01 · Punto de partida
Del freno a la decisión
Un resistor trata a toda la corriente por igual: la limita, venga de donde venga. Los tres componentes de este tema hacen algo distinto: discriminan. El diodo deja pasar en un sentido y no en el otro. El LED hace lo mismo y, además, avisa con luz. El transistor deja pasar o no según lo que le indique una tercera pata.
Los tres están hechos con semiconductores, los materiales que «conducen bajo condiciones» del Tema 15. Con ellos, un circuito deja de ser solo un camino y empieza a tomar decisiones. También son más delicados que un resistor: tienen polaridad y límites que hay que respetar.
- ¿Qué hace un diodo que no haga un cable?
- ¿Cómo sé cuál pata del LED va al positivo?
- ¿Por qué un LED lleva siempre un resistor?
- ¿Qué quiere decir que un transistor es una «llave controlada»?
02 · Diodo
El diodo: una válvula de un solo sentido
Tiene dos patas con nombre propio: el ánodo y el cátodo. La corriente puede circular del ánodo al cátodo, y no al revés. Es el equivalente eléctrico de una válvula antirretorno.
Hay un detalle más. Para conducir, el diodo necesita que la tensión entre sus patas supere un pequeño umbral, de unos 0,7 V en los diodos comunes de silicio. Esa tensión se la queda él: el resto del circuito recibe 0,7 V menos.
| Aspecto | Dato |
|---|---|
| Cómo se ve | Un cilindro pequeño, generalmente negro, con una franja en un extremo |
| Polaridad | La franja marca el cátodo: la corriente sale por ese lado |
| Umbral | Unos 0,7 V para empezar a conducir |
| Al revés | Bloquea. No es una falla: es su función |
| Para qué se usa | Proteger un circuito si se conecta la pila al revés; convertir alterna en continua |
En el símbolo del esquema, el triángulo apunta en el sentido en que puede pasar la corriente, y la barra representa la franja.
03 · LED
El LED: el diodo que avisa con luz
Las siglas vienen del inglés y significan «diodo emisor de luz». Es un diodo, con todo lo anterior, hecho con un semiconductor que emite luz cuando conduce. Tiene dos diferencias prácticas con un diodo común: su umbral es más alto, y depende del color.
| Color | Tensión para encender | Consecuencia |
|---|---|---|
| Rojo, amarillo, naranja | Unos 2 V | Encienden con dos pilas AA |
| Verde | Entre 2 y 3 V, según el tipo | Algunos encienden con dos pilas AA y otros apenas |
| Azul, blanco | Unos 3 V | Con dos pilas AA quedan muy justos |
Ánodo: va hacia el +
La pata larga
En un LED nuevo, la pata más larga es el ánodo. Es por donde entra la corriente.
Cátodo: va hacia el −
La pata corta
Además, del lado del cátodo el borde de la cápsula está aplanado. Sirve cuando las patas ya fueron recortadas.
- ¿Cuánta corriente necesita?
- Un LED común se ve bien con 5 a 20 mA. Por encima de unos 30 mA empieza a dañarse.
- ¿Por qué siempre con resistor?
- Porque, superado el umbral, el LED casi no limita la corriente. En el simulador de abajo lo vas a ver dibujado.
- ¿Está al revés o está quemado?
- Al revés está intacto: se lo da vuelta y enciende. Quemado no enciende en ningún sentido, y a veces se ve una marca oscura adentro.
- ¿Lo puedo probar un segundo sin resistor?
- No. Con 9 V, un instante alcanza para destruirlo. La prueba segura es siempre con un resistor de 330 Ω a 1 kΩ.
04 · Simulador
El codo del diodo
Este gráfico muestra cuánta corriente pasa por un componente según la tensión que se le aplica entre las patas. Mové la tensión de negativo a positivo y seguí el punto. La forma de la curva explica, de una vez, por qué un LED necesita un resistor.
Corriente de un diodo según la tensión aplicada
0,00 V → 0 mA
Sin tensión aplicada no circula corriente.
Qué observar
- 1Llevá la tensión hacia los negativos.
La curva se queda pegada al cero. Conectado al revés, el diodo bloquea, y da lo mismo que sean −1 V o −4 V.
- 2Subí de 0 V hasta poco antes del umbral.
Tampoco conduce. Que esté al derecho no alcanza: hace falta tensión suficiente.
- 3Cruzá el umbral muy despacio.
La curva dobla y sube casi en vertical: ese es el «codo». Mirá la casilla «con 0,1 V más»: una décima de voltio multiplica la corriente varias veces.
- 4Tocá «Comparar con un resistor».
La recta del resistor sube pareja y conduce igual en los dos sentidos. Es predecible; el diodo, no.
- 5Cambiá de componente.
La forma es siempre la misma, pero el codo se corre: 0,7 V en el diodo común, unos 2 V en el LED rojo y unos 3 V en el azul.
05 · Transistor
El transistor: la llave que obedece
Tiene tres patas. Entre dos de ellas puede circular una corriente grande; la tercera decide si esa corriente pasa o no, y para eso le alcanza con una corriente muy pequeña. Es una llave, pero en lugar de accionarla un dedo la acciona una señal eléctrica.
Esa es la pieza que faltaba para unir tu código con el mundo físico. La salida de un chip puede entregar unos pocos miliamperios: suficiente para un LED, y de ninguna manera para un motor. Con un transistor en el medio, esa salida débil maneja una carga que consume cien veces más.
| Aspecto | Dato |
|---|---|
| Cómo se ve | Un medio cilindro negro con una cara plana, o una pieza chata con una pestaña metálica; siempre con tres patas |
| Las patas | Una recibe la señal de mando; por las otras dos circula la corriente de la carga |
| Sin señal | No conduce: llave abierta |
| Con señal suficiente | Conduce: llave cerrada |
| Con una señal intermedia | Conduce a medias. Así se lo usa para amplificar (curso 4) |
En el tipo más común, las tres patas se llaman base, colector y emisor: la base es la que manda. Hay otras familias de transistores con otros nombres, y todas se apoyan en la misma idea.
06 · Simulador
Una señal chica maneja una carga grande
Dos circuitos unidos por un transistor. A la izquierda, el de control: una señal de entre 0 y 5 V, como la que entrega la salida de un chip. A la derecha, el de potencia: una fuente de 9 V y un motor que consume bastante. Mové la señal y compará las dos corrientes.
El transistor como llave
señal 0 V → llave abierta
Sin señal, el transistor no conduce y el motor está detenido.
Qué observar
- 1Subí la señal muy de a poco desde 0 V.
Hasta unos 0,7 V no pasa nada. La entrada del transistor se comporta como un diodo y tiene su propio umbral.
- 2Seguí subiendo.
El motor arranca y acelera. En esta zona, pequeños cambios en la señal producen grandes cambios en la carga: el transistor conduce a medias.
- 3Llegá a 5 V.
El motor recibe toda la corriente que puede tomar y subir más la señal ya no cambia nada. El transistor quedó como una llave cerrada.
- 4Compará las dos corrientes.
La de control es de un par de miliamperios; la del motor, cien veces mayor. La energía del motor no sale de la señal: sale de la fuente de 9 V. La señal solo da la orden.
- 5Alterná entre 0 V y 5 V con el botón.
Eso es lo que hace un programa cuando enciende y apaga algo: escribe un 1 o un 0 en una salida, y un transistor lo convierte en corriente.
Preguntas para pensar
- Si la señal entrega solo un par de miliamperios, ¿de dónde sale la corriente que mueve el motor?
- ¿Por qué hace falta que los dos circuitos compartan la masa?
- ¿En qué se parece este simulador al farol del Tema 2?
Ver respuestas sugeridas
- De la fuente de 9 V del circuito de potencia. El transistor no fabrica corriente: le abre o le cierra el paso a la que viene de esa fuente.
- Porque la señal de control es una tensión, y una tensión solo tiene sentido respecto de una referencia. Sin masa común, el transistor no tendría contra qué comparar los 5 V de la señal.
- Es la misma idea, ahora con sus piezas: una línea fina de información que maneja una línea gruesa de energía. Lo que en el Tema 2 llamamos «circuito electrónico que decide» es, por dentro, uno o más transistores.
07 · Comparativa
Los tres, lado a lado
| Componente | Qué decide | Cómo se orienta | Qué lo daña |
|---|---|---|---|
| Diodo | En qué sentido pasa la corriente | La franja es el cátodo | Más corriente de la que soporta |
| LED | Lo mismo, y además lo muestra con luz | La pata larga va al + | Conectarlo sin resistor |
| Transistor | Si pasa o no, según una señal | Según la hoja de datos del modelo | Adivinar las patas o exceder sus límites |
08 · Analogía para programadores
Condiciones hechas de materia
- 1El diodo es una condición sobre el sentido.
Deja pasar en una dirección y rechaza en la otra, sin configuración posible. Además exige un mínimo: su umbral.
- 2El LED es un mensaje de depuración con luz.
Confirma a simple vista que la corriente llegó hasta ahí. Es barato e inmediato, y por eso casi todos los aparatos tienen alguno.
- 3El transistor es un
if.Evalúa una señal y, según el resultado, habilita o no otra cosa. Un procesador es, literalmente, miles de millones de ellos.
Los tres comportamientos, escritos como funciones. Probá cambiar los valores de las llamadas:
Python en tu navegador. Hacé clic dentro de un bloque para editarlo y usá el botón «Ejecutar Python». La primera vez se descarga el intérprete (Pyodide) y tarda unos segundos; después es inmediato.
UMBRAL = {"diodo": 0.7, "rojo": 2.0, "azul": 3.0}
# Conduce solo al derecho y por encima del umbral.
def conduce(tipo, voltios):
return voltios >= UMBRAL[tipo]
# Una senal decide si la carga recibe corriente.
def transistor(senal, corriente_carga):
return corriente_carga if senal >= 0.7 else 0
print("Diodo con 1 V:", conduce("diodo", 1))
print("LED rojo con 1 V:", conduce("rojo", 1))
print("LED rojo al reves:", conduce("rojo", -9))
print("LED azul con 2,5 V:", conduce("azul", 2.5))
print("Motor, senal en 0:", transistor(0, 200), "mA")
print("Motor, senal en 5:", transistor(5, 200), "mA")Probá conduce("azul", 3.0) y transistor(0.69, 200). ¿Qué pasa justo en el borde del umbral?
09 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«Un LED es una lamparita chica»
Una lamparita común no tiene polaridad y se limita sola. Un LED bloquea al revés y, sin resistor, se destruye. Tratarlo como una lamparita es la forma habitual de quemarlo.
«El LED necesita 2 V, así que le doy 2 V»
Los 2 V son su umbral, no un valor al que se lo pueda alimentar con precisión. Como muestra la curva, una décima de más multiplica la corriente. Se le da una tensión mayor y un resistor que fije la corriente.
«Un diodo protege de todo»
Protege de una conexión invertida. No limita la corriente ni corta ante un exceso. Para cada cosa hay un componente: el diodo para el sentido, el resistor para limitar y el fusible para los excesos (Tema 19).
«El transistor amplifica, así que crea energía»
No crea nada. Controla la energía que entrega la fuente del circuito de potencia. Sin esa fuente, no hay nada que amplificar.
«Si no sé cuál es cada pata, pruebo las combinaciones»
Con tres patas hay seis combinaciones posibles y varias lo destruyen. El hardware no se prueba por fuerza bruta: se consulta la hoja de datos.
10 · Práctica guiada
Ejercicios
Ejercicio 1: orientar un LED con las patas cortadas
Te dan un LED al que le recortaron las patas, y quedaron del mismo largo. ¿Cómo podés saber cuál va al positivo sin conectarlo?
Ver solución razonada
Mirando el borde de la cápsula: del lado del cátodo, que va hacia el negativo, está aplanado. Si la cápsula es transparente, también se puede mirar adentro: la pieza metálica más grande corresponde al cátodo. Después se confirma con un resistor y una pila.
Ejercicio 2: leer la curva
En el primer simulador, con el LED rojo, buscá la tensión con la que circulan unos 20 mA. Después subí 0,2 V. ¿Qué pasa con la corriente? ¿Qué conclusión sacás?
Ver solución
Los 20 mA aparecen con unos 2 V. Con 0,2 V más, la corriente supera con mucho el máximo y el LED se quema. La zona de trabajo ocupa unas pocas décimas de voltio: no se puede fijar a mano con la tensión. Se usa un resistor.
Ejercicio 3: el diodo al revés
En un circuito con una pila, un resistor y un diodo, el diodo quedó con la franja del lado del positivo. ¿Circula corriente? ¿Qué pasa si se invierte la pila?
Ver solución
Con la franja hacia el positivo, el diodo está al revés y no circula corriente. Si se invierte la pila, el diodo queda al derecho y conduce. Ese es justamente su uso como protección: puesto en serie con la alimentación, solo deja funcionar al circuito cuando la pila está bien conectada.
Ejercicio 4: por qué hace falta el transistor
La salida de un chip puede entregar unos 20 mA como máximo. Querés encender con ella un LED que consume 15 mA y un motor que consume 200 mA. ¿Cuál se puede conectar directamente y cuál no? ¿Qué se hace con el otro?
Ver solución
El LED, con su resistor, se puede conectar directo: pide menos de lo que la salida entrega. El motor, no: pide diez veces más. Para el motor se usa un transistor: la salida del chip maneja la base, y la corriente del motor la aporta otra fuente.
11 · Síntesis
Ideas para recordar
- El diodo conduce del ánodo al cátodo y bloquea al revés. La franja marca el cátodo.
- Para conducir necesita superar un umbral: unos 0,7 V en un diodo común.
- El LED es un diodo que emite luz. Su umbral depende del color: unos 2 V el rojo, unos 3 V el azul.
- En un LED nuevo, la pata larga va al positivo.
- Pasado el umbral, la corriente de un LED crece de golpe: por eso lleva siempre un resistor.
- El transistor es una llave manejada por una señal: una corriente pequeña controla una grande.
- El orden de las patas de un transistor se consulta en su hoja de datos.
¿Listo para el Tema 18?
Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:
- Decir qué hace un diodo y cómo se reconoce su cátodo.
- Explicar, con la forma de la curva, por qué un LED lleva resistor.
- Indicar cómo se orienta un LED nuevo y uno con las patas recortadas.
- Explicar para qué sirve un transistor usando las palabras «señal» y «carga».
Ya conocés los componentes que frenan, los que guardan y los que deciden. Falta mirar con detalle lo que los alimenta a todos: en el próximo tema, las fuentes: pilas, baterías y USB.