PREPARATORIO DE LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS, PRACTICA NO. 6, MARZO 2013 1

Polarización de transistores bipolares de juntura(TBJ)

Renato Díaz, Estudiante, Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Resumen—Analizar e implementar los principales circuitos depolarización para Transistores bipolares de juntura

Index Terms—Amplificador, juntura, TBJ, NPN, PNP.

I. INTRODUCCIÓN

ESTE presente preparatorio se enfocará a laimplementación y análisis de polarización para los

TBJ, asi como las características del transitor tipo NPN(2N3904), y también las del transistor tipo PNP (2N3906).

Marzo 24, 2013

II. TRABAJO EN EL LABORATORIO

II-A. Implementar los circuitos del literal 3,4 y 6 del trabajopreparatorio

II-B. Tomar las medidas de voltajes y corrientes de pola-rización necesarias para realizar el cálculo de errores en elinforme.

III. TRABAJO PREPARATORIO

III-A. Consultar las caracteristicas y la asignacion de pinesde los transistores 2N3904 y 2N3906, además de un transistorNPN y un PNP adicional, escogidos por el estudiante.

Figura 1. Transistor tipo NPN (2N3904)

Figura 2. Especificaciones máximas absolutas

Figura 3. Transistor tipo PNP (2N3906)

Figura 4. Especificaciones máximas

Figura 5. Transistores tipo NPN y tipo PNP

III-B. Consultar un método práctico para determinar el tipoy los terminales de un transistor mediante la utilización de unmultímetro.

TRANSISTOR NPNExisten instrumentos de medición digitales para medir los

transistores, estos, obviamente son extremadamente caros,algunos multímetros digitales también traen una base para laprueba de transistores. En la secuencia del 1 al 4 dentrode la línea verde, se muestra la forma de probar untransistor NPN. figura 6). En primer lugar seleccionamosen el Multimetro la opción R X 10 ó R X 100, hecho estohacemos lo siguiente:Paso 1: Colocamos la punta positiva (roja) en la base deltransistor (No olvidar que estamos probando un NPN ),seguidamente colocamos la punta negra en el emisor, al haceresto la aguja debe de subir (deflexionar), ver esquema 1 dela figura 6.Paso 2: El paso siguiente es mantener la punta roja en la basey colocar la negra en el colector, también aquí la aguja debede subir (esquema 2, Fig.6).Paso 3: Ahora invertimos la posición de las puntas delMultimetro, colocamos la punta negra en la base y la roja enel emisor, la aguja no debe de moverse (esquema 3,Fig.6).Paso 4: Mantenemos la punta negra en la base y colocamosla roja en el colector, la aguja no debe de moverse (esquema4,Fig.6).

TRANSISTOR PNP

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Para probar un transistor PNP:Paso 1: Colocamos la punta negativa en la base del transistory la punta roja en el emisor, la aguja debe de subir (esquema5,fig.6).Paso 2: Ahora, manteniendo la aguja negra en la base, colo-camos la roja en el colector, la aguja debe de subir (esquema6,fig.6).Paso 3: Al igual que con la prueba del transistor NPN (Paso3), colocamos la punta roja en la base y la punta negra en elemisor, la aguja no debe de subir (esquema 7,fig.6).Paso 4: Procedemos a colocar la punta negra en el colec-tor, manteniendo la roja en la base, la aguja no debe desubir.(esquema 8,fig.6)

Figura 6. Determinación del tipo de un transistor mediante unmultímetro

El comportamiento de ambos transistores ( NPN y PNP )son similares, con la diferencia que se invierten las puntasroja y negra en la base para las pruebas. En los transistoresde germanio la resistencia inversa de las junturas no es tanalta como en el caso de los de silicio, por esta razón, almomento de llevase a cabo la medición, la aguja podría sufriruna pequeña deflexión. Hechas las pruebas anteriores, se debede verificar que no haya cortocircuito entre el colector y elemisor, esto se debe de hacer colocando la punta roja en elcolector y la negra en el emisor, luego invertir las puntas;en ambos casos no debe de haber deflexión de la aguja delMultímetro.

DETERMINACIÓN DE LOS PINES DE UN TRANSIS-TOR:

Para determinar cuáles son los pines de un transistor, base,colector y emisor, utilizando un Multimetro procedemos:Paso 1: Se coloca la punta roja en un terminal cualquiera, ycolocamos la punta negra, primero en uno y luego en el otro,en alguno de los pines la aguja subirá (esquemas 1 y 2,Fig.7).Paso 2: Colocamos la punta roja en otro pin y volvemos aseguir lo hecho en el paso anterior (esquemas 3 y 4,fig.7), laaguja no debería de subir en ninguno de los casos.Paso 3: Volvemos a colocar la punta roja en el pin que sigue, alcolocar la punta en el primer pin, la aguja no debería de subir,y en cambio debería de hacerlo en el siguiente pin.(esquemas5 y 6,fig.7)Bien, aclaremos ahora, la base será aquella en que la agujahaya subido al colocar la otra punta en los otros 2 pinesalternativamente; puede ser que la punta roja estuviera enese momento fija y que con la negra midiéramos los otros

2 pines, si este fuera el caso el transistor es NPN. Si es locontrario, el transistor es un PNP. Ya sabemos cuál es labase, pero ignoramos cual es el colector y el emisor. Parasaberlo hacemos lo siguiente: Vamos a localizar el emisory colocamos la escala más del multímetro. Si el transistorfuera un NPN, colocamos la punta roja en el supuesto emisor(tomemos en cuenta que ya hemos localizado la base y nodebemos de tomarla en cuenta para esta prueba), Tenemosa punto el transistor para conducir en polarización fija si sele colocara un resistor entre la base y el colector. La pruebaconsiste en colocar nuestros dedos como polarizadores. Unode nuestros dedos debe de tocarla base y otro debe de tocarel pin en el cual está conectada la punta negra, si la agujadeflexiona, el emisor será el que tenga la punta roja.

Figura 7. Determinación de los pines de un transistor medianteun multímetro

III-C. Realizar el cálculo de voltajes y corrientes de polari-zación de los circuitos de las figuras 1,2 y 3.(β=100)

Figura 8. Primer circuito propuesto

IB =VCC − VBE

RB + (β + 1) ∗RE

IB =15− 0,7

100k + (101) ∗ 1k= 71,14[µA]

IC = β ∗ IB = 100 ∗ (71,14) = 7,114[mA]

IE = IB + IC = 71,14[µA] + 7,114[mA] = 7,185[mA]

VC = VCC − IC ∗RC = 15− (7,114mA ∗ 2,2k) = −0,65[V ]

VB = VCC − IB ∗RB = 15− (71,14uA ∗ 100k) = 7,88[V ]

VE = IE ∗RE = 7,185[mA] ∗ 1k = 7,185[V ]

VCC − 2,2k ∗ IC − VCE − 1k ∗ IE = 0

VCE = 15−2,2k∗(7,114mA)−1k∗(7,185mA) = −7,835[V ]

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Figura 9. Segundo circuito propuesto

Sabemosque : VBE = 0,7[V ], VCC = 15[V ], VBB = 10[V ]

IB =VBB − VBE

RB + (β + 1) ∗RE

IB =10− 0,7

100k + (101) ∗ 1,2k= 42,04[µA]

IC = β ∗ IB = 100 ∗ (42,04) = 4,204[mA]

IE = IB + IC = 42,04[µA] + 4,204[mA] = 4,24[mA]

VE = IE ∗RE = 4,24[mA] ∗ 1,2k = 5,088[V ]

VB = VBE + VE = 0,7[V ] + 5,088[V ] = 5,788[V ]

VCC − 1,5k ∗ IC − VCE − 1,2k ∗ IE = 0

VCE = 15− 1,5k ∗ (4,204mA)− 1,2k ∗ (4,24mA) = 3,06[V ]VC = VCE + VE = 3,06 + 5,088 = 8,14[V ]

Figura 10. Tercer circuito propuesto

VB =R3

R1 +R3∗ VCC =

2,2k

2,2k + 10k(15) = 2,7[V ]

VE = VB − VBE = 2,7− 0,7 = 2[V ]IE = VE/RE = 2/1k = 2[mA]

IC =β

β + 1IE =

100

101(2mA) = 1,98[mA]

IB =ICβ

=1,98mA

100= 19,8[µA]

VCE = 15− 3,3k(1,98mA)− 1k(2mA) = 6,466[V ]

VC = VCE + VE = 8,466[V ]

III-D. Realizar el análisis y cambios que se requieran parapolarizar los circuitos del literal 3 utilizando un transistorPNP 2N3906. De igual manera que el literal 3 realizar losrespectivos calculos de los voltajes y corrientes de polariza-ción.

0

Q1

Q2N3906

Q1

Q2N3906

V115VdcV115Vdc

R31kR31k

R2100kR2100k

R12.2k

R12.2k

Figura 11. Cuarto circuito propuesto(2N3906)

IB =VCC − VBE

RB + (β + 1) ∗RE

IB =−15− 0,7

100k + (101) ∗ 1k= −78,11[µA]

IC = β ∗ IB = 100 ∗ (−78,11) = −7,811[mA]

IE = IB + IC = −78,11[µA]− 7,811[mA] = −7,89[mA]

VC = VCC − IC ∗ RC = −15 − (−7,811mA ∗ 2,2k) =2,1842[V ]

VB = VCC − IB ∗ RB = −15 − (−78,11uA ∗ 100k) =−7,189[V ]

VE = IE ∗RE = −7,89[mA] ∗ 1k = −7,89[V ]

VCC − 2,2k ∗ IC − VCE − 1k ∗ IE = 0

VCE = −15 − 2,2k ∗ (−7,811mA) − 1k ∗ (−7,89mA) =10,0742[V ]

0

R31.2kR31.2k

R21.5kR21.5k

Q1

Q2N3906

Q1

Q2N3906

R1

100k

R1

100k

V215VdcV215Vdc

V110VdcV110Vdc

Figura 12. Quinto circuito propuesto(2N3906)

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Sabemos que : VBE = 0,7[V ], VCC = −15[V ], VBB =−10[V ]

IB =VBB − VBE

RB + (β + 1) ∗RE

IB =−10− 0,7

100k + (101) ∗ 1,2k= −48,37[µA]

IC = β ∗ IB = 100 ∗ (−48,37) = −4,83[mA]

IE = IB + IC = −48,37[µA]− 4,83[mA] = −4,88[mA]

VE = IE ∗RE = −4,88[mA] ∗ 1,2k = −5,85[V ]

VB = VBE + VE = 0,7[V ]− 5,85[V ] = −5,15[V ]

VCC − 1,5k ∗ IC − VCE − 1,2k ∗ IE = 0

VCE = −15 − 1,5k ∗ (−4,83mA) − 1,2k ∗ (−4,88mA) =−1,9[V ]VC = VCE + VE = −1,9− 5,85 = −7,75[V ]

0

R41kR41k

V115VdcV115Vdc

R32.2kR32.2k

R23.3kR23.3k

R110kR110k

Q1

Q2N3906

Q1

Q2N3906

Figura 13. Sexto circuito propuesto(2N3906)

VB =R3

R1 +R3∗ VCC =

2,2k

2,2k + 10k(−15) = −2,7[V ]

VE = VB − VBE = −2,7− 0,7 = −3,4[V ]IE = VE/RE = −3,4/1k = −3,4[mA]

IC =β

β + 1IE =

100

101(−3,4mA) = −3,36[mA]

IB =ICβ

=−3,36mA

100= −33,66[µA]

VCE = −15 − (3,3k(−3,36mA)) − (1k(−3,4mA)) =−0,512[V ]

VC = VCE + VE = (−0,512− 3,4)[V ] = −3,912[V ]

III-E. Realizar y presentar las simulaciones de cada uno delos circuitos tanto del literal 3 como del literal 4

LITERAL 3

15.00V

5.423V

4.840V

4.714V

0V

0

Q1

Q2N3904

Q1

Q2N390495.77uA

4.618mA

-4.714mA

V115Vdc

V115Vdc

4.714mA

R31kR31k

4.714mA

R2100kR2100k

95.77uA R12.2k

R12.2k

4.618mA

Figura 14.Simulacion del primer circuito propuesto

10.00V

6.797V

7.438V

15.00V

0V

6.088V

0

R31.2kR31.2k

5.073mA

R21.5kR21.5k

5.041mA

R1

100k

R1

100k32.03uA

Q1

Q2N3904

Q1

Q2N3904

32.03uA5.041mA

-5.073mA

V215Vdc

V215Vdc

5.041mA

V110Vdc

V110Vdc

32.03uA

Figura 15.Simulacion del segundo circuito propuesto

8.444V

2.000V

2.682V

0V

15.00V

0

Q1

Q2N3904

Q1

Q2N3904

12.91uA 1.987mA

-2.000mA

V115Vdc

V115Vdc

3.219mA

R41kR41k

2.000mA

R32.2kR32.2k

1.219mA

R23.3kR23.3k

1.987mA

R110kR110k

1.232mA

Figura 16.Simulacion del tercer circuito propuesto

LITERAL 4

-15.00V

-5.477V

-4.811V

-4.726V

0V

0

Q1

Q2N3906

Q1

Q2N3906

-95.23uA

-4.631mA

4.726mA

V115VdcV115Vdc

4.726mA

R31kR31k

4.726mA

R2100kR2100k

95.23uA

R12.2k

R12.2k 4.631mA

Figura 17.Simulacion del cuarto circuito propuesto(2N3906)

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-6.993V

-7.241V

-15.00V

0V

-6.243V-10.00V

0

R31.2kR31.2k

5.202mA

R21.5kR21.5k

5.172mA

Q1

Q2N3906

Q1

Q2N3906

-30.07uA

-5.172mA

5.202mA

R1

100k

R1

100k 30.07uA

V215VdcV215Vdc

V110VdcV110Vdc

Figura 18.Simulacion del quinto circuito propuesto(2N3906)

-8.517V

-1.973V

-2.690V

0V

-15.00V

0

R41kR41k

1.973mA

V115VdcV115Vdc

R32.2kR32.2k

1.223mA

R23.3kR23.3k

1.965mAR110kR110k

1.231mA

Q1

Q2N3906

Q1

Q2N3906

-8.445uA -1.965mA

1.973mA

Figura 19.Simulacion del sexto circuito propuesto(2N3906)

III-F. Consultar e incluir como anexo la historia y evolucióndel transistor, así como sus aplicaciones.

ANEXOSHistoria e invención del transistorhttp://cyt-ar.com.ar/cyt-ar/index.php/Invenci%C3%B3n_del_transistorAlgunas aplicaciones de los transistoreshttp://www.viasatelital.com/proyectos_electronicos/aplicaciones_transistor.htm

IV. CONCLUSIONES

Se concluye que sin importar el tipo de configuración enel que se utilice un transistor, las relaciones básicas entrelas corrientes son siempre las mismas y el voltaje base-emisor es el valor de umbral si el transistor se encuentraen estado de encendido.Para la mayoría de las configuraciones, el análisis de DCinicia con la determinación con la corriente de la base.Se determinó el tipo y los terminales de un transistormediante la utilización de un multímetro.Se analizó las caracteristicas de los transistores 2N3904y 2N3906,

V. BIBLIOGRAFIA

REFERENCIAS

[1] R. Boylestad and L. Nashelsky, Electrónica:Teoria de circuitos y dispo-sitivos electrrónicos 10ma ed. Prentice Hall, 2009.

[2] Thomas L. Floyd, Dispositivos Electrónicos, Octava Edición, PearsonEducación; México 2008.

[3] http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/transistortipos.html