LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS 1 INFORME DE LABORATORIOS 6, 7, 8 & 9 TEMA:
DIODO ZENER TRANSISTOR BIPOLAR- POLARIZACIONES- PARTE 1 TRANSISTOR BIPOLAR- POLARIZACIONES- PARTE 2 TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO
PRESENTADO POR:
SARMIENTO MILLIO ALEJANDRO
DOCENTE: Ing. GIOANNA C!ANI
ESCUELA PROFESIONAL: Ing"n#"$% E'()*$#)
CUI: 2+1172
AREQUIPA - 2016
1 SESION 06: DIODO ZENER ACTIVIDADES 1.-
(
)
I mA
Rz ( Ω )
0.1332
253
0.2665
271
0.3553
291
1
301
2
315
5
339
10
623
20
921
30
1293
40
1472
(
)
I mA
Rz ( Ω )
29.623 0.20
6.7518
29.243 0.40
13.6911
2
R L
28.932 0.55
19.0375
28.812 0.60
20.8323
28.764 0.65
22.6453
28.615 0.70
24.4753
28.562 0.75
26.3145
28.471 0.80
28.1654
V O
I R
I Z
I L
100
Ω
1.188uV
3.119mA
-3.119mA
13.69mA
120
Ω
1.42uV
13.39mA
-3.11mA
13.39mA
140
Ω
1.66uV
3.11mA
-3.11mA
13.15mA
160
Ω
1.90uV
3.11mA
-3.11mA
12.93mA
3
V i
V O
I R
I Z
I L
15
12
3.11mA
-3.11mA
13.63mA
18
12
6.09
-6.09mA
16.36mA
20
12
8.08mA
25.08pA
18.18mA
22
12
10.07mA
-10.07mA
25.07mA
V.- CUESTIONARIO: 1. Con los datos de las talas 1 ! 2 d"#$a% la &%'(")a de la )a%a)te%*st")a tens"+n )o%%"ente.
2.
,C+o (#n)"ona #n d"odo ene%/
En el diodo zener se puede trabajar de 2 formas: Apagado Vth < Vz El diodo no conduce Encendido Vth > Vz El diodo conduce
4 . ,# d"(e%en)"as e3"sten ent%e #n d"odo ene% ! #n d"odo de oten)"a/ Que el diodo de potencia trabaja con altos niveles de corriente y voltaje 4. ,# alo%es "o%tantes en)ont%aos en las o$as t)n")as del (a%")ante a%a #n d"odo ene%/ !a resistencia interior del diodo zener afecta mucho a su grafica como se especifica en la siguiente imagen "rimeramente el #ener es un diodo $ue al polarizarlo en inversa mantiene constante la tensi%n en sus bornes a un valor llamado tensi%n de #ener& pudiendo variar la corriente $ue lo atraviesa entre el margen de valores comprendidos entre el valor minimo de funcionamiento y el correspondiente a la potencia de zener m'(ima $ue puede disipar )i superamos el val or de esta corriente el zener se destruye
5. Anal"a% el )oo%ta"ento del )"%)#"to )on d"odo ene% las ese)"(")a)"ones ! )#"dados a tene% en )#enta.
6.-,En # )ond")"ones de )a%&a ! tens"+n de ent%ada se %od#)en los alo%es e3t%eos de VZ/ El diodo zener mantiene la tensi%n pr'cticamente constante entre sus e(tremos para un amplio rango de corriente inversa )i vamos disminuyendo la tensi%n inversa se volver' a restaurar la corriente de saturaci%n *s& cuando la tensi%n inversa sea menor $ue la tensi%n zener El diodo podr' cambiar de una zona a la otra en ambos sentidos sin $ue para ello el diodo resulte da+ado El progresivo aumento de la polarizaci%n inversa hace crecer el nivel de corriente y no debe sobrepasarse un determinado nivel de tensi%n especificado por el fabricante pues en caso contrario se da+ar,a el diodo& adem's siempre debemos tener en cuenta la m'(ima potencia $ue puede disipar el diodo y trabajar siempre en la regi%n de seguridad
5
7.-,C#'nto ale V en d")as )ond")"ones/,Est'n estos alo%es dent%o de la tole%an)"a ese)"(")ada o% el (a%")ante/ "ara asegurar $ue el diodo permanezca en la regi%n de tensi%n constante -ruptura.& se e(aminan los dos e(tremos de las condiciones de entrada / salida: •
•
La corriente a través del diodo IZ es mínima cuando la corriente de carga IL es máxima y la fuente de tensión VAA es mínima. La corriente a través del diodo IZ es máxima cuando la corriente de carga IL es mínima y la fuente de tensión VAA es máxima.
8.-D"#$e #n %e&#lado% ene% ! e3l"#e )+o (#n)"ona 9.- )#ales son las al")a)"ones del d"odo ene% • • •
0iodo #ener 1omo Elemento de "rotecci%n del 1ircuito 0iodo #ener 1omo ecortador 0iodo #ener como egulador de Voltaje
10.- :alle los alo%es te+%")os de la tala ! 4 ! )oa%e los alo%es te+%")os )on la %')t")a. CONC;
•
• •
3samos el "roteus 4 "rofessional para simular los circuitos con 0iodos #ener Antes de usar un diodo zener debemos darnos cuenta de la capacidad de amperios $ue puede recibir para $ue funcione correctamente& darnos cuenta en si sobre los c%digos de este diodo por$ue ah, nos indica todas sus caracter,sticas "ara usar un diodo zener& este solo funciona cuando esta polarizado inversamente a comparaci%n de otros diodos !as aplicaciones de un diodo zener dependen de donde lo conectemos "odemos usar al diodo zener como un elemento de protecci%n por$ue estabiliza los valores de tensi%n $ue llega a un circuito
6 • •
•
"odemos usarlo como rectificador de onda podemos usar un zener como un regulador de tensi%n& ya $ue su impedancia har' $ue reciba menor corriente Este diodo es el 5nico $ue hace eficaz su tensi%n de ruptura
BIBLIOGRAIA • • • •
http:66777educachipcom6usos8habituales8diodo8zener6 http:66777ecuredcu60iodos9de9potencia https:66es7iipediaorg67ii60iodo http:66777uves6;marinjl6electro6diodohtml
SESION 07: EL TRANSISTOR BI!OLAR " !OLARI#ACIONES " !ARTE 1
V CE
I B
7.75mV 28.42uA 22.39mV 225.79uA 22.44mV 369.48uA
V 470
I C
2.24V 79.97V 119.97V
4.77uA 14.21uA 14.23uA
β dc
167 62 38
V 330
9.29V 79.35V 119.34V
7 V CT
V ET
I C
V CE
6.46
4.29V
4.26mA
2.16V
4.47V
4.29V 4.27V
4.24mA 2.83mA
183mV 46.75mV
4.2
V.- CUESTIONARIO: a> E3l")a% el (#n)"ona"ento del t%ans"sto% "ola% ! s#s )#%as de (#n)"ona"ento.
E$ %u&'()&*m(+&,) + u& ,*&/(/,) N!N se da cuando el diodo 8E se encuentra polarizado en directa y el diodo 81 se encuentra polarizado en inversa En esta situaci%n gran parte de los electrones fluyen del emisor a la base& consiguen atravesar =sta& debido a su poco grosor y d=bil dopado& y llega al colector El transistor bipolar es el m's com5n de los transistores& y como los diodos& puede ser de germanio o silicio En ambos casos el dispositivo tiene patillas y son: el emisor& la base y el colector El transistor bipolar es un amplificador de corriente& esto $uiere decir $ue si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas -base.& el entregar' por otra -emisor.& una cantidad mayor a =sta& en un factor $ue se llama amplificaci%n
#ONA E SATURACION: El diodo colector esta polarizado directamente y el transistor se comporta como una pe$ue+a resistencia En esta zona un aumento adicional de la corriente de base no provoca un aumento de la corriente de colector& =sta depende e(clusivamente de la tensi%n entre emisor y colector
#ONA E CORTE: El hecho de hacer nula la corriente de base& es e$uivalente a mantener el circuito base emisor abierto& en estas circunstancias la corriente de colector es pr'cticamente nula y por ello se puede considerar el transistor en su circuito 18E como un interruptor abierto
#ONA ACTIVA: En este intervalo el transistor se comporta como una fuente de corriente determinada por la corriente de base A pe$ue+os aumentos de la corriente de base correspondes grandes aumentos de la corriente de colector de forma casi independiente de la tensi%n entre emisor y colector "ara trabajar en esta zona el diodo 8E ha de estar polarizado en directa& mientras $ue el diodo 81& ha de estar polarizado en inversa
> E3l")a% el (#n)"ona"ento de la ola%"a)"+n de ase. En polarizaci%n en base o tambi=n llamado base com5n se utiliza para hallar los par'metros de saturaci%n y de corte:
I C ( saturacion ) y V CE( corte ) .
A diferencia del emisor com5n en este caso se
usa el ? en los c'lculos )> E3l")a% el (#n)"ona"ento de la ola%"a)"+n de e"so% En polarizaci%n de emisor o tambi=n llamado emisor com5n lo utilizamos para poder hallar el punto $uieto -Q. En este caso no se toma en cuenta el valor d ? ya $ue es irrelevante e> D"#$a% las a%t"% de las talas sola o$a a%a )oa%a)"ones
%e)tas de )a%&a a llenadas en #na ode% a)e% #na o% )ada tala.
TABLA 1 TABLA
2
8
(> E3l")a% los #ntos oten"dos ! las a%"a)"ones de la %e)tas de )a%&a DC. &> Co%oa% te+%")aente la &anan)"a de la )on("&#%a)"+n del )"%)#"to 1 ! E3l")a% la &anan)"a e3e%"ental de la tala 1. @2 / @2 2 / 2B 4 / B4 • • •
> Co%oa% te+%")aente ! E3l")a% la )on("&#%a)"+n del )"%)#"to 2 los alo%es ese%ados ! las al")a)"ones de ella.
VI. OBSERVACIONES CONCLUSIONES: • • • • • •
A mayor intensidad de corriente menor ser' la tensi%n la tensi%n de colector emisor !as aplicaciones de un transistor son: s7itch y amplificador 3samos el "roteus 4& para la simulaci%n "ara $ue el transistor trabaje como amplificador& debe polarizarse correctamente En la e(periencia hemos logrado verificar las tres zonas de un transistor !os transistores CD dependen de la polarizaci%n& as, estos trabajar'n tanto como " o ""
BIBLIOGRAIA • •
http://mdgomez.webs.uvigo.es/!"/#ui$s/tem$5.pd% https://es.wi&ipedi$.o'g/wi&i/T'$(sisto')de)u(i*+3*B3()bipo,$'
SESION 08: EL TRANSISTOR BI!OLAR " !OLARI#ACIONES " !ARTE 2
-
V CT %.%V
V CT
V ET
I C
V CE
5.99V
FGFV
@@@mA
G4V
.!"V
@GHV
@GmA
I2V
!.#$V
@BBV
@B4mA
I4IV
V ET
I C
V CE
V ℜ
BGH4mV
@2BHmA
F2V
@FV
1 !."&V
BmV
@2BHmA
4F2V
@FV
%'."&V
B2FGmV
@mA
@@F@V
@FV
V.- CUESTIONARIO: $> E3l")a% el (#n)"ona"ento de la ola%"a)"+n o% d""so% de tens"+n !a polarizaci%n de divisor de tensi%n divide la tensi%n entre Vcc y tierra y nos permite hallar los par'metros *c& *e& Vce& Ve& Vc ?> E3l")a% el (#n)"ona"ento de la ola%"a)"+n de e"so% )on dos al"enta)"ones > D"#$a% las %e)tas de )a%&a a a%t"% de las talas llenadas en #na sola o$a a%a ode% a)e% )oa%a)"ones #na o% )ada tala. DA!A @ DA!A 2
o> Co%oa% te+%")aente la &anan)"a de la )on("&#%a)"+n del )"%)#"to 1 ! E3l")a% la &anan)"a e3e%"ental de la tala 1.
J
I C 6
I B
J @@@mA 6 4uA J @4 > Co%oa% te+%")aente ! E3l")a% la )on("&#%a)"+n del )"%)#"to 2 los alo%es ese%ados ! las al")a)"ones de ella.
J
I C 6
I B
J @2BHmA 6 4HuA J @GB
CONCLUSIONES: •
•
• •
"ara calcular el punto Q usaremos las resistencias e y c aplic'ndoles un divisor de tensi%n y hallar *c "ara calcular Vce usaremos la corriente *c $ue pasa por c y halaremos Vc& mediante la segunda ley de irchoff calculamos Vce Kallamos el punto Q relacionando *c y Vce& es el punto de operaci%n 3samos el programa "roteus 4F para simular los circuitos
11 • •
•
"ara calcular base& haremos paralelo entre @ y 2 V se halla con el e$uivalente thevenin $ue en este caso ser,a el divisor de tensi%n en 2 producido por Vcc !as mediciones deben ser instant'neas sin mantener durante mucho tiempo la cone(i%n
BIBLIOGRAIA: • • •
https:66777youtubecom67atchLvJagn(CsbMA http:66rabfis@Iucoes6transistores7eb6Dutorial9Neneral6curvascaracteristicashtml http:66777allaboutcircuitscom6te(tboo6semiconductors6chpt8G6bipolar8junction8transistors8bjt6
SESION 09 TRANSISTORES E EECTO E CA!O 1. @%esenta% las ed")"ones e(e)t#adas en )ada )"%)#"to )on el d"seo o%"&"nal. 2. D"#$a% las %e)tas de )a%&a a a%t"% de las talas llenadas en #na sola o$a a%a ode% a)e% )oa%a)"ones #na o% )ada tala. . E3l")a% los #ntos oten"dos ! las a%"a)"ones de la %e)tas de )a%&a DC. 4. D*&ae )+o (#n)"ona #n BET "n)l#!endo en s# e3l")a)"+n la tens"+n de est%an&#la"ento ! la tens"+n de )o%te #e%ta-(#ente.
E$ ,*&/(/,) + E%+',) + C*mp) 1on los transistores bipolares observ'bamos como una pe$ue+a corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor !os Dransistores de Efecto de 1ampo son dispositivos en los $ue la corriente se controla mediante tensi%n 1uando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida $ue es proporcional a la tensi%n aplicada a la entrada 1aracter,sticas generales: •
"or el terminal de control no se absorbe corriente
•
3na se+al muy d=bil puede controlar el componente
•
!a tensi%n de control se emplea para crear un campo el=ctrico
)e empezaron a construir en la d=cada de los F E(isten dos tipos de transistores de efecto de campo los COED -transistor de efecto de campo de uni%n. y los P)OED !os transistores P) respecto de los bipolares ocupan menos espacio por lo $ue su aplicaci%n m's frecuente la encontramos en los circuitos integrados Es un componente de tres terminales $ue se denominan: "uerta -N& Nate.& Ouente -)& )ource.& y 0renaje -0& 0rain. )eg5n su construcci%n pueden ser de canal " o de canal )us s,mbolos son los siguientes:
Sm)$) + u& ET + '*&*$ N
Sm)$) + u& ET + '*&*$ !
!a curva caracter,stica del OED define con precisi%n como funciona este dispositivo En ella distinguimos tres regiones o zonas importantes: •
#ona lineal8 El OED se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la tensi%n VN)
12 •
•
#ona de saturaci%n8 A diferencia de los transistores bipolares en esta zona& el OED& amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensi%n $ue e(iste entre "uerta -N. y Ouente o surtidor -). & V N) #ona de corte8 !a intensidad de drenador es nula
1omo en los transistores bipolares e(isten tres configuraciones t,picas: )urtidor com5n -)1.& drenador com5n -01. y "uerta com5n -"1. !a m's utilizada es la de surtidor com5n $ue es la e$uivalente a la de emisor com5n en los transistores bipolares !as principales aplicaciones de este tipo de transistores se encuentran en la amplificaci%n de se+ales d=biles
I.
CARACTERSTICAS E SALIA
Al variar la tensi%n entre drenador y surtidor var,a la intensidad de drenador permaneciendo constante la tensi%n entre puerta y surtidor En la zona %hmica o lineal se observa como al aumentar la tensi%n drenador surtidor aumenta la intensidad de drenador En la zona de saturaci%n el aumento de la tensi%n entre drenador y surtidor produce una saturaci%n de la corriente de drenador $ue hace $ue esta sea constante 1uando este transistor trabaja como amplificador lo hace en esta zona !a zona de corte se caracteriza por tener una intensidad de drenador nula !a zona de ruptura indica la m'(ima tensi%n $ue soportar' el transistor entre drenador y surtidor Es de destacar $ue cuando la tensi%n entre puerta y surtidor es cero la intensidad de drenador es m'(ima 5. D"#$e las )#%as de d%enado% ! la )#%a de t%ans)ond#)tan)"a de #n BET.
6. Coa%e el t%ans"sto% BET )on el t%ans"sto% de #n"+n "ola%. S#s )oenta%"os dee%'n "n)l#"% las enta$as ! desenta$as de )ada #no de ellos.
V+&,**/ +$ ET ')& +/p+',) *$ BT
*mpedancia de entrada muy elevada -@FH a @F@2. PR Neneran un nivel de ruido menor $ue los CD )on m's estables con la temperatura $ue los CD )on m's f'ciles de fabricar $ue los CD pues precisan menos pasos y permiten integrar m's dispositivos en un 1*
13 )e comportan como resistencias controladas por tensi%n para valores pe$ue+os de tensi%n drenaje8fuente
!a alta impedancia de entrada de los OED les permite retener carga el tiempo suficiente para permitir su utilizaci%n como elementos de almacenamiento
!os OED de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes +/+&,**/ + $)/ ET •
!os OEDSs presentan una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacidad de entrada
•
!os OEDSs presentan una linealidad muy pobre& y en general son menos lineales $ue los CD
•
!os OEDSs se pueden da+ar debido a la electricidad est'tica
•
1ontrolado por corriente de base
•
0ispositivo bipolar $ue trabaja con las cargas libres de los huecos y electrones
•
*1 es una funci%n de *
•
? -beta factor de amplificaci%n.
•
Altas ganancias de corriente y voltaje
•
elaci%n lineal entre *b e *c
BT
ET •
•
1ontrolado por tensi%n entre puerta y fuente 0ispositivo unipolar $ue trabaja con las cargas libres de los huecos -canal p. % electrones -canal n.
•
*0 es una funci%n de Vgs
•
gm -factor de transconductancia.
•
Nanancias de corriente indefinidas y ganancias de voltaje menores a las de los CD
•
elaci%n cuadr'tica entre Vgs e *d
7. ,C+o #ede sae% s" #n ET est' t%aa$ando en la %e&"+n +")a o en la %e&"+n a)t"a/ #onas de funcionamiento del transistor de efecto de campo -OED.:
#ONA ICA ) LINEAL: En esta zona el transistor se comporta como una resistencia variable dependiente del valor de VN) 3n par'metro $ue aporta el fabricante es la resistencia $ue presenta el dispositivo para V0)JF -rds on.& y distintos valores de VN)
#ONA E SATURACIN: En esta zona es donde el transistor amplifica y se comporta como una fuente de corriente gobernada por VN)
#ONA E CORTE : !a intensidad de drenador es nula -*0JF.
14 11. (u+ u& /+;u() + %u+&,+ + ET < +=p$(>u+ '?m) %u&'()&*. El transistor OED -Dransistor de efecto de campo. se puede utilizar como elemento activo de muchos amplificadores 3na de las configuraciones es: El amplificador seguidor de c'todo al $ue se le conoce tambi=n con el nombre de circuito drenador com5n o 'nodo com5n Este tipo de amplificador tiene una baja impedancia de salida& por lo $ue es utilizado principalmente como adaptador de impedancias !a salida se obtiene del resistor -resistencia. ) y la ganancia es apro(imadamente igual a @ Esta ganancia no es @ debido a $ue e(iste una pe$ue+a diferencia de tensi%n entre la entrada -patilla compuerta N. y la salida -patilla fuente ).: VN) !a ganancia de este amplificador se obtiene con la ayuda de la f%rmula: AV J gm ( s6 T@ U -gm ( s.
0e la f%rmula se deduce $ue la se+al de salida est' en fase con la se+al de entrada pues no e(iste el signo menos $ue indica inversi%n de fase !a impedancia de salida se obtiene con la siguiente f%rmula: o J s 6 T@ U -gm ( s.
12. @u m*;&(,u + +&,** ')&,)$* $* ')(+&,+ + /*$(* +& u& BT @ +& u& ET S( $*/ m*;&(,u+/ /)& (%++&,+/D +=p$>u+$). !a corriente de salida es controlada por la corriente de entrada y amplificada en un factor llamado de ah, $ue se dice $ue la corriente de salida es una variable $ue depende tanto de la intensidad de corriente a la entrada como de la del transistor )in embargo& el transistor CD presenta mayor sensibilidad a los cambios en la se+al aplicada& es decir& la variaci%n de la corriente de salida es mayor en los CD $ue en los OED para la misma variaci%n de la tensi%n aplicada "or ello& t,picamente& las ganancias de tensi%n en alterna $ue presentan los amplificadores con CD son mucho mayores $ue las correspondientes a los OED
8. U& ET +/ u& (/p)/(,() >u+ ')&,)$* +$ %$u) + ')(+&,+ *p$('*&) u&* ,+&/(?& * $* pu+,*. E=p$(>u+ +/,* *%(m*'(?&. En los transistores OED se crea un campo el=ctrico $ue controla la anchura del camino de conducci%n del circuito de salida sin $ue e(ista contacto directo entre la magnitud controlada -corriente. y la magnitud controladora -tensi%n. 0e forma an'loga a como en los transistores bipolares e(isten dos tipos " y ""& En los transistores de efecto de campo se habla de transistores OEDs de canal n y de canal p
9. R+*$(* $* /(mu$*'(?& +$ '('u(,) +/*)$$*) < ')mp** ,+?('*m+&,+ 10. N)m* $*/ *p$('*'()&+/ + $)/ ET < + $)/ OSET. !as aplicaciones de P)OED discretos m's comunes son: •
esistencia controlada por tensi%n
•
1ircuitos de conmutaci%n de potencia -KEWOED& OE0OED& etc.
•
Pezcladores de frecuencia& con P)OED de doble puerta
15 • •
•
!os OED generan un nivel de ruido menor $ue los CD !os OED se comportan como resistores variables controlados por tensi%n para valores pe$ue+os de tensi%n de drenaje a fuente !os OED so m's estables con la temperatura $ue los CD
OBSERVACIONES: •
!os COED pueden ser de dos tipos los de canal y los de canal "
•
!os OED consumen poca potencia
•
En general los OED son m's estables con la temperatura
•
•
!os transistores OED son unipolares& en los $ue el nivel de conducci%n depender' 5nicamente de un 5nico tipo de portadores: de los electrones en los de canal n y de los huecos en los de canal p "ara probar la resistencia del canal drenador8fuente del COED& se debe conectar el terminal de puerta al terminal de fuente
CONCLUSIONES: •
•
• •
!os transistores OED se crea un campo el=ctrico $ue controla la anchura del camino de conducci%n del circuito de salida sin $ue e(ista contacto directo entre la magnitud controlada -corriente. y la magnitud controladora -tensi%n. El transistor OED -Dransistor de efecto de campo. se puede utilizar como elemento activo de muchos amplificadores !os OEDs son controlados con tensi%n& mas no con corriente "resentan alta impedancia de entrada 3na caracter,stica importante de los OED es $ue son muy estables frente a cambios de temperatura )u construcci%n al ser mucho m's sencilla $ue los CD pues son usados en circuitos integrados
BIBLIOGRAIA:
• • •
http:66cvbehues6open9course97are6castellano6tecnicas6electro9gen6teoria6tema8H8teoriapdf http:66777info8abuclmes6labelec6)olar61omponentes6Dransistor9unipolar6COEDhtm http:66777fceiaunreduar6eca@6files6teorias6DransistoresdeEfecto0e1ampopdf
