontrolador podemos estar limitados a la cantidad de intensidad que podemos usar (por ejemplo 10ma), en casos como esos usaremos un transistor para aplicarlo de esta manera y conseguir una intensidad mayor, tenemos que tener en cuenta la cantidad maxima de intensidad que puede soportar el transistor en el colector, en el caso del 2N2222 son unos 600ma.

Valores a tener en cuenta:

Beta: 10
Voltaje entre Colector/Emisor: 0.2V
Voltaje entre Base/Emisor: 0.7V

Para usar el transistor como un switch es igual que como un amplificador, pero en este caso haremos los calculos con una Beta de 10 (Es un valor típico para este escenario), este valor nos asegurará la intensidad suficiente en el colector para que podamos tenerlo en cuenta como si fuese un switch, en este caso lo que haremos será controlar la corriente en el colector usando una resistencia a mayores.

Vamos a replicar el mismo circuito de antes, queremos alimentar un led con 20ma, teniendo en cuenta la Beta de 10 y que el voltaje en la resistencia de la base será de 4.3V (5V en VCC y caen 0.7 entre Base y Emisor del transistor), la resistencia de la base debería de ser de 2150 Ohms.

NOTA: Obviamente esto no nos proporcionará 20ma en el colector si no muchísimo mas, pero de esta manera nos aseguramos de tener la suficiente intensidad en el colector para poder tratarlo como si fuese un switch sin más.

Ahora necesitamos hacer el calculo de la resistencia que acompañará al led conectado al colector, para hacer este calculo necesitamos saber el voltaje que cae en el led (2.4V) y el voltaje que cae en el transistor, entre el colector y el emisor, para estos casos el valor es de unos 0.2V, ya que el transistor está actuando completamente saturado, como podemos ver en la gráfica del datasheet:

NOTA: Normalmente tomaremos el valor máximo de saturación para tener en cuenta la caida que se produce entre el colector y el emisor (esos 0.2V), aunque es cierto que en este caso concreto al tener una corriente tan pequeña la caida de voltaje será menor, en referencia con la gráfica... pero siempre podemos tener esos 0.2V de referencia ya que normalmente al usar un transistor como switch es porque queremos manejar corrientes mas altas. En la grafica podemos ver segun la Beta de 10 (Ic/Ib = 10) obtendremos el valor en base a la intensidad del colector, en nuestro caso sería el valor de 20ma, la linea marca unos 0.04V (muy dificil de ver...), por lo tanto suele ser un valor despreciable y por lo general es mejor coger siempre 0.2V como referencia, o directamente descartar este valor en el calculo...

Esto nos deja con que caerán 2.4V en la resistencia (5V de VCC menos (2,4V + 0.2V)), por lo tanto si queremos 20ma en el led tendremos que usar una resistencia de 120 Ohms (2.4 / 0.02), este calculo lo hacemos sin tener en cuenta ninguno de los calculos que hemos hecho para la base del transistor, ya que nuestro objetivo es tratar al transistor como un switch.

NOTA: Aunque estemos usando el transistor como un switch tenemos que tener en cuenta las limitaciones del transistor, la intensidad máxima que soporta un transistor 2N2222 en el colector es de 600ma nunca debemos de superar esa intensidad al manejar cargas con el transistor.

Transistor (2N2222)