Midiendo Diodos y Transistores

Luego de aprender a soldar y a dominar el código de colores de resistencias, debes saber medir diodos y transistores. Si deseas reparar un equipo electrónico, necesitas dominar estas tres técnicas a la perfección. Las dos primeras ya han sido ampliamente explicadas y te apuntamos los enlaces; ahora vamos por la última para completar la trilogía.

Medir diodos y transistores es una tarea muy sencilla. Pero saber hacerlo es otra cosa muy distinta que requiere de ciertos cuidados y atenciones especiales que trataremos de transmitirte en esta nota. Para realizar el trabajo debes disponer de un multímetro, que puede ser digital o analógico. Aunque el primer modelo mencionado es más sencillo de utilizar y de leer, te recomendamos que para esta tarea utilices uno analógico, de aguja común, y con posibilidades de medir resistencias X 10.000 Ohms o valores superiores. Pero como seguramente tienes uno digital, comenzaremos la explicación utilizando uno de ellos.

Repasemos la teoría del diodo

Un diodo es el resultado de la unión entre dos semiconductores que, de acuerdo a sus características constructivas, se denominan materiales N y P. Los materiales N se caracterizan por poseer, dentro del silicio que lo forman, impurezas que agregan electrones libres, mientras que los del tipo P tienen impurezas que carecen de electrones respecto al silicio, es decir, abundan los “huecos” o “lagunas” formadas por los faltantes de electrones. Unidos apropiadamente de manera física, forman una unión o juntura N-P, quedando a ambos lados de la construcción dos sectores bien definidos que, en la práctica, se los conoce como Cátodo y Ánodo, respectivamente. Durante la fabricación, y al momento de unirse los materiales entre sí, se produce un fenómeno de invasión electrónica en el material contiguo y carente de este elemento.

Este movimiento sucede hasta un punto en que la juntura adquiere un ancho que se puede considerar eléctricamente  “neutro” ya que los electrones ocuparon el espacio vacío de los huecos. Esa franja se transformó en un semiconductor homogéneo y estabilizado. Entonces, para poder atravesar ese sector, un electrón debe movilizarse con fuerza hacia el otro lado para tapar un hueco, ya que un semiconductor no es conductor, es semiconductor. Esa fuerza es la tensión de juntura del diodo, que varía de un modelo a otro (dependiendo de la estructura atómica de los materiales que lo forman).

También podemos agregar que si le hacemos circular corriente en un sentido, el dispositivo lo permitirá, pero si lo intentamos a la inversa, se comportará como un interruptor abierto. Veámoslo en imágenes prácticas.

De esta forma obtendremos las mediciones de un diodo en correcto estado de funcionamiento. En un sentido, el multímetro nos indica el potencial que posee la juntura N-P del diodo y, en el sentido inverso (observa el color de las pinzas), la conducción se interrumpe indicando que la lectura está fuera de rango. La mejor recomendación que podemos darte al momento de medir cualquier componente, sea semiconductor o no, es desconectar al menos uno de sus terminales del sitio donde se encuentre montado (soldado). Si no desconectas uno de los terminales del diodo, puedes obtener mediciones confusas que tal vez te induzcan a actuar erróneamente. Por ejemplo: si tienes en un circuito un diodo conectado con una resistencia en paralelo (dependiendo del valor de la resistencia mencionada) puedes creer que el diodo esté en mal estado cuando en realidad es la resistencia la que te brinda conducción en ambos sentidos. Recuerda siempre estas dos premisas fundamentales: desconecta uno de los terminales del diodo y mídelo en ambos sentidos, es decir, invirtiendo las puntas del multímetro.

Cuando trabajas con un multímetro a aguja, la situación mejora en el aspecto de la seguridad de la medición, especialmente cuando se mide una juntura N-P en sentido inverso, es decir, en el sentido en que no presenta conducción. La posibilidad que aquí aparece es la de poder aumentar la escala de medición de resistencia. De esta forma, podremos llegar a medir pequeñas fugas imperceptibles al multímetro digital.

¿Por qué el multímetro digital no permite medir las fugas mencionadas?

Muy sencillo. Porque no aplica la suficiente tensión al circuito bajo ensayo. Las tensiones utilizadas para realizar las mediciones por parte de un multímetro digital son inferiores. Una medición efectuada en una escala de X 10K es suficiente y correcta para lograr una buena “medición inversa” en una juntura N-P o viceversa. Un ejemplo sencillo de probar esto es que con un instrumento a aguja, un simple LED alcanza a encender, mientras que con uno digital no luce con igual intensidad.

¿Y con los transistores?

Debemos primero definir y conocer la construcción y estructura física de un transistor para saber bien lo que vamos a medir. Como todos saben o han escuchado o leído, los transistores “bipolares” se concentran en dos grandes grupos: los N-P-N y los P-N-P, siendo su simbología también muy conocida y vista en cada lugar que se hable de circuitos electrónicos.

No vamos a explicar en este artículo cómo circula una corriente dentro de cada tipo de transistor ni tampoco su principio de funcionamiento. Sí vamos a darte datos claves para que aprendas a medirlos correctamente. Para comenzar, seleccionamos un tipo de transistor al azar (el NPN). Puedes ver en el dibujo siguiente que lo obtenido es muy similar a la estructura que antes conocíamos del diodo. A la unión N-P preexistente le agregamos un nuevo bloque semiconductor (tipo N), y el conjunto resultante se transforma en un dispositivo de tres terminales de conexión y dos tipos de silicio.

Si hubiésemos elegido para los extremos el material tipo P (carente de electrones, con exceso de huecos) y para el bloque central uno del tipo N (exceso de electrones), nos hubiera quedado un transistor P-N-P.

Aclaración importante: El dibujo mostrado no tiene nada que ver con la realidad física de un transistor. Lo hemos dibujado así para que puedas apreciar las partes que lo componen y que puedas conocer cómo se denominan.

Si observas el dibujo, verás dos líneas rojas que representan a las dos junturas que se han formado a ambos lados del terminal denominado BASE por la unión de los materiales N y P, respectivamente. Si asocias esta particularidad física con los diodos, con sus junturas N y P.

Entonces, puedes darte cuenta que todo se reduce a medir dos diodos. ¡Cosa que ya sabías hacer! Si aplicas el mismo razonamiento, ahora podrás descubrir que un transistor NPN equivale a dos diodos conectados en oposición con sus ánodos unidos.

Aclaración importante: Las analogías que te indicamos entre la composición física de un transistor y los diodos comunes es a modo de ejemplo para que te resulte sencillo de analizar lo que medirás. No significa que si tomas dos diodos y los conectas enfrentados trabajarán como un transistor. NO. Es para que tengas una idea de que medir un transistor bipolar común tipo PNP o NPN no es ninguna ciencia oculta; es lo mismo que medir dos diodos enfrentados entre sí.

Si observas la galería de imágenes que figura arriba, comprobarás que el terminal llamado BASE es el que se encuentra a la izquierda del encapsulado. Al centro, se encuentra el COLECTOR y, a la derecha, el EMISOR. Como resultado, tenemos al multímetro con su llave selectora colocada en su posición para medir DIODO; en dicho multímetro leemos que: BASE – EMISOR conduce, BASE – COLECTOR conduce, y COLECTOR – EMISOR lógicamente no conduce. ¿Por qué decimos lógicamente? Porque allí no estamos midiendo una juntura en directa sino que al momento de realizar la medición hay que atravesar dos junturas, según el gráfico antes visto. Una de ellas sí quedaría polarizada en “directa”, pero la otra no; esto hace que la medición sea equivalente a un circuito abierto.

Entonces, puedes extraer del análisis hecho que entre COLECTOR y EMISOR nunca habrá conducción en ninguno de los sentidos y en ninguno de los tipos de transistores bipolares NPN o PNP que intentemos medir y controlar.

Aclaración importante: No existen sólo dos tipos de transistores bipolares. Nosotros elegimos para la explicación los más elementales que son el NPN y el PNP. Con el tiempo y la práctica descubrirás una cantidad interminable de variantes de combinaciones N y P, que forman transistores de características especiales y que además agregan, dentro del encapsulado, diodos, resistencias y hasta otros transistores creados en el entorno de diseños muy específicos para aplicaciones también muy específicas.

El multímetro analógico entra en escena nuevamente.

De la misma forma que te dejamos una galería de imágenes con el multímetro digital, ahora verás particularidades del uso del instrumento analógico.

En las tres imágenes vemos las posibilidades que nos presenta una medición BASE – EMISOR. En la primera, a la izquierda, tenemos una medición en polarización directa la que, como vemos, conduce normalmente cual si fuera un diodo. En la fotografía central, hemos invertido las puntas de medición, y la juntura se ha polarizado en inversa y ha dejado de conducir. Y en la última imagen, a la derecha, te mostramos la situación verdaderamente importante de la nota, que nos permite el instrumento de aguja.  Es muy obvio notar que la juntura examinada está excelente ya que tanto en R X 1 como en R X 10K la aguja no se mueve en absoluto. No existen fugas de corriente a través de las junturas.

Aclaración importante: Cuando realices mediciones en alta resistencia, no toques los terminales del instrumento ya que el mismo indicará la resistencia propia de tu cuerpo a través de tus manos, entregándote mediciones erróneas.

Debes acostumbrarte ahora a poder determinar fácilmente la identificación de los terminales de un transistor. Es decir, cuál es la BASE, cuál es el EMISOR y cuál es el COLECTOR.  Para facilitarnos la vida a todos, los fabricantes entregan las famosas hojas de datos o datasheets que te brindan la información completa del encapsulado y de las características eléctricas más importantes del transistor.

DatasheetCatalog.com es un sitio muy completo y en castellano que te permite fácilmente acceder a las hojas de datos de millones de transistores. Sólo debes descubrir la característica o nomenclatura correcta del BJT (Bipolar Junction Transistor) que desconoces y buscarlo. Una vez que tengas la data en tu mano, resta la medición y nada más. Con el tiempo y los años te acostumbras a reconocer los encapsulados por la función, la nomenclatura, el package (encapsulado), y cualquier característica física que te indique dónde están los terminales. Por último, cuando debas reemplazar un diodo o un transistor ya que éste ha resultado defectuoso o está dañado, procura hacerlo con otro de la misma nomenclatura para mantener el correcto funcionamiento del equipo que estás reparando.

Consejos de NeoTeo

1 – Desconecta uno de los terminales del diodo antes de medirlo.
2 – Si es un transistor, se recomienda desconectar dos terminales: BASE y EMISOR.
3 – Utiliza la posición DIODO al medir con un multímetro digital.
4 – Si utilizas un instrumento de aguja, mide en R X 1.
5 – Si tienes dudas al medir una juntura en polarización inversa, utiliza un instrumento analógico en R X 10K.
6 – Sólo reemplaza un semiconductor por otro de iguales características.