Informe Previo No.2: “La Característica Exponencial del Transistor Transistor Bipolar” Obtener experimentalmente el contenido armónico de la corriente de colector del transistor bipolar.
Resumen Resumen-
I. I NT!"#CCI$N Transistor Bipolar #n transistor %ipolar est& formado por dos 'niones pn en contraposici(n. )ísicamente* el transistor est& constit'ido por tres tres re+ione re+ioness semico semicond' nd'cto ctoras ras** emisor emisor** %ase %ase , colect colector* or* siendo la re+i(n de %ase m', del+ada - /0m1. El modo normal de acer operar a 'n transistor es en la 3ona directa. En esta 3ona* los sentidos de las corrientes , tensiones en los terminales del transistor se m'estran en la fi+./.
Para el presente la%oratorio se est'diara las características del transistor %ipolar* 'tili3ando el circ'ito mostrado en la fi+.@* anali3ando la corriente del colector del transistor , la seAal en la salida 8o 5'e prod'ce el voltae 8in. II.
C#E6TI!N?I!.
)i+. 2. onas de operaci(n operaci(n de 'n transistor %ipolar. %ipolar.
E%ers ,
4oll desarrollaron 'n modelo 5'e relaciona%a l as corrientes con )i+. /. 6ím%olos , sentido sentido de referencia tensiones en l as de 'n transistor %ipolar. los terminales del transistor. Este modelo* esta%lece las si+'ientes ec'aciones +enerales:
"onde IE6 , I C6 representan las corrientes de sat'raci(n para las 'niones emisor , colector* colector* respectivam respectivamente* ente* 7 ) el factor de defe defect ctoo , 7 la fracci fracci(n (n de in,ecc in,ecci(n i(n de portad portadore oress minoritarios. Para Para 'n transi transisto storr ideal* ideal* los anteri anteriore oress c'atro c'atro par&me par&metro tross est&n relacionados mediante el teorema de reciprocidad. 8alores típicos de estos estos par&metros par&metros son: 7 )9.;;* 9.;;* 7 9.<<* 9.<<* =/> =/> IE69/ ? , IC69/ ?. En la fi+.2 se m'estra las 3onas de operaci(n de 'n transistor %ipolar* en la re+i(n re+i(n directa.
)i+. @. ?mplificador.
1.
Calcule el punto de operación del transistor del amplificador de la fig.3.
?nali3ando en "C* el circ'ito de la fi+.@* c'ando est& en resonancia. Tomando en c'enta al+'nas aproximaciones: & C ≈ & -
& B ≈ :
& C ≈ & - =
Vcc ,2 − V B- ,/ + ,2 ,@
empla3ando valores 5'e s'+iere el circ'ito de la fi+.@. '"
-n2 + n@ 1 n/
': = '" -
n@ n/
empla3ando los valores s'+eridos en el circ'ito de la fi+./* tenemos:
& C ≈ :.>@mA
1
':
=
n@ n/
=
Vm cos- +t 1 * introd'cimos el factor de
1 ,C 'in = g m ,C -
n@
%m - x 1 C -
1Vin G x
3.
VC- ≈ /2 − :.>@m -/: . + /. 1 VC- ≈ <./KV
n2 + n@
V m
* g m
=
& C!
* con %m - x 1 = g m x& :- x 1 1Vin
2 & 2- x 1
%m - x 1 y
Calcule
para los 'alores de Vin ( 20,
& :- x 1
)0, *0, 100, 200, 300, 3)0mV.
?,'d&ndonos de la teoría del li%ro de ClarD Fess* tenemos las si+'ientes ec'aciones.
Por tanto el p'nto de operaci(n del transistor es: & C ≈ :.>@mA VC- ≈ <./KV 2.
=
2 & /- x 1
n/
VC- ≈ VCC − & C - ,@ + ,I 1
empla3ando valores.
n@ 2 & /- x 1 1 Vin n/ x& :- x 1
n/ V " V " "e la relaci(n del nHmero de v'eltas en el ind'ctor* o%tenemos 8? , 8B. ' B = %m - x 1 ,CVin ' A = %m - x 1 ,C -
Fallando el 8CE.
n:
)inalmente* si Vin correcci(n ': = g m -
/2 x22 . − :.K + 22 . 22 . & C ≈ /: .
- n2 + n@ 1
= ':
Determine una expresión general para V A , V B y V 0 en resonancia asumiendo los datos de la oina y un !" alto #los datos de transistor son conocidos$.
iC = α & -/ e
V B-
Vm cos- +t 1
V"
V "
e
* si x =
V m V "
V B-
iC = α & -/ e V " e x cos- +t 1 = & -!e x cos- +t 1
"esarrollando en series de )o'rier.
iC = & -! & :- x1 / + 2
∞
& n - x 1
∑ & n =/
cos-n+t 1
:- x 1
Fallando los coeficientes de la serie de )o'rier* mediante la )'nci(n de Besel 4odificada* detallada en el ?pndice del li%ro de ClarD Fess. & n - x 1 =
?nali3ando el circ'ito en ?C en resonancia* tenemos: )i+. . Circ'ito e5'ivalente 'tili3ando par&metros J.
V A = g mα ,CVin
/
π
2π ∫
−π
Para calc'lar lo 5'e nos piden: π
V A
=
C & C! V "
V in
e x cosθ cos nθ d θ
2
& 2- x 1 & :- x 1
∫ =2
−π
e x cosθ cos2θ d θ π
∫
−π
e x cosθ d θ π
%m - x 1 = g m
2 & /- x 1 x& :- x 1
= g m
2
∫
−π
M -/1
e x cosθ cos θ d θ π
x
∫
−π
x cos θ
e
d θ
M -21
2 & n - x 1 ∞ & n@ n / :- x 1 ': = %m - x 1 ,C - 1 / + ∑ 1- 1 Vin n/ n =/ 2 & /- x 1 n 2 − / !" & :- x 1
"e las ec'aciones -/1 , -21* se acen los c&lc'los* c',os res'ltados se m'estran en la tala 1* teniendo en c'enta 5'e: x =
g m
Vin
=
V"
V"
=
& C!
Vin /mV0 &3 43 53 #33 &33 (33 (43
V in
III. 4?TEI?LE6 EO#IP!6
2< mV
=
2@mA
=
I;.:>
1 .KK /.;2 2.<; @.S> K.<; //.> /@.<
+m/x0 .;2 @.S2 2S.>2 2/.S@ //.; S./2 K./
&I&/x02I3/x0 ./ .>K .S@ /.// /.>/ /.
POSICIÓN
NOMBRE
"#
Transistor
R# Rp C#% C&
"ala.1.Valores de gm#x$ y 2& 2#x$ 5& 0#x$ , para distintos 'alores de Vin.
C( .
Vin
ara
=
2<mV cos-ω :t n 1
encuentre
una
expresión general para Vo#t$.
B) ; Blanca Ne+ra Bobina de $I de M amarilla K 2Q /R Resistencia 2Q /R 2Q 22R /R Potenciómetro /0) Condensador @x /0) Electrol'tico Kp) Condensador Cer)mico /p) $*ente de alimentación @8 doble Osciloscopio
+enerador de se,ales
"e la expresi(n para vo* desarrollado en el li%ro de ClarD Fess.
M*lt'metro -iital. "ala. 1. "ala de materiales.
2 & n - x 1 ∞ & n@ cos ω t :- x 1 ': = %m - x 1 ,C - 1'in / + ∑ ω t n =/ 2 &/- x 1 n/ cos1 n & :- x 1
"e la propiedad: 4 2 - 3ω 1
n =
4
2 -
3ω
Con x %m -/:1
n
n2
−
/ / !"
1
=
=
V m V"
;.@
=
2<mV / 2
.
V!OR
