PRACTICA Nº 4 RELACIÓN VCE-iC EN EL TRANSISTOR
1.- CONOCIMIENTO TEÓRICO REQUERIDO. El alumno debe conocer la teoría de funcionamiento del transistor BJT, las diferentes configuraciones básicas de polarización.
2.- MARCO TEORICO El transistor de unión bipolar (del inglés (del inglés Bipolar Junction Transistor , o sus siglas BJT ) es un dispositivo un dispositivo electrónico de estado de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia su impedancia de entrada bastante baja. Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica de electrónica digital, como digital, como la tecnología la tecnología TTL o BICMOS. Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones:
Emisor , que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, fuertemente dopada, comportándose comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de de portadores de carga.
Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
Colector , de extensión mucho mayor. La técnica de fabricación más común es la deposición epitaxial. deposición epitaxial. En En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. i nversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. El transistor posee tres t res estados de operación: estado de corte, estado de saturación y estado de actividad. Podemos tener una zona de material tipo n en medio de dos zonas de material tipo p, en este caso se denomina transistor pnp, o bien tener una zona tipo p con dos zonas tipo n a cada lado, en cuyo caso estaríamos hablando de un transistor n p n .
Para el analisis del circuito con transitores se puede usar los siguientes parametros:
si polarizamos las dos uniones en directa, diremos que el transistor está trabajando en la zona de saturación. En el caso de que la unión de emisor la polaricemos en directa y la unión de colector en inversa, estaremos en la zona activa. Cuando las dos uniones se polarizan en inversa, se dice que el transistor está en la zona de corte. Por último, si la unión de emisor se polariza en inversa y la unión de colector en directa, el transistor se encuentra en activa inversa. De las cuatro zonas, las 3 mencionadas en primer lugar son las más interesantes desde el punto de vista del funcionamiento del transistor, siendo la zona activa inversa una zona puramente teórica y sin interés práctico.
.
3.- OBJETIVO El estudiante:
Estudiará el funcionamiento de un transistor mediante la construcción de una familia de curvas en la salida para valores específicos en la corriente de entrada.
4.- MATERIALES Y EQUIPOS 1 Fuente de alimentación DC doble 1 Multímetro 1 Breadboard 1 Transistor 2N3643 Resistencias de diseño Resistencia de 150kΩ y 430Ω
5.- PROCEDIMIENTO Parte 4.1 En el circuito de la Fig. 1 calcular el valor de RB que permita obtener una corriente de base de : iB = 10 A NOTA: El valor comercial mas próximo para RB puede producir un valor distinto de IB, de ser este el caso, emplear este valor comercial e indicar el valor de IB que se obtendrá.
Desarrollo Manteniendo el voltaje de base fijo y con la resistencia RB calculada en el párrafo anterior se obtiene el valor de IB deseado, variar el voltaje de la fuente Vcc y medir el voltaje entre el colector y el emisor, al igual que la corriente de colector con el objeto de trazar la curva VCE –iC. Empleando los valores de Vcc que varían desde 0.2V hasta 15V y con intervalos de 0.2V para realizar la siguiente tabla.
Parte 4.2
A. Realizar la 1ra parte para una corriente de base: iB = 30 fig.1 Diagrama Esquematico del circuitoVccCBE+-5V2N3643NPNRc1kRB Parte 4.3
Trazar la gráfica (en papel milimetrado) de la familia de curvas de iC en función de VCE para los distintos valores de iB empleados en las anteriores partes de esta Práctica de laboratorio.
6.- DATOS EXPERICENCIA 1: Vcc
Ic
Vce
0.0 [v] 0.2 [v] 0.4 [v] 0.6 [v] 0.8 [v] 1.0 [v] 1.2 [v] 1.4 [v] 1.6 [v] 1.8 [v] 2.0 [v] 2.2 [v] 2.4 [v] 2.6 [v] 2.8 [v] 3.0 [v] 3.2 [v] 3.4 [v] 3.6 [v] 3.8 [v] 4.0 [v] 4.2 [v] 4.4 [v] 4.6 [v] 4.8 [v] 5.0 [v] 5.2 [v] 5.4 [v] 5.6 [v] 5.8 [v] 6.0 [v] 6.2 [v] 6.4 [v] 6.6 [v] 6.8 [v] 7.0 [v] 7.2 [v] 7.4 [v] 7.6 [v] 7.8 [v]
0 [mA] 0 [mA] 0.2 [mA] 0.4 [mA] 0.5 [mA] 0.7 [mA] 0.9 [mA] 1.0 [mA] 1.0 [mA] 1.0 [mA] 1.0 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.1 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.2 [mA] 1.3 [mA] 1.3 [mA]
0.024 [v] 0.038 [v] 0.061 [v] 0.082 [v] 0.094 [v] 0.113 [v] 0.148 [v] 0.225 [v] 0.392 [v] 0.564 [v] 0.818 [v] 1.011 [v] 1.165 [v] 1.407 [v] 1.610 [v] 1.793 [v] 1.949 [v] 2.19 [v] 2.36 [v] 2.59 [v] 2.72 [v] 2.93 [v] 3.13 [v] 3.31 [v] 3.57 [v] 3.75 [v] 3.97 [v] 4.19 [v] 4.29 [v] 4.51 [v] 4.77 [v] 4.80 [v] 4.97 [v] 5.22 [v] 5.39 [v] 5.55 [v] 5.80 [v] 5.96 [v] 6.22 [v] 6.38 [v]
8.0 [v] 8.2 [v] 8.4 [v] 8.6 [v] 8.8 [v] 9.0 [v] 9.2 [v] 9.4 [v] 9.6 [v] 9.8 [v] 10.0 [v] 10.2 [v] 10.4 [v] 10.6 [v] 10.8 [v] 11.0 [v] 11.2 [v] 11.4 [v] 11.6 [v] 11.8 [v] 12.0 [v] 12.2 [v] 12.4 [v] 12.6 [v] 12.8 [v] 13.0 [v] 13.2 [v] 13.4 [v] 13.6 [v] 13.8 [v] 14.0 [v] 14.2 [v] 14.4 [v] 14.6 [v] 14.8 [v] 15.0 [v]
1.3 [mA] 1.3 [mA] 1.3 [mA] 1.3 [mA] 1.3 [mA] 1.31 [mA] 1.31 [mA] 1.31 [mA] 1.31 [mA] 1.31 [mA] 1.32 [mA] 1.32 [mA] 1.32 [mA] 1.32 [mA] 1.32 [mA] 1.32 [mA] 1.32 [mA] 1.33 [mA] 1.33 [mA] 1.33 [mA] 1.33 [mA] 1.33 [mA] 1.33 [mA] 1.33 [mA] 1.34 [mA] 1.34 [mA] 1.34 [mA] 1.34 [mA] 1.34 [mA] 1.34 [mA] 1.34 [mA] 1.35 [mA] 1.35 [mA] 1.35 [mA] 1.35 [mA] 1.35 [mA]
6.56 [v] 6.75 [v] 6.94 [v] 7.19 [v] 7.36 [v] 7.58 [v] 7.75 [v] 8.02 [v] 8.22 [v] 8.38 [v] 8.61 [v] 8.79 [v] 8.98 [v] 9.17 [v] 9.38 [v] 9.56 [v] 9.70 [v] 9.97 [v] 10.10 [v] 10.38 [v] 10.53 [v] 10.73 [v] 10.94 [v] 11.19 [v] 11.31 [v] 11.56 [v] 11.71 [v] 11.92 [v] 12.15 [v] 12.31 [v] 12.51 [v] 12.70 [v] 12.88 [v] 13.09 [v] 13.27 [v] 13.48 [v]
Vcc
Ic
Vce
0.0 [v] 0.2 [v] 0.4 [v] 0.6 [v] 0.8 [v] 1.0 [v]
0 [mA] 0.18 [mA] 0.36 [mA] 0.54 [mA] 0.72 [mA] 0.93 [mA]
0.003 [v] 0.012 [v] 0.022 [v] 0.003 [v] 0.040 [v] 0.051 [v]
EXPERICENCIA 2:
1.2 [v] 1.4 [v] 1.6 [v] 1.8 [v] 2.0 [v] 2.2 [v] 2.4 [v] 2.6 [v] 2.8 [v] 3.0 [v] 3.2 [v] 3.4 [v] 3.6 [v] 3.8 [v] 4.0 [v] 4.2 [v] 4.4 [v] 4.6 [v] 4.8 [v] 5.0 [v] 5.2 [v] 5.4 [v] 5.6 [v] 5.8 [v] 6.0 [v] 6.2 [v] 6.4 [v] 6.6 [v] 6.8 [v] 7.0 [v] 7.2 [v] 7.4 [v] 7.6 [v] 7.8 [v] 8.0 [v] 8.2 [v] 8.4 [v] 8.6 [v] 8.8 [v] 9.0 [v] 9.2 [v] 9.4 [v] 9.6 [v] 9.8 [v] 10.0 [v] 10.2 [v] 10.4 [v]
1.12 [mA] 1.31 [mA] 1.50 [mA] 1.69 [mA] 1.92 [mA] 2.12 [mA] 2.32 [mA] 2.52 [mA] 2.72 [mA] 2.96 [mA] 3.16 [mA] 3.36 [mA] 3.56 [mA] 3.76 [mA] 3.96 [mA] 4.13 [mA] 4.30 [mA] 4.47 [mA] 4.64 [mA] 4.83 [mA] 4.85 [mA] 4.87 [mA] 4.89 [mA] 4.91 [mA] 4.96 [mA] 4.97 [mA] 4.98 [mA] 4.99 [mA] 5.01 [mA] 5.02 [mA] 5.03 [mA] 5.04 [mA] 5.06 [mA] 5.07 [mA] 5.09 [mA] 5.10 [mA] 5.11 [mA] 5.12 [mA] 5.13 [mA] 5.14 [mA] 5.15 [mA] 5.16 [mA] 5.17 [mA] 5.18 [mA] 5.19 [mA] 5.20 [mA] 5.21 [mA]
0.056 [v] 0.061 [v] 0.066 [v] 0.071 [v] 0.077 [v] 0.081 [v] 0.085 [v] 0.090 [v] 0.094 [v] 0.099 [v] 0.103 [v] 0.107 [v] 0.111 [v] 0.115 [v] 0.12 [v] 0.13 [v] 0.15 [v] 0.17 [v] 0.19 [v] 0.21 [v] 0.39 [v] 0.57 [v] 0.75 [v] 0.93 [v] 1.14 [v] 1.31 [v] 1.48 [v] 1.65 [v] 1.82 [v] 2.03 [v] 2.22 [v] 2.41 [v] 2.60 [v] 2.79 [v] 3.00 [v] 3.18 [v] 3.36 [v] 3.54 [v] 3.72 [v] 3.93 [v] 4.11 [v] 4.29 [v] 4.47 [v] 4.65 [v] 4.84 [v] 5.01 [v] 5.18 [v]
10.6 [v] 10.8 [v] 11.0 [v] 11.2 [v] 11.4 [v] 11.6 [v] 11.8 [v] 12.0 [v] 12.2 [v] 12.4 [v] 12.6 [v] 12.8 [v] 13.0 [v] 13.2 [v] 13.4 [v] 13.6 [v] 13.8 [v] 14.0 [v] 14.2 [v] 14.4 [v] 14.6 [v] 14.8 [v] 15.0 [v]
5.22 [mA] 5.22 [mA] 5.23 [mA] 5.24 [mA] 5.25 [mA] 5.26 [mA] 5.27 [mA] 5.29 [mA] 5.30 [mA] 5.31 [mA] 5.32 [mA] 5.33 [mA] 5.34 [mA] 5.35 [mA] 5.35 [mA] 5.36 [mA] 5.36 [mA] 5.38 [mA] 5.39 [mA] 5.39 [mA] 5.40 [mA] 5.40 [mA] 5.41 [mA]
5.35 [v] 5.52 [v] 5.72 [v] 5.91 [v] 6.10 [v] 6.29 [v] 6.48 [v] 6.70 [v] 6.90 [v] 7.10 [v] 7.30 [v] 7.51 [v] 7.72 [v] 7.90 [v] 8.08 [v] 8.26 [v] 8.44 [v] 8.62 [v] 8.81 [v] 9.00 [v] 9.19 [v] 9.38 [v] 9.58 [v]
7.- CÁLCULOS Y GRÁFICOS Experiencia 1:
Vce 16 14
y = 0.9526x - 0.9375 R² = 0.9977
12 10 8
Vce
6
Linear (Vce)
4 2 0 -2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.0016 0.0014 0.0012 0.001 0.0008
Ic
0.0006 0.0004 0.0002 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
Experiencia 2:
12
10
8
6
Vce
4
2
0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.006
0.005
0.004
0.003
Ic
0.002
0.001
0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
8.- CUESTIONARIO ¿Qué tipo de polarización se utiliza en esta práctica? En el siguiente laboratorio se utilizó un transistor con polarización emisor común donde la señal se aplica la base del transistor y se extrae por el colector, el emisor se conecta en la señal de entrada y en la señal de salida donde en esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente y alta impedancia de entrada.
¿El punto de operación del transistor en esta configuración varia poco, mucho o nada con el cambio de beta? Cuando se hace el cambio de beta en el punto de operación del transistor existe una variación pequeña por consecuencia del cambio de beta.
9.- CONCLUSIONES En la práctica realizada se pudo comprobar que la ganancia del circuito seguidor de voltaje es aproximadamente a la unidad, con la señal de entrada y la de salida en fase.
10.- RECOMENDACIONES Es recomendable revisar el optimo funcionamiento de todo el material que usaremos para este laboratorio, pues podría tener fallas algún instrumento y no lograríamos los resultados esperados, también es muy importante tener el
conocimiento teorico requerido para este laboratorio para saber el manejo correcto de los transistores y la polarización de los mismos tanto como sus características.
11.- BIBLIOGRAFÍA
Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos Robert Boylestad 10ed http://laimbio08.escet.urjc.es/assets/files/docencia/ECA/Tema%204%20 BJT_07_08.pdf http://www.elprisma.com/apuntes/apuntes.asp?page=2&categoria=603 http://libros-en-pdf.com/libros/seguidor-de-voltaje.html http://www.foroselectronica.es/f105/transistor-bipolar-bjt-1400.html
