PRÁCTICAS  DE  ELECTRÓNICA  ANALÓGICA

Nombres y apellidos:

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Curso:

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Fecha:

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PRÁCTICA 9: EL TRANSISTOR

 

OBJETIVO: Conocer el patillaje y funcionamiento del transistor en emisor común Diodo LED y su aplicación como indicador luminoso.

MATERIAL:

·    1 Protoboard

·    1 Polímetro

·    4 Pilas de 1.5 v tipo AA y portapilas.

·    1 Diodo LED rojo.

·    1 Diodo LED verde.

·    2 transistores BD135

·    2 transistores BC547

·    1 LDR

·    1 NTC 10 KΩ

·    1 Condensador 100 μF

·    1 Condensador 2200 μF

·    1 Condensador 4700 μF

·    1 Relé de 2 contactos de 6 v

·      1 Potenciómetro de 10 KΩ

·      1 Resistencia 100 KΩ

·      1 Resistencia 20 KΩ

·      2 Resistencia 15 KΩ

·      2 Resistencia 2 KΩ

·      1 Resistencia 6´8 KΩ

·      1 Resistencia 3´3 KΩ

·      1 Resistencia 2´2 KΩ

·      1 Resistencia 1´8 KΩ

·      1 Resistencia 1 KΩ

·      2 Resistencia 220 Ω

·      1 interruptor

·      1 pulsador NA

 

FUNDAMENTO TEÓRICO

La invención del transistor en 1947 fue galardonado con el premio Novel de física. Algunos historiadores lo consideran como “el mayor invento del siglo XX”. Fue un invento fundamental para el desarrollo tecnológico de nuestro tiempo.

Sin los transistores el mundo tecnológico que nos rodea no habría sido posible: radio, televisión, calculadoras, relojes digitales, ordenadores, MP3, equipos de música, DVD…En el material de las prácticas encontraras dos modelos distintos de transistores el BD135 y BC547.

 

El transistor esta formado por la unión de tres semiconductores. Puede ser NPN o PNP. En nuestro caso son NPN.

 

Tiene tres patillas: Emisor, Base y Colector. Sobre su carcasa encontremos escrito su nombre o referencia. Este es su símbolo. La intensidad entra en el transistor por el colector ( C) y sale por el emisor ( E ).

La intensidad que entra por la base (B) del transistor es la responsable de controlar el funcionamiento del transistor, que puede funcionar como un INTERRUPTOR o como un AMPLIFICADOR.

 

Hay que analizar cada transistor dentro del circuito en el que se encuentra, de modo que, dependiendo de la intensidad que entra por su base (IB) se comportará como un IMTERRUPTOR ( que se abre o se cierra entre colector y emisor) o como un AMPLIFICADOR (que deja pasar mas o menos intensidad de colector a emisor dependiendo del valor de la IB)

INTERRUPTOR

 

AMPLIFICADOR

Interruptor Cerrado: cuando aplicamos una corriente acepta-blemente alta en la base (IB) el transistor se comporta como un interruptor cerrado.

 

Por medio de una pequeña corriente aplicada a la base (IB ) se puede controlar la intensidad que sale del transistor por el emisor ( IE ). (En emisor común  ( IE ~= β IB siendo β la ganancia del transistor, suele ser en torno a 100)

Esto significa que pequeñas corrientes se pueden transformar en otras más fuertes. Cuando aplicamos una señal a la entrada obtendremos a la salida otra de la misma forma pero de mayor amplitud àAmplificación

 

Interruptor Abierto: cuando NO aplicamos corriente en la base (IB=0) se comporta como un interruptor abierto.

 

 

 

 

 

CARACTERÍSTICAS DE NUESTROS TRANSISTORES:

 

BC547

Tipo : NPN

ICMax = 100 mA

PMax= 500 mW

VCEOmax= 45 v

β= hFE> 110

 

BD135

Tipo : NPN

ICMax = 1 A

PMax= 8 W

VCEOmax= 45 v

β  = hFE> 40

 

Como ves, el BD135 es un transistor de potencia, que soporta elevadas intensidades (hasta 1A) aunque, cuando trabaja como amplificador su ganancia (β) o “capacidad de amplificar” la intensidad que entra por la base es inferior a la de el BC547.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A B C D E

 
 


SIMULACIÓN 1: EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR

Vamos a utilizar el programa Crocodile Clips haciendo clic en su icono :

1. Inicia el programa y monta los siguientes circuitos:

2. Describe que sucede cuando pulsas P1:

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3. ¿Se enciende el Led rojo?............................

4. Marca con color azul la base del transistor. ¿Entra intensidad por la base del transistor? Indica el valor de la intensidad de la base 

IB =…………..

 

5. Describe que sucede cuando pulsas P1:

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6. ¿Se enciende el Led rojo?............................

7. ¿Qué nivel de tensión habrá en la base del transistor? ¿Entra intensidad por la base? Indica su valor  IB =………….. El transistor funciona como un interruptor abierto.

 

8. Describe que sucede cuando cierra I1:

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9. ¿Se enciende el Led rojo?............................

10. Acerca el cursor hasta la base del transistor y copia el valor de la intensidad de base y la tensión de base. IB =…….. .

VBE =…….. El transistor funciona como un Interruptor cerrado.

SIMULACIÓN 2: EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR

Vamos a utilizar el programa Crocodile Clips haciendo clic en su icono :

1. Inicia el programa y monta los siguientes circuitos:

2. Describe que sucede cuando pulsas P1:

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TEORIA : El transistor está funcionando como un AMPLIFICADOR de corriente, ya que con una pequeña intensidad que entra en la base (IB) logramos una intensidad mucho mayor por el emisor (IE)  Si acercas el cursor del ratón a la base del transistor podrás ver que el valor de IB= 22´9 μA =0´0000229 A . Si acercas el ratón al emisor del transistor veras que IE = 2´32 mA =0´00232 A que es en torno a 100 veces mayor, el transistor trabaja como AMPLIFICADOR.

Si aumentamos progresivamente el valor de la pila situada en la base, aumentaremos la intensidad del emisor de forma progresiva.

3. Aumenta el valor de la pila situada en la base poco a poco y mide el valor de la intensidad en la base (IB) y de la intensidad en el emisor (IE)  . A medida que aumenta esta última, el led dará mas luz. Completa esta tabla:

 

Voltaje de la pila

intensidad en la base (IB)

intensidad en el emisor (IE)

0´8 v

0´0000229 A

0´00232 A

1 v

 

 

1´2 v

 

 

1´4 v

 

 

1´6 v

 

 

2 v

 

 

3 v

 

 

 

MONTAJE Nº 1: SISTEMA DE ALARMA.

Un circuito similar se utiliza cuando abrimos la puerta del coche y se enciende la luz interior o, por ejemplo, cuando abrimos la puerta del coche con la alarma puesta y esta se activa.

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila. Pulsa para comprobar su funcionamiento. Une con dos trozos de cable los puntos A y B, del circuito.

Conexión del Transistor BC547

3. Cierra el interruptor y describe lo que sucede. ¿Se enciende el Led? ¿Por qué?

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4. ¿Qué otras aplicaciones puedes imaginarte para este circuito?...................................

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FUNCIONAMIENTO:

Cuando se corta el cable se dispara la alarma y se enciende el Led. También podemos conectar un zumbador como señal de alarma.

Mientras tenemos conectado el cable entre los puntos A y B, la intensidad de base IB=0 y el transistor se comporta como un interruptor abierto.

Cuando lo cortamos, entra intensidad por la base y el transistor se comporta como un interruptor cerrado y el led se enciende.

 

Si el zumbador necesita que pase una intensidad muy elevada, debemos utilizar un RELÉ como se indica en el siguiente circuito:

 

           

 

FUNCIONAMIENTO:

Cuando se corta el cable o, por ejemplo, se abre la puerta del coche, el transistor se comporta como un interruptor cerrado, deja pasar la intensidad que activa al relé y este hace que el zumbador o alarma suene.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MONTAJE Nº 2: INTERRUPTOR DE HUMEDAD.

Podemos utilizar este montaje para vigilar que una la tierra de una maceta esté  suficientemente húmeda. Si el led no se ilumina, habrá poca humedad y habrá que regarla.

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

3. Introduce los extremos de los cables en agua o colócalos en algo húmedo y mantenlos separados medio centímetro. ¿Se enciende el Led? ¿Por qué?

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4. ¿Qué otras aplicaciones puedes imaginarte para este circuito?...................................

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FUNCIONAMIENTO:

Si dos los cables están separados no puede llegar intensidad hasta la base del transistor. Pero cuando colocamos los cables próximos en un medio húmedo, puede pasar una pequeña intensidad. El transistor también amplifica (aumenta) esta corriente que es  muy pequeña para hacer funcionar un led.

El led no se ilumina porque, aunque pasa un poquito de corriente a través del agua, que conduce. Esta no es suficiente para que se ilumine el led.

 

 

INTERRUPTOR DE HUMEDAD CON MONTAJE DARLINGTON

Si la intensidad que llega a la base del transistor es muy pequeña, es posible que el led de muy poca luz. En este caso sería necesario amplificar más la corriente.

 

El montaje Darlington consiste en conectar dos transistores en “serie” de modo que multiplicamos sus ganancias.

Si con nuestro transistor tiene de ganancia β=100  multiplica la pequeña intensidad que llega a la base por 100, o sea IE = β▪ IB.

Con el montaje Darlington, la ganancia será muchísimo mayor porque:

βT = β1 ▪ β2 = 100 ▪100 = 10.000

 

5. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Lo último en conectar es la pila.

 

6. Introduce los extremos de los cables en agua o colócalos en algo húmedo y mantenlos separados medio centímetro. ¿Se enciende el Led? ¿Por qué? ¿Se ilumina más o menos que antes?

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MONTAJE Nº 3: INTERRUPTOR   TACTIL.

Hay interruptores táctiles en todo tipo de aparatos electrónicos: televisiones, mandos a distancia, pantallas táctiles de información,…nos permiten ahorrar un interruptor mecánico (que es mas caro y se avería antes) y mejoran la estética del aparato. 

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

3. Introduce los extremos de los cables en agua o colócalos en algo húmedo y mantenlos separados medio centímetro. ¿Se enciende el Led? ¿Por qué?

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FUNCIONAMIENTO:

En este montaje es suficiente tocar los contactos A y B con un dedo. La resistencia de un dedo seco es tan elevada que sólo deja pasar una corriente muy débil, por lo que será necesario amplificarla mucho. Para eso utilizamos un montaje Darlington. Con este montaje la corriente del emisor del primer transistor sirve de corriente de base para el segundo transistor.

El montaje Darlington consiste en conectar dos transistores en “serie” de modo que multiplicamos sus ganancias.

Si con nuestro transistor tiene de ganancia β=100  multiplica la pequeña intensidad que llega a la base por 100, o sea   IE = β▪ IB.

Con el montaje Darlington, la ganancia será muchísimo mayor porque:

βT = β1 ▪ β2 = 100 ▪100 = 10.000

MONTAJE Nº 4: DETECTOR DE OSCURIDAD CON LDR.

Cuando la luz es insuficiente, el circuito enciende un led. Podría utilizarse para iluminar de forma automática estancias públicas, pasillos,…evitando que estos permanezcan encendidos de forma innecesaria.

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. La resistencia LDR varía su valor en función de la luz que recibe: disminuye su valor óhmico al aumentar la luz que incide sobre ella. Se emplean como sensores de luz, barreras fotoeléctricas. Para comprobarlo, monta la LDR sobre la placa protoboard y utilizando el voltímetro mide su resistencia a plena luz. Repite la medición tapándola con el dedo.  R con luz =  ……………  ; R sin luz =…………

3. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

 

4. Colocando el circuito a plena luz, cierra el interruptor.¿Se enciende el Led?¿Por qué?          

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5. En estas condiciones, mide con el voltímetro la tensión que hay entre la base y el emisor del transistor. V BE =…………..Si es inferior a 0´7 v el transistor no conduce (interruptor abierto) y el led NO se ilumnina.

6. Coloca el dedo sobre la LDR, simulando oscuridad y cierra el interruptor. ¿Se enciende el Led?¿Por qué?

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7. En estas condiciones, mide con el voltímetro la tensión que hay entre la base y el emisor del transistor. V BE =…………..Si es superior a 0´7 v , el transistor conduce (interruptor cerrado) y el led se ilumina.

FUNCIONAMIENTO: Cuando la LDR recibe luz, disminuye su resistencia (tendrá un valor comprendido entre varios cientos de ohmios y algún KΏ), por lo que en el divisor de tensión formado por R1 y LDR, prácticamente toda la tensión de la pila estará en extremos de R1 y casi nada en extremos de la LDR. En estas condiciones la tensión en la base del transistor será muy pequeña (inferior a 0,7 v), no entra corriente por la base y el transistor no conduce (interruptor abierto).

Cuando la luz disminuye, la resistencia de la LDR aumenta (puede llegar a valer varios cientos de KΏ) por lo que la caída de tensión en la LDR aumenta lo suficiente para que la tensión en la base sea mayor de 0´7 v y llegue corriente a la base del transistor, conduzca y se encienda el diodo LED.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MONTAJE Nº 5: DETECTOR DE LUZ.

Cuando detecta luz, el circuito enciende un led. Podría utilizarse como señal de alarma en lugares donde es necesaria la oscuridad o como indicador de que una puerta o ventana se ha abierto injustificadamente.

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. La resistencia LDR varía su valor en función de la luz que recibe: disminuye su valor óhmico al aumentar la luz que incide sobre ella. Se emplean como sensores de luz, barreras fotoeléctricas. Para comprobarlo, monta la LDR sobre la placa protoboard y utilizando el voltímetro mide su resistencia a plena luz. Repite la medición tapándola con el dedo.  R con luz =  ……………  ; R sin luz =…………

3. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

4. Coloca el dedo sobre la LDR, simulando oscuridad y cierra el interruptor. ¿Se enciende el Led? ¿Por qué?.............................................................................................................................................

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5. En estas condiciones, mide con el voltímetro la tensión que hay entre la base y el emisor del transistor. V BE =………….. Si es superior a 0´7 v , el transistor conduce (interruptor cerrado) y el led se ilumina.

6. Colocando el circuito a plena luz, cierra el interruptor.¿Se enciende el Led?¿Por qué?          

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7. En estas condiciones, mide con el voltímetro la tensión que hay entre la base y el emisor del transistor. V BE =………….. Si es inferior a 0´7 v el transistor no conduce (interruptor abierto) y el led NO se ilumnina.

FUNCIONAMIENTO: Cuando la LDR recibe luz, disminuye su resistencia (tendrá un valor comprendido entre varios cientos de ohmios y algún KΏ), por lo que la tensión entre la base y el emisor del transistor será superior a 0´7 v, entrará intensidad por la base y conducirá (interruptor cerrado), encendiéndose el LED.

Cuando la luz disminuye, la resistencia de la LDR aumenta (puede llegar a valer varios cientos de KΏ); en estas condiciones su resistencia será mucho mayor que la R1, toda la tensión estará prácticamente en la LDR y casi nada en R1. En estas circunstancias,  la tensión entre la base y el emisor del transistor será menor a 0´7 v, NO entrará intensidad por la base, NO conducirá (interruptor abierto) y el LED estará apagado.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MONTAJE Nº 6: TEMPORIZADOR A LA DESCONEXIÓN.

Cuando cerramos el interruptor I1 la lámpara se ilumina, pero cuando lo abrimos la lámpara tarda un tiempo en apagarse. Cuanto mayor sea la capacidad del condensador mayor será este. Este tipo de circuitos pueden aplicarse por ejemplo, en la luz interior del coche que se apaga poco a poco cuando cerramos la puerta.

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

3. Describe el funcionamiento del circuito. ¿Por qué se apaga lentamente la lámpara cuando abrimos el interruptor I1?........................................................................................................................................

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4. Utilizando el programa programa Crocodile Clips, simula este circuito y comprueba su correcto funcionamiento.

5. Aumenta el valor de la capacidad del condensador y describe los cambios que observas cuando simulas el circuito.................................................................................................................................

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6. Disminuye el valor de la capacidad del condensador. ¿Que cambios observas con respecto a los otros montajes? ¿Cómo afecta el valor del condensador al tiempo de desconexión de la lámpara?   

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7. ¿Encuentras alguna aplicación a este circuito?.............................................................

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FUNCIONAMIENTO: Al principio, la lámpara está apagada, ya que por la base del transistor no circula corriente y este no conduce.

Cuando cerramos el interruptor I1, el condensador comienza a cargarse. Rápidamente, alcanzamos una tensión de 0´7 v en la base del transistor, entra intensidad por la base del transistor y conduce, por lo que la lámpara L1 se enciende.

Cuando abrimos el interruptor, como el condensador está cargado permite, por un tiempo, que el transistor continúe conduciendo, mientras que la tensión en la base del transistor sea suficiente.

Cuanto mayor sea la capacidad del condensador, más carga podrá almacenar y más tiempo tardará en descargarse.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 MONTAJE Nº 7:  MEMORIA.

A este circuito le llamamos memoria ya que es capaz de recordarnos lo último que ha sucedido y recibe el nombre de biestable o flip-flop. Cuando pulsamos P1, se enciende el Led verde y así permanecerá hasta que pulsamos P2, en ese momento se apagará y se encenderá el rojo.

 

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

3. Describe el funcionamiento del circuito. ........................................................................

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4. Sustituye las resistencias de 15 KΏ por otras dos de 10 KΏ. ¿Qué cambios observas? ¿A qué crees que se deben?.................................................................................................................................

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5. Utilizando el programa programa Crocodile Clips, simula este circuito y comprueba su correcto funcionamiento.

 

 

 

 

 

 

FUNCIONAMIENTO:

A este circuito le llamamos memoria ya que es capaz de recordarnos lo último que ha sucedido.

Al principio uno de los diodos está apagado (supongamos que es el rojo D1). A pesar de estar apagado, por D1 pasa una pequeña corriente, suficiente para activar el transistor T2, por lo que D2 estará iluminado.

Si pulsamos P2, la corriente deja de llegar a la base de T2 (se va por el pulsador P2). En este momento el transistor T2 deja de conducir y se apaga D2; sin embargo sigue pasando una pequeña corriente a través de R4 y R3 por lo que se activa T1 y se enciende D1. Aunque soltemos P2 sigue sin llegar corriente a la base de T2 (toda la corriente baja a través de T1) por lo que D1 permanece encendido. Si pulsamos P1, la corriente deja de llegar a la base de T1, por lo que D1 se apaga y se enciende D2. Este circuito recibe el nombre de biestable o flip-flop.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MONTAJE Nº 8:  CIRCUITO INTERMITENTE (OSCILADOR).

Cuando cerramos el interruptor, los dos led comienzan a encenderse y apagarse alternativamente.

Este circuito puede ser utilizado como intermitente con lámparas o como generador de impulsos.

Podemos variar la velocidad con que se apagan y encienden los led, cambiando la capacidad de los condensadores o sus resistencias.

 

1. Coge una placa protoboard y los componentes necesarios.

2. Monta el circuito en la placa.  Conecta primero los componentes y después realiza las conexiones con los cables. Por último, conecta la pila.

Conexión del Transistor BC547

3. Describe el funcionamiento del circuito. ........................................................................

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4. ¿Qué otras aplicaciones puedes imaginarte para este circuito?...................................

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5. Utilizando el programa Crocodile Clips, simula este circuito y comprueba su correcto funcionamiento.

6. Variando la capacidad de los condensadores C1 y C2 cambiarás la velocidad en que oscilan los led. Modifia su valor a 500 μF. ¿Qué cambios observas en el circuito?

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7. Variando las resistencias R2 y R3 también podrás alterar la velocidad en que oscilan los led. Modifica su valor por 30 KΏ. ¿Qué cambios observas en el circuito?

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FUNCIONAMIENTO:

Supongamos que al principio T1 conduce, D1 está encendido y T2 no conduce. En este caso, el condensador C2 se estará cargando a través de la resistencia R4. Cuando finalice su carga dejará de pasar intensidad a través de él (* interruptor abierto) y el transistor T1 dejará de conducir porque no le llega suficiente corriente a la base.

Cuando deja de conducir T1 comienza a cargarse el condensador C1, el transistor T2 comienza a conducir y el diodo D2 se enciende.

El tiempo que tarda en cargarse un condensador depende tanto del valor de su capacidad como del valor de la resistencia de carga. Si, por ejemplo, aumentamos el valor de C2 o R4, el led D2 permanecerá mas tiempo encendido que el D1.

 

* Un condensador en corriente continua, cuando se está cargando se comporta como un interruptor cerrado y cuando concluye su carga, como un interruptor abierto.