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Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 1
Procedimiento para la obtención de
datos de dispositivos
semiconductores usando el equipo
TEKTRONIX 571 Curve Tracer
Proyecto: Procedimiento para la obtención de datos de
dispositivos semiconductores usando el equipo
TEKTRONIX 571 Curve Tracer
Estado del
documento:
Última
modificación:
12/05/2014
Asignatura: Electrónica Física
Prof. Andrés Roldán Aranda
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Revisión Histórica del Documento
Fecha Versión Control de cambios Autor/es 08/05/2014 V1.1 Adecuación Prácticas Prof. Andrés Roldán
18/01/2013 V1.0 Correcciones de Cambios Prof. Andrés Roldán
08/01/2013 V0.0 Versión Inicial Francisco José Cruz Ramírez
Carmen Martínez Ramírez
Celia Morales Gutiérrez
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 3
Índice general
1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 4
1.1 PROPÓSITO ....................................................................................................................... 4
1.2 ALCANCE ........................................................................................................................ 4
1.3 RESPONSABILIDADES .......................................................................................................... 4
1.4 TÉRMINOS Y ACRÓNIMOS ................................................................................................... 4
2 DESCRIPCIÓN DE LA OBTENCIÓN DE DATOS DE DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES
USANDO EL EQUIPO TEKTRONIX 571 CURVE TRACER ............................................................... 5
2.1 PUESTA EN MARCHA DE LA IMPRESORA ................................................................................. 5
2.1.1 Panasonic KX-P1080B ......................................................................................... 5
2.1.2 EPSON LQ-860 ...................................................................................................... 9
2.1.3 Repuestos para las impresoras ....................................................................... 11
2.2 TEKTRONIX 571 CURVE TRACER ........................................................................................ 12
2.3 CONEXIÓN DEL EQUIPO CON LA IMPRESORA ....................................................................... 21
2.3.1 Impresora Panasonic KX-P1080B .................................................................... 21
2.3.2 Impresora EPSON LQ-860 ................................................................................. 22
2.4 MEDIDA DE LOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES USANDO EL EQUIPO TEKTRONIX 571 ............ 22
2.4.1 Transistores bipolares (NPN y PNP) .................................................................. 23
2.4.2 Transistores FET (JFET, NMOS y PMOS) ............................................................. 29
2.4.3 Diodos ................................................................................................................. 32
2.4.4 Tiristores .............................................................................................................. 33
2.5 PRECAUCIONES A TENER EN CUENTA PARA TODAS LAS MEDIDAS ............................................. 33
2.6 COMPROBACIÓN DE LOS VALORES DATOS POR EL FABRICANTE USANDO EL TRAZADOR DE CURVAS
35
3 PROCESO DE DIGITALIZACIÓN DE LOS DATOS OBTENIDOS MEDIANTE EL TRAZADOR
DE CURVAS ................................................................................................................................. 39
3.1 ENGAUGE DIGITIZER ........................................................................................................ 39
3.2 EJEMPLO DE DIGITALIZACIÓN DE UNA IMAGEN USANDO ENGAUGE DIGITIZER .......................... 39
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1 Introducción
1.1 Propósito
Este documento pretende ser una guía de uso para obtener de
manera exacta y fiable las características corriente-tensión (I/V) de los
dispositivos semiconductores que los alumnos del Dpto. de Electrónica y
Tecnología de los Computadores usen en sus prácticas y en proyectos
fin de grado/master/carrera.
1.2 Alcance
Este documento tiene sentido entre aquellas personas que usen los
laboratorios de electrónica y participen tanto en prácticas como en
proyectos directamente relacionados con la toma de medidas de
circuitos micro electrónicos.
1.3 Responsabilidades
La responsabilidad de efectuar cualquier tipo de cambio
corresponde a toda persona involucrada en el proyecto y
particularmente al autor.
1.4 Términos y acrónimos
Término/Acrónimo Significado
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2 Descripción de la obtención de datos de
dispositivos semiconductores usando el
equipo TEKTRONIX 571 Curve Tracer
2.1 Puesta en marcha de la impresora
2.1.1 Panasonic KX-P1080B
Una de las impresoras a utilizar para la impresión de gráficas
procedentes del trazador Tektronix 571 es la Panasonic KX-P1080B. Una
vista frontal de la misma se puede observar en la Ilustración 1.
Ilustración 1. Introducción de papel en la
impresora Panasonic KX-P1080B
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Las partes de esta impresora a tener en cuenta para poder imprimir las
gráficas son las mostradas en la Ilustración 2. Dichas partes son
siguientes:
Rendija por la que se introduce el papel
Rueda giratoria
Varios botones indicadores.
Cinta de la impresora
Para poder imprimir a través de esta impresora no se debe presionar
ningún otro botón.
Ilustración 2. Partes principales de la impresora Panasonic KX-P1080B
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Los pasos a seguir para introducir el papel en la impresora y que este
quede en la posición correcta, son los siguientes:
1. Se introduce el papel por la rendija mostrada en la Ilustración 3. De
manera que quede como se indica en la ilustración 4.
Ilustración 3
Ilustración 4
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2. Una vez depositado el papel como se indica en
la Ilustración 4, la luz indicadora ‘PAPER/ERROR’
del panel de la impresora deberá apagarse, así
como la luz indicadora ‘ON LINE’ deberá estar
encendida. Si esta no lo está, se debe pulsar el
botón correspondiente, situado debajo del
indicador. Dichos botones indicadores se
pueden observar en la Ilustración 5.
Ilustración 5. Indicadores
3. Una vez el papel en esta posición, se gira la rueda de la parte
derecha de la impresora en el sentido de giro mostrado en la
Ilustración 6, de manera que el papel aparezca por la parte donde
se encuentra la cinta de la impresora, quedando como se observa
en la Ilustración 7.
Ilustración 6. Rueda giratoria
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 9
Ilustración 7.
4. Llevado a cabo el procedimiento anterior, el papel quedará listo
para que comience la impresión.
NOTA: Si se desea utilizar papel en sucio, hay que tener que cuenta que
su introducción en la impresora debe ser con la parte del folio en sucio
hacia arriba, de manera que la gráfica se imprima por su cara blanca.
Se puede ver un ejemplo en la ilustración 8.
Ilustración 8. Ejemplo papel en sucio
2.1.2 EPSON LQ-860
A continuación se detallan los pasos a seguir para introducir el papel en
la impresora EPSON LQ-860.
1. Se introduce el papel por la rendija mostrada en la Ilustración 9, de
manera que quede como se indica en la ilustración 10. Como se
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puede observar, en la propia impresora hay una flecha indicadora
de por dónde se debe introducir el mismo.
Ilustración 9
Ilustración 10
2. Una vez depositado el papel como se indica en la Ilustración 10, la
luz indicadora ‘PAPER FEED’ del panel de la impresora deberá
apagarse, así como la luz indicadora ‘ON LINE’ deberá estar
encendida. Si esta no lo está, se debe pulsar el botón
correspondiente, situado debajo del indicador. Dichos botones
indicadores se pueden observar en la Ilustración 11.
Ilustración 11. Botones indicadores
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5. Llevado a cabo el procedimiento anterior, el papel quedará listo
para que comience la impresión.
NOTA: Si se desea utilizar papel en sucio, hay que tener que cuenta que
su introducción en la impresora debe ser con la parte del folio en sucio
hacia arriba, de manera que la gráfica se imprima por su cara blanca.
Se puede ver un ejemplo en la ilustración 12.
Ilustración 12. Ejemplo papel en sucio
2.1.3 Repuestos para las impresoras
Se muestra a continuación la dirección web donde podremos encontrar
repuestos para las dos impresoras mostradas en caso de que hiciera
falta reponer algún componente de las mismas.
Cinta matricial Panasonic KXP1080B
http://www.chollotinta.com/panasonic-kxp1090-negro-cinta-matricial-
kxp1090-p-23660.html#.UV1g_TgU-tU.email
Epson LQ860
http://www.chollotinta.com/epson-lq2550-lq2500-ex800-cinta-matricial-
negro-lq860-lq670-lq756-lq680-lq1060-p-9583.html#.UV1hhrhjEO8.email
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2.2 Tektronix 571 Curve Tracer
El trazador de curvas Tektronix 571 es un tester capaz de realizar
medidas en corriente continua de varios tipos de semiconductores:
transistores bipolares NPN y PNP, diodos, FET, tiristores y TRIACs.
En la parte delantera encontramos 10 teclas de función:
- 4 teclas de flecha para desplazarnos por la pantalla
seleccionando rangos, modos y controlando la posición del
cursor
- Tecla de comenzar ‘Start’ para iniciar la ejecución de una
adquisición según una configuración preestablecida.
- Tecla de ‘Menú’ para acceder al bloque de selección de
configuración.
- Tecla de parar ‘Stop’ para interrumpir una medida.
- Tecla de almacenar resultados ‘Store’ para almacenar un
conjunto de resultados.
- Tecla para activar el cursor ‘Cursor’ para activar los cursores
sobre la gráfica medida.
- Tecla de imprimir ‘Copy’ para volcar la información a la
impresora.
Aparte del interruptor ON/OFF de conexión/desconexión del equipo y la
pantalla, en esta parte también se encuentran los zócalos donde se
deben conectar los dispositivos a medir (Estos se pueden, y a veces se
deben, proteger con una mampara de cristal). Hay que tener en cuenta
que solo debe haber un único dispositivo en la medida.
En la Ilustración 13 se puede observar que existen varios zócalos para
conectar los diversos componentes. Habrá que observar a cuál de ellos
se adapta el componente a medir teniendo en cuenta los terminales
[Emisor (E), Base (B), Colector (C), Ánodo (A), Cátodo (C), Puerta (G),
Drenador (D) o Fuente (S)].
No obstante, en el caso de diodos, si se conecta realmente el Ánodo en
A y el Cátodo en C se obtiene la característica directa, pero puede
intercambiarse la conexión para obtener la característica inversa.
En cualquier caso, conviene tener perfectamente identificados los
distintos terminales del dispositivo.
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La pantalla permitirá visualizar la configuración del equipo antes de la
medida, así como el posterior resultado. También se podrán ver los
valores de tensión o intensidad en los puntos en los que se sitúen los dos
cursores disponibles.
Todo lo anterior se puede observar en la Ilustración 13.
Ilustración 13. Teclas de flecha
Ilustración 14. Parte delantera Tektronix
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En la parte trasera tenemos los conectores y algún control:
- Control de intensidad del display
- Conector de impresora
- Interruptor de TEST
- Conector de alimentación
Ilustración 15. Parte trasera Tektronix
El trazador de curvas cuenta con dos pantallas: la pantalla de Menú (o
de configuración) y la pantalla del Test (o de medida). Además desde
la pantalla de Menú se puede acceder a dos sub-pantallas
“Recuperación de Menú” y “Salvaguarda de Menú”.
En cualquiera de las cuatro pantallas mencionadas aparecen dos
líneas: una en la cabecera que indica la pantalla en la cual nos
encontramos y otra al final donde se pueden observar las teclas de
función disponibles en cada momento. Si se pulsa otra tecla que no
aparezca o varias simultáneamente no se efectuará ninguna operación.
Esto último no es válido para la tecla ‘COPY’ que siempre hará una
impresión de los datos visualizados por la impresora.
- Pantalla Menú:
Esta pantalla muestra todos los parámetros seleccionados (y que
pueden seleccionarse) para efectuar el test del componente
conectado. En la Ilustración 16 puede observarse un ejemplo del
formato de dicha pantalla.
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A esta pantalla se accede al encender el equipo o desde cualquier otra
pantalla pulsando la tecla ‘MENU’.
Aparecen 10 líneas (en algunos momentos, según el componente
elegido, alguna puede estar en blanco). En cualquiera de ellas, el valor
subrayado es el elegido.
Para acceder de una línea a otra o a valores dentro de una línea se
usan las cuatro teclas de flecha (Ilustración 14).
Ilustración 16. Pantalla Menú Tektronix 571
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Las 10 líneas de menú se describen a continuación, la palabra resaltada
es el parámetro por defecto.
1. Function (Recall | Adquisition | Continuous Compare)
Recall: sólo aparece cuando hay curvas guardadas en
memoria RAM, al seleccionarlo podemos visualizar dichas
curvas.
Acquisition: ejecuta la adquisición de las curvas del DBT.
Acquisition Continuous: la adquisición se realiza
continuamente cada 2,5 segundos hasta que se presione
Stop.
Compare: El 571 realiza una adquisición, almacena las
curvas en la RAM, estas son tomadas como referencia. La
siguiente adquisición es comparada con esta referencia
2. Type (NPN | PNP | N-FET | P-FET | DIODE | SCR)
En esta línea se selecciona el DBT, el menú cambia según el
dispositivo seleccionado.
3. Vce max (0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100) Voltios
Determina el máximo voltaje que utiliza el test entre
colector y emisor. El voltaje se incrementa desde 0 hasta el
máximo seleccionado. Para PNP se invierte el signo. Para los
FETs Vce cambia por Vds (drenador - fuente) y para los
diodos y SCR se muestra Va (ánodo)
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4. Ix max (0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200
| 500 | 1000 | 2000) mA
Determina la máxima corriente que atraviesa el DBT,
cuando se supera el límite la pantalla muestra overcurrent.
En los transistores Ix es Ic (colector), en los FETs es Id
(drenador), en los diodos y SCR es Ia (ánodo), con los PNP y
P-FET cambia de signo.
NOTA: Vmax = 100 V y Imax = 2 A son mutuamente
excluyentes, y Vmax > 20V requiere la tapa protectora.
5. Ib / step (0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200 | 500) uA (1 | 2
| 5 | 10 | 20) mA
Determina la corriente de excitación del DBT, cuando
testeamos FETs Ib se cambia por:
Vg: Vg / step (0.1| 0.2 | 0.5 | 1) Volt.
La polaridad se ajusta automáticamente, cuando
comprobamos SCR utilizamos el término Ig / step (corriente
de puerta). Con los diodos esta opción no aparece.
6. Offset (-1.250) Volt
Se muestra sólo con los dispositivos FET su polaridad es
automática y su rango se varía con las teclas de flecha
izquierda y derecha.
7. Steps (1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10)
En esta línea se introduce el número de pasos en que se va
incrementando Ib, Vg ó Ig .Con los diodos esta línea no
aparece.
8. R load (10k | 1k | 100 | 10 | 0.25) Ohm
Es la resistencia de carga en serie con el DBT, con los SCR
las cargas seleccionables son (10k 1K 100).
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9. P max (0.1 | 0.5 | 2 | 10 | 50 | 100)
Es la máxima potencia programada que disipa el DBT.
10. Retrieve Menu | Save Menu
Retrieve Menu: recupera un menú de los 12 que pueden ser
guardados en memoria por el usuario.
Save Menu: guarda un menú en una de las 12 posiciones de
memoria.
Al situarnos en alguna de estas dos opciones y pulsando algunas
de las teclas ’START’ o ‘MENU’ entramos en las subpantallas
‘Recuperación de Menú’ o ‘Salvar Menú’. En ellas aparecen 12
posiciones de memoria donde se pueden guardar (o se puede
recuperar) un menú preconfigurado. En la pantalla cada posición
aparece con la leyenda “Empty” (vacío) o “Used” (lleno o usado).
Una vez dentro de una de estas subpantallas con las teclas de
flecha arriba/abajo escogemos la posición de memoria deseada
y con ‘Start’ se procede a guardar o recuperar un menú. Si en vez
de ‘Start’ se pulsa ‘Menú’ se vuelve a la pantalla principal sin
ningún cambio. Con la tecla ‘Stop’ se borra la posición deseada.
- Pantalla de Test:
Es una retícula que representa los ejes I-V donde se representará la
característica del componente. Se indican así mismo los fondos de
escala y la configuración según la cual se ha hecho la medida.
A esta pantalla se accede directamente desde la pantalla Menú
pulsando la tecla ‘Start’. Para salir bastará pulsar ‘Menú’.
En la Ilustración 17 puede verse el formato de esta pantalla.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 19
Ilustración 17. Pantalla de Test Tektronix 571
La característica del componente se adquiere a la par que se
representa, pulsando la tecla ‘Start’, como se ha indicado
anteriormente (puede ser única, continua o para comparar según se
eligiese en la pantalla de Menú).
Con la tecla ‘Stop’ se para la adquisición (si era continua) y con ‘Start’
se efectúa otra adquisición.
La adquisición puede interrumpirse con los siguientes mensajes:
- Overcurrent! Cambiar los parámetros de intensidad máxima
y repetir. Puede suceder también que el dispositivo este
defectuoso.
- Base/gate drive out of range Chequear el dispositivo, puede
ser defectuoso o estar en mal estado.
- Cover open! Si Vce max (o similar) es superior a 20V la
cubierta de protección debe estar cerrada.
- Adquisition interrupted Se ha presionado la tecla ‘Stop’.
Pulsar cualquier otra para continuar.
Una vez la gráfica dibujada, el componente medido puede ser retirado
(si no se había seleccionado adquisición continua).
Antes de la adquisición el equipo chequea si los parámetros elegidos
son acordes unos con otros. A veces puede readaptar
automáticamente alguno de ellos para que las curvas sean
representables. En tal caso envía alguno de los siguientes mensajes:
- R load adapted: Adapta la resistencia de carga.
- Current scale factor modified: Se reduce la escala del eje de
intensidad para mejor visualización.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 20
- Ib/step reduced: Reduce los saltos de Ib.
Una vez hecha la adquisición y teniendo, por lo tanto, la característica
ya representada se pueden cambiar los valores máximos (fondo de
escala) de tensión e intensidad sin necesidad de volver a la pantalla de
menú. Para ello basta usar las teclas de flecha.
Si se desea almacenar una gráfica, puede salvarse en memoria RAM
pulsando la tecla ‘Store’. Estas gráficas pueden luego compararse o
examinarse con otras de posterior adquisición.
Para recuperar una gráfica salvada podemos usar la función ‘Recall’ de
la pantalla de Menú como se comentó anteriormente. Sólo se puede
recuperar la última gráfica almacenada.
Para almacenar distintos puntos de una gráfica ya representada
podemos usar las funciones de cursor. Presionando la tecla ‘Cursor’
aparecerán dos cursores sobre dicha gráfica. A la izquierda de la
pantalla se tienen los valores del punto que señala cada uno de ellos.
En cada momento solo se puede tener uno de los cursores activo (con
la tecla ‘Cursor’ se cambia la actividad de un cursor al otro). Con la
tecla de flechas se desplaza el cursor activo a lo largo de la gráfica.
Con la tecla ‘Stop’ se finaliza esta actividad. Con cualquier otra tecla se
efectúa la acción que indique la misma.
Para imprimir los resultados, basta pulsar ‘Copy’ si se dispone de una
impresora conectada. Si aparece el mensaje “Printer not ready”
comprobar que la impresora esté encendida, ONLINE y con papel.
→ Precauciones generales
Para una correcta y sistemática utilización del equipo conviene tener
presente:
- Se debe tener una idea clara del funcionamiento del
dispositivo que se va a medir (potencia máxima, tensión
máxima, identificación de terminales, etc.)
- Conectar un único componente a medir introduciéndolo en el
zócalo adecuado y según los terminales en él marcados.
- Si se va a trabajar con tensiones superior a 20 V cerrar la
cobertura de los zócalos (de todos modos esto debería
hacerse de manera metódica y sistemática).
- Configurar en la pantalla de menú los distintos parámetros de
manera acorde con las limitaciones del dispositivo (no exceder
en potencia, tensión, etc.)
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 21
2.3 Conexión del equipo con la impresora
El trazador de curvas Tektronix 571 cuenta con la capacidad de
imprimir el contenido de la pantalla mediante la conexión de una
impresora compatible por medio de un conector Centronics, conector
de puerto paralelo.
Por tanto, se debe conectar el trazador a la impresora por medio de un
cable Centronics, a través del puerto adecuado para ello.
Ilustración 18. Conector Centronics
- Equipo Tektronix 57
Dicho conector en el trazador de curvas se encuentra situado en la
parte trasera, como se ha comentado anteriormente.
Ilustración 19. Puerto impresora equipo
2.3.1 Impresora Panasonic KX-P1080B
En la impresora Panasonic KX-P1080B, el puerto también se encuentra
situado en la parte trasera, como puede observarse en la ilustración 21.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 22
Ilustración 20. Puerto Impresora Panasonic KX-P1080B
2.3.2 Impresora EPSON LQ-860
En la impresora EPSON LQ-860, el puerto se encuentra situado en la
parte derecha, como puede observarse en la ilustración 22.
Ilustración 21. Puerto Impresora EPSON LQ-860
Por último, basta conectar un extremo del cable al equipo Tektronix 571
y el otro extremo a la impresora elegida.
2.4 Medida de los dispositivos semiconductores
usando el equipo Tektronix 571
En esta sección se explica cómo realizar medidas básicas en los
dispositivos más comunes
NOTA: Cuando se realice un test, los parámetros introducidos en el menú
deben ser acordes con el dispositivo a medir, es por ello que necesitamos
conocer las características aproximadas de estos dispositivos para no dañarlos
durante la prueba
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 23
2.4.1 Transistores bipolares (NPN y PNP)
Conectamos el transistor en los
conectores de prueba con el patillaje
correcto, en el menú seleccionamos NPN
y presionamos Start, en la figura se ve el
resultado.
Ilustración 23
Obtenemos la curva característica I-V de la corriente Ic en función de la
tensión entre colector y emisor (Vce), para distintos valores de la tensión
entre base y emisor (Vbe).
2.4.1.1 Medida de la tensión de saturación (Vce sat)
Presionamos Menu para volver a la anterior página y cambiamos
Vcemax a 0.5 V, Ib/step a 50 uA/step y seleccionamos la carga de 10
Ohm, presionamos Start y tenemos las siguientes curvas.
Ilustración 22
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 24
Ilustración 24
La línea vertical roja muestra de manera aproximada el valor del voltaje
Vce a partir del cual el transistor empieza a operar en saturación. La zona
rodeada muestra dicho efecto de saturación en la corriente que circula
por el transistor.
2.4.1.2 - Medida de la tensión de ruptura
Comúnmente se utilizan los siguientes tipos:
Vceo tensión de ruptura colector-emisor con la base abierta
Vces tensión de ruptura colector-emisor con la base
cortocircuitada a emisor
Vcbo tensión de ruptura colector-base con emisor abierto
Vebo tensión de ruptura emisor-base con colector abierto
En el siguiente ejemplo se muestra la tensión de ruptura colector -
emisor en función de Ib, en el menú se debe poner Vcemax=100V,
Icmax=10mA, Ib/step=5uA y Pmax=0.5W
NOTA: Los parámetros deben escogerse con cuidado pues el dispositivo
puede destruirse
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 25
Ilustración 25
La línea roja muestra de forma aproximada la tensión de ruptura de la
unión formada entre colector y emisor
2.4.1.3 Deriva térmica
Introduzca los siguientes parámetros: Function=acquisition continuous,
Vcemax= 20V, Icmax=100mA, Ib/step=200uA, Step=3 y Pmax=2W.
Presionar Start hasta que se vean los gráficos de la figura, hay que
terminar pulsando Stop
Ilustración 26
Realizando una adquisición continua de los datos, podemos comprobar
el efecto de la temperatura y demás agentes atmosféricos que puedan
modificar el resultado de la medida que estamos realizando. Dicha
variación u offset se aprecia en lo variabilidad de los resultados
obtenidos, de modo que podemos definir un margen en la corriente de
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 26
salida en función de la temperatura, dicho margen será el valor de
deriva térmica de nuestro dispositivo.
2.4.1.4 Obtención de la recta de carga
Introduzca los siguientes parámetros: Function=acquisition, Vcemax=2V,
Icmax=2mA, Ib/step=1uA, Step=10, Rload=1k y Pmax=100W.
Presionar Start.
Ilustración 27
Conocido el punto de operación de nuestro circuito de polarización,
podemos determinar mediante la recién obtenida recta de carga la
región de operación del transistor: corte (1) , lineal (2) y saturación (3)
2.4.1.5 Cálculo del límite de potencia
Introduzca los siguientes parámetros: Function=acquisition,
Vcemax=50V, Icmax=20mA, Ib/step=10uA, Step=10, Rload=0.25 y
Pmax=0.1W. Presionar Start.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 27
Ilustración 28
Tras la obtención de la curva, el límite de potencia lo obtenemos
multiplicando el valor de la tensión máxima y la corriente obtenida en
ese punto. Dichos puntos se muestras resaltados en la imagen.
2.4.1.6 Obtención de parámetros H (hFE, hfe, hoe)
hf: Crear las curvas con los valores por defecto, presionar la tecla Cursor
y en la pantalla aparece el valor de hFE.
hi: Poner el cursor en una posición fija por ejemplo 4V después moverlo
verticalmente una posición hacia abajo, ΔIc dividido por ΔIb nos da el
valor de hfe bajo las condiciones especificadas de Ic y Vc.
ho: Mover ambos cursores a la misma curva uno a 2V y otro a 4V, ΔIc
dividido por ΔVce nos da hoe.
Recordamos la equivalencia entre los parámetros h de un BJT y los
parámetros comúnmente utilizados.
Ilustración 29
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 28
2.4.1.7 Cálculo de la tensión de ruptura colector-emisor
Vceo(br)
Desconectar la base y colocar los siguientes parámetros: Type=DIODE,
Vcemax=100V, Iamax=1mA, Rload =1k y Pmax 0.1W. Presionar Start.
Ilustración 30
Conectando sólo emisor y colector podemos ver la tensión de ruptura
de la unión como si de un diodo se tratase. El valor de dicha tensión
aparece señalado de forma aproximada en la imagen.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 29
2.4.2 Transistores FET (JFET, NMOS y PMOS)
En el menú principal poner los siguientes
parámetros: Function=acquisition, Type=NFET,
Vdsmax=10V, Idmax=20mA, Vg/step=200mV,
Step=10, Offset=-1.200V, Rload=0.25 y
Pmax=0.1W. Presionar Start
Ilustración 32
Podemos ver en la imagen la clásica curva IDS frente a VDS característica
de un transistor MOSFET.
Ilustración 31
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 30
2.4.2.1 Medida de la tensión de ruptura del drenador
Vdsmax=100V, Idmax=10mA, Vg/step=0.2V, Step=10, Offset=-1.4200V
Presionar Start.
Ilustración 33
El procedimiento es análogo al caso de un transistor bipolar. Ver sección
2.4.1.7 para referencias.
NOTA: Existen otras tensiones de ruptura por ejemplo puerta - fuente
(gate - source), este ensayo puede ser destructivo para el componente
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2.4.2.2 Medida de la tensión pinch off
Vdsmax=5V, Idmax=0.05mA, Vg/step=0.1mV, Step=10, Offset=-2.150V y
Rload=100. Presionar Start
Ilustración 34
La tension de pinch-off será aquella para la cual la corriente de
drenador se haga nula. En la imagen vemos que dicho efecto se
produce para VG = 0, no obstante deberemos tener muy en cuenta que
se está aplicando una tensión de offset de -2.150 V. Por tanto la tensión
de pich-off en este ejemplo sería de -2.150 V. Para un caso genérico,
simplemente bastaría con sumar al valor de tensión para el cual se
obtiene un valor nulo de la corriente el valor del offset aplicado.
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2.4.3 Diodos
2.4.3.1 Tensión en directa
Conectar el diodo en forma directa y poner el menú como sigue:
Type=DIODE, Vamax=1V, Iamax=1mA, Rload=100. Presionar Start
Ilustración 35
Se muestra en la imagen la clásica curva I/V de un diodo.
Para calcular Ri poner en modo cursor y tomar valores Ri = ΔVa/ΔIa
2.4.3.2 Tensión Inversa
Conectar un diodo Zener de forma inversa y presionar Start, almacenar
el gráfico en memoria, colocarlo de forma directa y presionar Start de
nuevo en el gráfico se ve n las características.
Ilustración 36
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Podemos observar en la imagen tanto la tensión en directa como en
inversa de un diodo Zener.
2.4.4 Tiristores
Se prueban de la misma manera que
un transistor NPN pero con una carga
mínima de 100 Ohm.
Poner los siguientes valores en el
menú:
Type=SCR, Vamax=20V, Iamax=20mA, Ig/step=0.2mA, Step=10,
Rload=1k, Pmax=0.1W. Presionar Start
Ilustración 38
Por mera inspección en la imagen, podemos obtener fácilmente la
tensión de conmutación del tiristor objeto de nuestra medición.
2.5 Precauciones a tener en cuenta para todas las
medidas
Hay que tomar precauciones para evitar oscilaciones en el DBT, con
dispositivos de alta frecuencia puede aparecer señales de ruido en el
gráfico, podemos remediarlo insertando un pequeño condensador
(15pF) entre base - emisor o de 1000pF entre colector - base, eliminando
con ello las oscilaciones
Ilustración 37
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El 571 tiene protección de
sobrecorriente y también una
protección térmica. Si hacemos
un test cortocircuitando los
puntos de medida aparecerá
un gráfico como el de la figura
39.
Ilustración 39
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2.6 Comprobación de los valores datos por el
fabricante usando el trazador de curvas
En primer lugar mediremos algunos parámetros de los ya vistos
anteriormente y comprobaremos que se ajustan a los datos ofrecidos
por el fabricante.
Comenzaremos con un transistor bipolar NPN, modelo BC547B.
Medimos la tensión VCE de saturación.
Según el datasheet, la tensión de saturación es de aproximadamente
0.25 V
Ilustración 40
Tras analizar el dispositivo con el trazador de curvas, observamos que la
tensión de saturación es de aproximadamente 0,23 V. Dicho valor se
corresponde con el que nos indica el fabricante.
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Medimos la tensión de ruptura colector-emisor
Ilustración 41
El fabricante nos indica que la tensión de ruptura entre colector y emisor
es de 45 V, no obstante tras analizar el dispositivo con el trazador de
curvas obtenemos un valor de dicha tensión de ruptura de unos 90 V,
esto se debe a que nosotros estamos midiendo usando un valor de la
corriente de colector diferente a la que propone el fabricante (10 mA).
NOTA: Es muy importante recordar que cuando se vayan a realizar
medidas que involucren valores de tensión o corriente elevador
bajemos la tapadera protectora del trazador de curvas. El propio
trazador nos avisará de una posible situación de peligro con el mensaje
Close Cover.
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Medimos los parámetros H
El fabricante nos indica que el valor de la trasnconductancia (hf) está
comprendido entre 200 y 450.
Tras medir el dispositivo con el trazador de curvas obtenemos un valor
de hf de 224, valor que coincide con los datos ofrecidos por el
fabricante.
Ilustración 42
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Mediremos a continuación los parámetros más característicos de
un diodo modelo 1N4004
Tensión en directa
El fabricante indica que la tensión en directa de este diodo es de 0.6 V,
que es justo el valor que obtenemos al realizar la medida con el
trazador de curvas, tal y como podemos observar en la imagen
siguiente.
Ilustración 43
El resto de medidas con distintos dispositivos no se muestras aquí por no
hacer excesivamente largo este texto, no obstante su obtención es
sencilla si se siguen los pasos indicados anteriormente.
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3 Proceso de digitalización de los datos
obtenidos mediante el trazador de curvas
3.1 Engauge Digitizer
Este software de código abierto de digitalización de imágenes convierte
un archivo de imagen que muestra un gráfico o mapa, en números y
datos que pueden ser exportados a una hoja de cálculo para su
posterior procesado. Se puede descargar gratuitamente en
http://digitizer.sourceforge.net/
El archivo de imagen puede provenir de un escáner, una cámara digital
o una captura de pantalla. Los números se pueden leer en la pantalla, y
se graban o copian a una hoja de cálculo.
El proceso comienza con un archivo de imagen que contiene un gráfico
o mapa. El resultado final es la digitalización de los datos que pueden
ser utilizados por otras herramientas como Microsoft Excel y Gnumeric.
3.2 Ejemplo de digitalización de una imagen usando
Engauge Digitizer 4.1
A continuación, se describen con un ejemplo los pasos a seguir para
digitalizar una de las gráficas obtenidas a través del trazador de curvas
Tektronix 571.
En primer lugar, si la impresión en papel no se ve de una forma clara,
una vez escaneada la curva, se le debe modificar el contraste para
darle más oscuridad y que Engauge Digitizer funcione correctamente.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 40
Una vez hecho esto, los pasos a seguir son los siguientes:
1. Importar la imagen desde el directorio donde se halle, usando
‘File/Import’.
Ilustración 44
2. Pulsar sobre el botón ‘Axis Point’ para definir el sistema de
coordenadas.
Ilustración 45
3. Pulsar en uno de los ejes para añadir el primer punto de dicho eje.
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Ilustración 46
4. Pulsar en uno de los ejes para añadir el segundo punto.
5. Pulsar en uno de los ejes para añadir el tercer punto.
Ilustración 47
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6. Pulsar sobre el botón ‘Curve Points’ para introducir los puntos de la
curva. Estos contendrán los datos de la gráfica digitalizados.
Ilustración 48
7. Hacer clic en la curva para ir añadir un punto de la misma. Repetir
hasta que el gráfico este cubierto con un número suficiente de
puntos. Si este paso es demasiado lento y tedioso, se pueden
digitalizar automáticamente segmentos enteros usando ‘Segment
Fill’.
Ilustración 49
Usando ‘Segment Fill:
- Ver la imagen procesada mediante la selección de la opción
‘View/Processed’.
- Ajustar los parámetros de discretización usando la opción
Settings/Discretize, la información no deseada en la imagen se
elimina.
Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 44
- Quitar las líneas de la cuadrícula de la imagen original usando
la opción ‘Settings/Grid Removal’, la información no deseada
en la imagen es eliminada.
Ilustración 51
- Pulsar el botón ‘Segment Fill button’.
- Pulsar en cada segmento de la curva para añadir puntos de la
misma que estén regularmente espaciados a lo largo del
segmento. Repetir hasta que los puntos se hayan creado para
todos los segmentos del gráfico.
Ilustración 52
8. Exportar los puntos de la curva mediante ‘File/Export As’.