Universidad Nacional Del Callao Escuela Profesional De Ingeniera ElectrnicaFacultad De Ingeniera Elctrica y Electrnica Ciclo 2014 A

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA

CURSO: DISPOSITIVOS ELECTRONICOSLABOTORIO #4.PROFESOR: CUZCANO RIVAS, ABILIOCICLO: IvINTEGRANTES:

PAUCAR CARDENAS KEVIN. RUIZ BENAVIDES MANUEL. flores mejia hector. arce chombo emerson. prado fernandez jose. cajas norabuena joel.

TRANSISTOR BIPOLAR

I. OBJETIVOS:

Reconocer las caractersticas de los Transistores Bipolares.

Realizar las medidas aplicando los Transistores Bipolares

Relacionar los valores Tericos con los Prcticos.

II. BASE TCNICA DE COMPONENTES:

El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, que, atendiendo a su fabricacin, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura 1 se encuentran los smbolos de circuito y nomenclatura de sus terminales. La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Adems, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor.Corrientes

a) Funcionamiento:

El transistor bipolar basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el emisor y el colector del mismo, mediante la corriente de base. En esencia un transistor se puede considerar como un diodo en directa (unin emisor-base) por el que circula una corriente elevada, y un diodo en inversa (unin base-colector), por el que, en principio, no debera circular corriente, pero que acta como una estructura que recoge gran parte de la corriente que circula por emisor-base.

b) Corrientes y Tensiones:

Para el anlisis de las distintas corrientes que aparecen en un transistor vamos a considerar un transistor de tipo PNP, que polarizamos tal y como aparece en la figura. Este tipo de polarizacin ser el usado cuando el transistor trabaje en regin activa, como se ver en los siguientes apartados. La unin emisor-base queda polarizada como una unin en directa, y la unin colector-base como una unin en inversa.

Entre el emisor y la base aparece una corriente (IEp + IEn) debido a que la unin est en directa El efecto transistor provoca que la mayor parte de la corriente anterior NO circule por la base, sino que siga hacia el emisor (ICp) Entre el colector y la base circula una corriente mnima por estar polarizada en inversa (ICn ms una parte nfima de ICp) Por la base realmente circula una pequea corriente del emisor, ms otra de colector, ms la corriente de recombinacin de base (IEn+ICn+IBr)

A partir de lo anterior podemos obtener algunas ecuaciones bsicas como son las siguientes: IE + IB +IC= 0 (1) Esta ecuacin viene impuesta por la propia estructura del circuito, es decir, el transistor es un nodo con tres entradas o salidas, por tanto la suma de las corrientes que entran o salen al mismo ha de ser cero. Cada una de las corrientes del transistor se puede poner en funcin de sus componentes de la siguiente forma: IE = IEn + IEpIC = ICn + ICpIB = IEn + ICn + IBr

c) Parmetros y :

En un transistor bipolar uno de los aspectos ms interesantes para su anlisis y uso es el conocer las relaciones existentes entre sus tres corrientes (IE, IB e IC). En la ecuacin 1 tenemos una primera relacin. Otras relaciones se pueden obtener definiendo una serie de parmetros dependientes de la estructura del propio transistor. Definimos los parmetros y (de continua) como la relacin existente entre la corriente de colector y la de emisor, o la de emisor y la de base, es decir:

(2)

Operando podemos relacionar ambos parmetros de la siguiente forma:

En general el parmetro ser muy prximo a la unidad (la corriente de emisor ser similar a la de colector) y el parmetro tendr un valor elevado (normalmente > 100).

d) Regiones de Funcionamiento:

Corte Cuando el transistor se encuentra en corte no circula corriente por sus terminales. Concretamente, y a efectos de clculo, decimos que el transistor se encuentra en corte cuando se cumple la condicin: IE = 0 IE < 0 (Esta ltima condicin indica que la corriente por el emisor lleva sentido contrario al que llevara en funcionamiento normal). Para polarizar el transistor en corte basta con no polarizar en directa la unin base-emisor del mismo, es decir, basta con que VBE=0

Activa La regin activa es la normal de funcionamiento del transistor. Existen corrientes en todos sus terminales y se cumple que la unin base-emisor se encuentra polarizada en directa y la colector-base en inversa.

En general, y a efectos de clculo, se considera que se verifica lo siguiente:

donde V es la tensin de conduccin de la unin base-emisor (en general 0,6 voltios).

Saturacin En la regin de saturacin se verifica que tanto la unin base-emisor como la base-colector se encuentran en directa. Se dejan de cumplir las relaciones de activa, y se verifica slo lo siguiente:

Donde las tensiones base-emisor y colector-emisor de saturacin suelen tener valores determinados (0,8 y 0,2 voltios habitualmente). Es de sealar especialmente que cuando el transistor se encuentra en saturacin circula tambin corriente por sus tres terminales, pero ya no se cumple la relacin:

e) Curvas caractersticas:

Entendemos por curvas caractersticas de un transistor la representacin grfica de las relaciones entre sus corrientes y tensiones. Esta informacin es muy til para el diseador a la hora de elegir uno u otro transistor para un circuito, pues permite tanto observar todas las caractersticas del mismo, como realizar el diseo en s. Las curvas caractersticas son representaciones grficas de 3 variables. En los ejes X e Y se colocan dos de las variables, y se dibuja una curva para cada uno de los valores de la tercera variable. En el siguiente apartado se expondr un ejemplo. En funcin de qu tres variables se elijan para representar una curva caracterstica, y si se consideran curvas de entrada o salida, se pueden definir los siguientes tipos de grficas en los transistores bipolares:

Curvas caractersticas en emisor comn:

Como ejemplo se describen aqu las curvas caractersticas de salida en la configuracin de emisor comn por ser la ms utilizada en la prctica.

Como se coment en el apartado anterior, las curvas caractersticas son la representacin de diversas variables (tensiones o corrientes) de un transistor bipolar en coordenadas cartesianas. En el caso concreto de curvas de salida en emisor comn, las variables a representar son (vase tabla 1): IC, VCE e IB

En la figura vemos las curvas caractersticas indicadas. Se representa en el eje Y la corriente de colector (IC), en el eje X la tensin colector-emisor (VCE), y se dibuja una curva para cada uno de los valores de la corriente de base (IB) que se consideren, por ejemplo en la figura se toma el intervalo de 10 a 70 A.

A partir de estas curvas es posible determinar el punto de trabajo del transistor, es decir, las tensiones y corrientes del mismo, una vez polarizado.

III. PRTICA EN EL LABORATORIO:

a) Implemente el siguiente circuito y encuentre el punto de operacin:

Para 0,7 V:

Para 0,8 V:

Para 0.9 V:

Para 1 V:

...

Para 2,5 V:

Resultados de la implementacin del circuito a):

VRB (v)VCE (v)IC (mA)IB (uA)VRB (v)VRC (v)VBE (v)B

0,79,900,050,200,090,050,6225

0,89,860,110,380,180,110,6328,95

0,99,800,160,580,270,160,6527,59

19,780,220,770,360,220,6528,57

1,29,630,341,200,550,340,6628,33

1,49,500,461,580,740,460,6729,11

1,69,400,602,010,960,590,6829,85

1,89,300,702,421,150,700,6828,93

29,160,802,841,350,800,6828,17

2,29,040,923,281,510,930,6928,05

2,38,981,013,501,641,000,6928,86

2,48,931,053,721,731,050,6928,23

2,58,881,113,901,841,120,6928,46

b) Implemente el siguiente circuito y encuentre el punto de operacin:

Para S/F:

Para 0.7 V:

Para 0.8 V:

Para 0.9 V:

Para 1 V:

...

Para 2.5 V:

Resultados de la implementacin del circuito b):VBB (v)VCE (v)IC (mA)IE (mA)IB (uA)VR1 (v)VR2 (v)VRC (v)VRE (v)VX (v)B

S/F10,80,360,361,1010,81,070,650,4210,132,73

0,711,60,070,090,1611,10,690,140,1011,043,75

0,811,40,140,140,3811,00,790,260,2710,836,84

0,911,20,210,220,6310,90,910,390,2610,633,33

111,00,290,300,8910,81,010,550,3510,432,58

1,210,50,450,451,4210,61,190,800,459,9631,69

1,410,00,600,602,0110,41,391,100,729,4829,85

1,69,650,770,762,5610,21,581,390,938,9830,08

1,89,170,930,933,1610,01,791,681,118,5029,43

28,701,101,103,779,82,001,961,328,0329,18

2,28,221,251,254,409,62,182,261,507,5028,41

2,37,931,341,344,739,52,282,401,617,2728,33

2,47,701,421,425,059,42,402,561,717,0428,12

2,57,451,501,515,389,32,482,701,806,7627,88

IV. INFORME OBLIGATORIO DETALLANDO AL MXIMO TODAS LAS OCURRENCIAS:

a) Explique el comportamiento del Transistor Bipolar en cada caso.

En ambos casos el transistor bipolar 549 NPN esta polarizado pues trabaja dentro de un circuito. Trabaja en zona de corte en los voltajes de 0,7 a 0,8 V; luego trabaja en zona activa en los voltajes 0,9 a 2,5 V, en estos casos no trabaja en zona de saturacin pues el IB no llega a 100 y el VCE no llega a 0.

b) Explique la necesidad de usar cada Transistor Bipolar diferente en cada caso.

Porque analizando los valores de la tabla y el comportamiento del transistor bipolar nos damos cuenta que nunca llega a la zona de saturacin y lo mejor sera usar un transistor diferente en cada caso.

c) Realice las operaciones de cada tabla en forma terica.

Usando estas 3 ecuaciones hallaremos los valores tericos principales de la tabla:

TABLA 1VBB (v)VCE (v)IC (mA)IB (uA)

0,71000

0,89.9790.0210.21

0,99.9570.0430.43

19.9360.0640.64

1,29.8940.1061.06

1,49.8510.1491.49

1,69.8080.1921.92

1,89.7660.2342.34

29.7230.2772.77

2,29.6810.3193.19

2,39.6600.3403.40

2,49.6380.3623.62

2,59.6170.3833.83

d) Margen de error entre el valor terico y el valor prctico:

VBB (v)VCE (v) %IC (mA) %IB (uA) %

0,7100

0,81.1947.6280.95

0,91.5762.7934.88

11.8765.639.38

1,22.6767.9213.21

1,43.5669.136.04

1,64.1668.754.69

1,84.7770.092.99

25.7971.122.53

2,26.6271.162.82

2,37.0470.292.94

2,47.3570.992.76

2,57.6671.021.83

V. CONCLUSIONES:

a) La curva caracterstica de un transistor bipolar usualmente tiene 3 partes: zona de corte, zona activa y zona de saturacin.

b) En el circuito 1, solo hay zona de corte y zona activa pero no se llega al punto de la zona de saturacin.

c) En ambos circuitos el transistor bipolar se encuentra polarizado, pues el transistor siempre estar polarizado cuando trabaja en un circuito.

Laboratorio De Dispositivos Electrnicos Experiencia N 4

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