SEP DGEST SNEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MATAMOROS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

FISICA DE SEMICONDUCTORES

10:00 a 11:00 jueves

Investigación

“Aplicaciones del BJT”

Alumno(s) Num. de control:

Mario Arturo Cruz Colunga 11260077

Miguel Angel Fierros Peña 11260081

Isael García Zanella 112600957 (representante)

Hermenegildo Martinez de la Cruz 11260095

Jorge Alejandro Reyes Torres 11260108

Profesor: José Luis Cuéllar Ruíz

H. MATAMOROS, TAM. 7 de noviembre de 2012

Interruptor de transistor

En la figura 4.93a se utiliza un transistor como interruptor para controlar los estados de encendido y apagado de un foco situado en una extensión del colector de la red .Cuando el interruptor esta en la posición de encendido , tenemos una situación de polarización fija en la que el voltaje de la base al emisor esta a su nivel de 0.7v y el resistor R1 controla la corriente de la base y la impedancia de entrada del transistor. La corriente a traves del foco será entonces beta veces la corriente de base y el foco se encenderá .Sin embargo pude sirgir un problema si el foco no ha estado encendido durante un tiempo .Cuando un foco se enciende por primera vez , su resistencia es bastante baja ,aun cuando esta se incrementara con rapidez cuando mas dure encendido el foco. Esto pude ocasionar un alto nivel momentáneo de corriente del colector , la cual, con el tiempo podría dañar el foco y el transistor .El la figura 4.93b , por ejemplo se incluye la recta de la carga de la misma red con la resistencia fría y caliente del foco . Obsérvese que aun cuando el circuito de base establece la corriente de la base, la intersección con la recta de carga produce una corriente más elevada para el foco frio. Cualquier cuestión en relación con el nivel de encendido es fácil de corregir insertando un pequeño resistor adicional en serie con el foco como se muestra en la figura 4.93c precisamente para garantizar un límite en el cambio repentino de la corriente cuando el bulbo se encienda por primera vez.

uso del transistor como interruptor para controlar los estados de de encendido y apagado de un foco

Efecto de resistencia resistor

Bajo un foco en la corriente del limitante limitan Colector colector

Manejo de relevador.

Se emplea un transistor para establecer la corriente necesaria para activar el relevador en el circuito del colector. Sin entrada en la base del transistor, tanto la corriente de colector y la corriente de la bobina son esencialmente 0A, y el relevador permanecerá en estado inactivo, no energizado (normalmente abierto NA). Sin embargo, cuando se aplica un pulso positivo en la base, el transistor se encenderá, estableciendo suficiente corriente a través de la bobina del electroimán para cerrar al relevador. Pueden surgir problemas cuando la señal de la base se desconecta para apagar el transistor y desactivar el relevador. Idealmente, la corriente a través de la bobina y del transistor caerá rápidamente a cero, el brazo del relevador se libera y el relevador simplemente permanecerá inactivo hasta la siguiente señal. sin embargo, sabemos por nuestros cursos básicos de circuitos, que la corriente a través de la bobina no puede cambiar instantáneamente, y que de hecho, mientras mas rápido cambie, mayor será el voltaje inducido a través de la bobina como lo define VL=L(diL/dt). En este caso, la corriente que cambia rápidamente a través de la bobina, desarrollara un voltaje a través de la bobina con la polaridad que se muestra y que se presentara directamente a través de la salida del transistor. Es probable que su magnitud exceda los niveles nominales máximos del transistor, y el semiconductor quedara dañado permanentemente. El voltaje a través de la bobina no permanecerá en su nivel de conmutación más alto sino que oscilara como se muestra, hasta que su nivel caiga a cero a medida que el sistema se asiente.

Esta acción destructiva puede anularse al colocar un diodo a través de la bobina. Durante ele estado se encendido del transistor, el diodo se encuentra en polarización inversa, permaneciendo como un circuito abierto sin afectar. Sin embargo, cuando el transistor se apaga, el voltaje a través de la bobina se invertirá y polarizara de forma directa al diodo, encendiéndolo. La corriente a través del inductor establecida durante el estado de encendido del transistor podrá continuar fluyendo a través del diodo, eliminado el cambio severo en el nivel de corriente.

Sistema de alarma con FCC.

En la figura 1 se presenta un sistema de alarma con una fuente de corriente constante del tiempo que se acaba de revisar, Dado queβ RE = (100)(1kΩ) =100kΩ es mucho mayor que R1, podemos usar el enfoque aproximado y encontrar el voltaje VR, como se sigue:

V R1=2kΩ(16V )2kΩ+4.7kΩ

=4.78V

y luego el voltaje a través de RE :

VRE=V R1−0.7V=4.78V−0.7V=4.08V

y finalmente la corriente del emisor y del colector:

IE ¿V R ERE

= 4.08V1K Ω

= 4.08 mA ≈ 4 mA = IC

Figura 1. Sistema de alarma con una fuente de corriente constante y un op-amp como comparador.

Puesto que la corriente del colector es la corriente a través del circuito, la corriente de 4mA permanecerá prácticamente constante ante ligeras variaciones en la carga de la red. Observe que la corriente pasa por una serie de elementos sensores y finalmente por un op-amp diseñado para comparar el nivel de 4mA con un nivel de referencia de 2mA.

Compuertas lógicas.

El amplificador operacional, op-amp, LM2900 de la figura 1 es uno de los cuatro que se encuentra en el encapsulado de circuito integrado de doble línea que aparece en la figura 1. Las terminales 2, 3, 4, 7 y 14 se utilizaron en el diseño de la figura 2a. Solamente por motivos de interés, observe en la figura 2b el número de elementos requeridos para establecer las características terminales buscadas del op-amp. Los 2 mA en la terminal 3 del op-amp es una corriente de referencia que establecen la fuente de 16 V y Rref en la parte inversora de la entrada del op-amp. El nivel de corriente de 2 mA se requiere como un nivel con el cual se compara la corriente de 4 mA de la red. En tanto la corriente de 4 mA en la entrada no inversora del op-amp permanezca constante, el op-amp proporciona un voltaje de salida “alto” que excederá a 13.5V, con un nivel típico de 14.2 V (de acuerdo con las hojas de especificaciones del op-amp). Sin embargo, si la corriente del sensor cae de un nivel de 4 mA a un nivel inferior a 2 mA, el op-amp responderá con un voltaje de salida de voltaje de salida “bajo” que típicamente es cercano a 0.1 V.

La salida del op-amp entonces avisara al circuito de alarma sobre esta alteración. Observe de lo anterior que no es necesario que la corriente del sensor caiga

completamente hasta 0 mA para avisar al circuito de alarma: sólo se requiere una variación con respecto al nivel de referencia que aparezca inusual, lo cual es una buena característica de la alarma.

Figura 2a. Encapsulado de doble línea (DIP, del inglés Dual-in-Line Package.

Figura 2b. Componentes.

Figura 2c. Impacto de una impedancia de entrada baja.

ESPEJO DE CORRIENTE

El espejo de corriente es una red de dc en la cual la corriente a través de la carga es la imagen en espejo de otra corriente de la misma red. Si la corriente de control en la red se modifica, la corriente a través de la carga también lo hará.

En la figura se presenta un espejo de corriente común construido por dos transistores npn. La corriente de carga es la corriente del colector Q2 y la corriente de control es la corriente del colector Q1. Observe que en particular, la corriente del colector Q1 se encuentra conectada directamente con la base del mismo transistor, estableciendo el mismo potencial para cada punto. El resultado es que VC1=VB1=VB2=0.7V para el transistor encendido el elemento que controla es el resistor R. si se modifica este valor, se modifica la corriente de control como lo determina IR=IC1= (10V-0.7V)/R (ignorando la caída de IC1 debida a IB como lo muestra la figura).

Una vez que la resistencia se varia, la corriente del colector Q2 cambiara inmediatamente al nuevo nivel. La operación de la red de espejo es completamente dependiente del hecho de tanto Q1 como Q2 son transistores equivalentes, esto es, transistores con características muy similares (idealmente las mismas). En otras palabras, una corriente de base de 10µA en cualquiera de ellos provocara la misma corriente de colector para cada uno; el voltaje base-emisor de cada uno en el estado será el mismo, etc.

La operación de la configuración se define mejor si primero se establece la corriente de control a nivel deseado, digamos IR1. Esto definirá el nivel de IC1 y de IB2 a partir de IC1/β1= IR1/β1 y establecerá el nivel de BVE como lo muestra la figura 2. Dado que se trata de transistores pareados, idénticos, VBE1=VBE2, y el nivel resultante de IB2 será el mismo

que el de IB1. El resultado es la misma corriente de colector (corriente de carga) definida por IL=IC1= β2IB2 dado que ambas betas son iguales. En general, por lo tanto, IL=IC2=IC1=IR para transistores equivalentes.

La red contiene una medida de control integrada que intentara asegurar que cualquier variación de la corriente de carga será corregida por la misma configuración.

Figura 2

En la figura 2 encontramos que un incremento en IB2 ocasionaría que también se incrementara el voltaje VBE2. Dado que la base de Q2 se encuentra conectada directamente con el colector Q1, el voltaje VCE1 también se incrementara. Esta acción ocasiona que el voltaje a través del resistor de control R disminuya, provocando que IR caiga. Pero si IR cae, la corriente de base caerá, ocasionando que tanto IB1 como IB2 caigan también. El resultado por tanto, es una sensibilidad ante cambios no deseados que la red intentara corregir.

La secuencia completa de eventos recién descrita puede presentarse en una sola línea. En un extremo la corriente de carga se trata de incrementar, y en el otro extremo, al final de la secuencia, la corriente de carga se ve obligada a regresar a su nivel original.

INDICADOR DE VOLTAJE

Incorpora tres elementos: el transistor, el diodo Zener y el LED. El indicador de nivel de voltaje es una red relativamente simple que emplea un LED verde para indicar el voltaje de la fuente se encuentra cercano a su nivel de monitoreo de 9V. En la figura 3 el potenciómetro se regula para establecer 5.4V en el punto indicado. El resultado es un voltaje suficiente para encender tanto al Zener de 4.7V como al transistor y para establecer una corriente en el colector a través del LED de magnitud suficiente como para encender al LED verde.

Figura 3

Una vez que se mantiene fijo el potenciómetro, el LED emitirá su luz verde mientras el voltaje de la fuente se encuentra cercano a 9V. Sin embargo, si el voltaje en las terminales de la batería de 9V disminuye, el voltaje que estableció la red del divisor de voltaje podría caer a 5V

De 5.4V. En el nivel de 5V, el voltaje es insuficiente para encender tanto al Zener como al transistor, y el transistor se encontrara en el estado de apagado. El LED inmediatamente se apagara, mostrando que el voltaje de la fuente ha caído por debajo de los 9V o que la fuente de alimentación se ha desconectado.

BIBLIOGRAFÍA.

BOYLESTAD, ROBERT L. y NASHELSKY, LOUIS. (2003).

ELECTRÓNICA: TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS. 8a EDICIÓN.

PEARSON EDUCACIÓN, México.