PRÁCTICA 2: EL TRANSISTOR OBJETIVO: Conocer el patillaje y funcionamiento del transistor en emisor común Diodo LED y su aplicación como indicador luminoso.
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1 Protoboard 1 Polímetro 4 Pilas de 1.5 tipo !! y portapilas. 1 Diodo LED rojo. 1 Diodo LED erde. " transistores #D1$5 " transistores #C54% 1 LD& 1 '(C 1) *+ 1 Condensador 1)) ,1 Condensador "")) ,1 Condensador 4%)) ,1 &el de " contactos de /
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1 Potenciómetro de 1) *+ 1 &esistencia 1)) *+ 1 &esistencia ") *+ " &esistencia 15 *+ " &esistencia " *+ 1 &esistencia /0 *+ 1 &esistencia $0$ *+ 1 &esistencia "0" *+ 1 &esistencia 10 *+ 1 &esistencia 1 *+ " &esistencia "") + 1 interruptor 1 pulsador '!
FUNDAMENTO TEÓRICO La inención del transistor en 124% fue 3alardonado con el premio 'oel de física. !l3unos istoriadores lo consideran como el el mayor inento del si3lo 667. -ue un inento fundamental para el desarrollo tecnoló3ico de nuestro tiempo.
8in los transistores el mundo tecnoló3ico 9ue nos rodea no abría sido posible: posible: radio; radio; teleisión teleisión;; calculad calculadoras; oras; relojes relojes di3itales di3itales;; ordenado ordenadores; res;
D=D>En En el mate materi rial al de las las pr?c pr?ctitica cass encontraras dos modelos distintos de transistores el #D1$5 y #C54%. El transistor esta formado por la unión de tres semiconductores. Puede ser 'P' 'P' o P'P P'P. En nues nuestr tro o caso caso son son 'P'.
(iene tres patillas: Emisor; Base y 8obre su carcasa Colector. encontremos escrito su nombre o referencia. Este es su símbolo. La intensidad entra en el transistor por el colector @ CA y sale por el emisor @ E A. La intensidad 9ue entra por la base @BA del transistor es la responsable de controlar el funcionamiento del transistor; 9ue puede funcionar como un B'(E&&P(& o como un !
INTERRUPTOR
AMPLIFICADOR
Bnterruptor Cerrado: cuando aplicamos una corriente aceptablemente alta en la base @IBA el transistor se comporta
Por medio de una pe9ueGa corriente aplicada a la base @IB A se puede controlar la intensidad 9ue sale del transistor por el emisor @ IE A. @En emisor común @ IE ~= β I B siendo β la 3anancia del
como un interruptor cerrado.
Bnterruptor !bierto: cuando ' aplicamos corriente en la base @ IBH)A se comporta como un interruptor abierto.
transistor; suele ser en torno a 1))A
Esto si3nifica 9ue pe9ueGas corrientes se pueden transformar en otras m?s fuertes. Cuando aplicamos una seGal a la entrada obtendremos a la salida otra de la misma forma pero de mayor amplitud Aml!"!cac!#n
CARACTER$STICAS DE NUESTROS TRANSISTORES:
BC547 Tipo : NPN ICMax = 100 mA PMax= 500 mW VCEOmax= 45 v β= hFE> 110
BD135 Tipo : NPN ICMax = 1 A PMax= W VCEOmax= 45 v β = hFE> 40
Como es; el #D1$5 es un transistor de potencia; 9ue soporta eleadas intensidades @asta 1!A aun9ue; cuando trabaja como amplificador su 3anancia @βA o capacidad de amplificar7 la intensidad 9ue entra por la base es inferior a la de el #C54%. SIMULACIÓN %: EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR =amos a utiliFar el pro3rama P&(E8 aciendo clic en su icono : %& Bnicia el pro3rama y monta los si3uientes circuitos: 2& Describe 9ue sucede cuando pulsas P1: >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . '& I8e enciende el Led rojoJ............................ (& >>>..
)& Describe 9ue sucede cuando pulsas P1: >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . *& I8e enciende el Led rojoJ............................ +& IKu niel de tensión abr? en la base del transistorJ IEntra intensidad por la baseJ Bndica su alor IB H>>>>.. El transistor funciona como un !nt,rr-tor a.!,rto. /& Describe 9ue sucede cuando cierra B1: >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>.. . 0& I8e enciende el Led rojoJ............................ %1& !cerca el cursor asta la base del transistor y copia el alor de la intensidad de base y la tensión de base. IB H>>.. . VBE H>>.. El transistor funciona como un
Int,rr-tor c,rrao.
SIMULACIÓN 2: EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR =amos a utiliFar el pro3rama P&(E8 aciendo clic en su icono : %& Bnicia el pro3rama y monta los si3uientes circuitos:
2& Describe 9ue sucede cuando pulsas P1: >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>>>>>>>>>>> TEORIA : El transistor est? funcionando como un !
Volta3, , la !la
!nt,n4!a ,n la .a4, 5 IB6
!nt,n4!a ,n ,l ,m!4or 5IE6
17/ 8
)0))))""2 !
)0))"$" !
%8 %72 8 %7( 8 %7* 8 28 '8
MONTAJE N9 %: SISTEMA DE ALARMA&
n circuito similar se utiliFa cuando abrimos la puerta del coce y se enciende la luF interior o; por ejemplo; cuando abrimos la puerta del coce con la alarma puesta y esta se actia. %& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2&
'& Cierra el interruptor y describe lo 9ue sucede. I8e enciende el LedJ IPor 9uJ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................ (& IKu otras aplicaciones puedes ima3inarte para este circuitoJ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ............................. FUNCIONAMIENTO: Cuando se corta el cable se dispara la alarma y se enciende el Led. (ambin podemos conectar un Fumbador como seGal de alarma.
8i el Fumbador necesita 9ue pase una intensidad muy eleada; debemos utiliFar un &ELM como se indica en el si3uiente circuito:
FUNCIONAMIENTO:
Cuando se corta el cable o; por ejemplo; se abre la puerta del coce; el transistor se comporta como un interruptor cerrado; deja pasar la intensidad 9ue actia al rel y este ace 9ue el Fumbador o alarma suene.
MONTAJE N9 2: INTERRUPTOR DE UMEDAD& Podemos utiliFar este montaje para i3ilar 9ue una la tierra de una maceta est suficientemente úmeda. 8i el led no se ilumina; abr? poca umedad y abr? 9ue re3arla. %& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2&
'& Bntroduce los etremos de los cables en a3ua o colócalos en al3o úmedo y mantenlos separados medio centímetro. I8e enciende el LedJ IPor 9uJ ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. (& IKu otras aplicaciones puedes ima3inarte para este circuitoJ................................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. FUNCIONAMIENTO: 8i dos los cables est?n separados no puede lle3ar intensidad asta la base del transistor. Pero cuando colocamos los cables próimos en un medio úmedo; puede pasar una
pe9ueGa intensidad. El transistor tambin aml!"!ca @aumentaA esta corriente 9ue es muy pe9ueGa para acer funcionar un led. El led no se ilumina por9ue; aun9ue pasa un po9uito de corriente a tras del a3ua; 9ue conduce. Esta no es suficiente para 9ue se ilumine el led.
INTERRUPTOR DE UMEDAD CON MONTAJE DARLIN;TON 8i la intensidad 9ue lle3a a la base del transistor es muy pe9ueGa; es posible 9ue el led de muy poca luF. En este caso sería necesario amplificar m?s la corriente. El montaje Darlin3ton consiste en conectar dos transistores en serie7 de modo 9ue multiplicamos sus 3anancias. 8i con nuestro transistor tiene de 3ananciaβH1)) multiplica la pe9ueGa intensidad 9ue lle3a a la base por 1)); o sea IE = β! IB" Con el montaje Darlin3ton; la 3anancia ser? mucísimo mayor por9ue: βT = β1 ! β# = 1)) N1)) H 1).)))
)&
*& Bntroduce los etremos de los cables en a3ua o colócalos en al3o úmedo y mantenlos separados medio centímetro. I8e enciende el LedJ IPor 9uJ I8e ilumina m?s o menos 9ue antesJ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................
MONTAJE N9 ': INTERRUPTOR TACTIL& ay interruptores t?ctiles en todo tipo de aparatos electrónicos: teleisiones; mandos a distancia; pantallas t?ctiles de información;>nos permiten aorrar un interruptor mec?nico @9ue es mas caro y se aería antesA y mejoran la esttica del aparato. %& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2&
'& Bntroduce los etremos de los cables en a3ua o colócalos en al3o úmedo y mantenlos separados medio centímetro. I8e enciende el LedJ IPor 9uJ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ....................................................................................................................................... FUNCIONAMIENTO: En este montaje es suficiente tocar los contactos ! y # con un dedo. La resistencia de un dedo seco es tan eleada 9ue sólo deja pasar una corriente muy dbil; por lo 9ue ser?
necesario amplificarla muco. Para eso utiliFamos un montaje Darl!n
MONTAJE N9 (: DETECTOR DE OSCURIDAD CON LDR& Cuando la luF es insuficiente; el circuito enciende un led. Podría utiliFarse para iluminar de forma autom?tica estancias públicas; pasillos;>eitando 9ue estos permaneFcan encendidos de forma innecesaria. %& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2& La resistencia LDR aría su alor en función de la luF 9ue recibe: disminuye su alor ómico al aumentar la luF 9ue incide sobre ella. 8e emplean como sensores de luF; barreras fotoelctricas. Para comprobarlo; monta la LD& sobre la placa protoboard y utiliFando el oltímetro mide su resistencia a plena luF. &epite la medición tap?ndola con el dedo. $ %o& '() H >>>>> * $ +i& '() H>>>>
'&
(& Colocando el circuito a plena luF; cierra el interruptor.I8e enciende el LedJIPor 9uJ ................................................................................................................................................ .......................................................................................................................................... )& En estas condiciones; mide con el oltímetro la tensión 9ue ay entre la base y el emisor del transistor. V BE =,,,,""8i es inferior a )0% el transistor no conduce @interruptor abiertoA y el led ' se ilumnina. *& Coloca el dedo sobre la LD&; simulando oscuridad y cierra el interruptor. I8e enciende el LedJIPor 9uJ ................................................................................................................................................ ..........................................................................................................................................
+& En estas condiciones; mide con el oltímetro la tensión 9ue ay entre la base y el emisor del transistor. V BE =,,,,""8i es superior a )0% ; el transistor conduce @interruptor cerradoA y el led se ilumina.
FUNCIONAMIENTO: Cuando la LD& recibe luF; disminuye su resistencia 5t,nr= -n 8alor comr,n!o ,ntr, 8ar!o4 c!,nto4 , o>m!o4 ? al<@n 6 ; por lo 9ue en el diisor de tensión formado por &1 y LD&; pr?cticamente toda la tensión de la pila estar? en etremos de &1 y casi nada en etremos de la LD&. En estas condiciones la tensión en la base del transistor ser? muy pe9ueGa @inferior a );% A; no entra corriente por la base y el transistor no conduce @interruptor abiertoA. Cuando la luF disminuye; la resistencia de la LD& aumenta @puede lle3ar a aler arios cientos de *OA por lo 9ue la caída de tensión en la LD& aumenta lo suficiente para 9ue la tensión en la base sea mayor de )0% y lle3ue corriente a la base del transistor; conduFca y se encienda el diodo LED.
MONTAJE N9 ): DETECTOR DE LU& Cuando detecta luF; el circuito enciende un led. Podría utiliFarse como seGal de alarma en lu3ares donde es necesaria la oscuridad o como indicador de 9ue una puerta o entana se a abierto injustificadamente. %& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2& La resistencia LDR aría su alor en función de la luF 9ue recibe: disminuye su alor ómico al aumentar la luF 9ue incide sobre ella. 8e emplean como sensores de luF; barreras fotoelctricas. Para comprobarlo; monta la LD& sobre la placa protoboard y
utiliFando el oltímetro mide su resistencia a plena luF. &epite la medición tap?ndola con el dedo. $ %o& '() H >>>>> * $ +i& '() H>>>>
'&
(& Coloca el dedo sobre la LD&; simulando oscuridad y cierra el interruptor. I8e enciende el LedJ IPor 9uJ........................................................................................................................................ ..... ................................................................................................................................................ .......................................................................................................................................... )& En estas condiciones; mide con el oltímetro la tensión 9ue ay entre la base y el emisor del transistor. V BE =,,,,"" 8i es superior a )0% ; el transistor conduce @interruptor cerradoA y el led se ilumina. *& Colocando el circuito a plena luF; cierra el interruptor I8e enciende el LedJIPor 9uJ ................................................................................................................................................ ......................................................................................................................................... +& En estas condiciones; mide con el oltímetro la tensión 9ue ay entre la base y el emisor del transistor. V BE =,,,,"" 8i es inferior a )0% el transistor no conduce @interruptor abiertoA y el led ' se ilumina.
FUNCIONAMIENTO: Cuando la LD& recibe luF; disminuye su resistencia @tendr? un alor comprendido entre arios cientos de omios y al3ún *OA; por lo 9ue la tensión entre
la base y el emisor del transistor ser? superior a )0% ; entrar? intensidad por la base y conducir? @interruptor cerradoA; encendindose el LED. Cuando la luF disminuye; la resistencia de la LD& aumenta @puede lle3ar a aler arios cientos de *OA en estas condiciones su resistencia ser? muco mayor 9ue la &1; toda la tensión estar? pr?cticamente en la LD& y casi nada en &1. En estas circunstancias; la tensión entre la base y el emisor del transistor ser? menor a )0% ; ' entrar? intensidad por la base; ' conducir? @interruptor abiertoA y el LED estar? apa3ado.
MONTAJE N9 *: TEMPORIADOR A LA DESCONEIÓN& Cuando cerramos el interruptor B1 la l?mpara se ilumina; pero cuando lo abrimos la l?mpara tarda un tiempo en apa3arse. Cuanto mayor sea la capacidad del condensador mayor ser? este. Este tipo de circuitos pueden aplicarse por ejemplo; en la luF interior del coce 9ue se apa3a poco a poco cuando cerramos la puerta. %& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2&
'& Describe el funcionamiento del circuito. IPor 9u se apa3a lentamente la l?mpara cuando abrimos el interruptor B1J........................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................... (& tiliFando el pro3rama pro3rama Crocodile Clips; simula este circuito y comprueba su correcto funcionamiento.
). !umenta el alor de la capacidad del condensador y describe los cambios 9ue obseras cuando simulas el circuito ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ........................................................................................................................... *. Disminuye el alor de la capacidad del condensador. IKue cambios obseras con respecto a los otros montajesJ ICómo afecta el alor del condensador al tiempo de desconeión de la l?mparaJ ................................................................................................................................................ .......................................................................................................................................... +& IEncuentras al3una aplicación a este circuitoJ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ .......................................................
FUNCIONAMIENTO: !l principio; la l?mpara est? apa3ada; ya 9ue por la base del transistor no circula corriente y este no conduce. Cuando cerramos el interruptor B1; el condensador comienFa a car3arse. &?pidamente; alcanFamos una tensión de )0% en la base del transistor; entra intensidad por la base del transistor y conduce; por lo 9ue la l?mpara L1 se enciende. Cuando abrimos el interruptor; como el condensador est? car3ado permite; por un tiempo; 9ue el transistor continúe conduciendo; mientras 9ue la tensión en la base del transistor sea suficiente. Cuanto mayor sea la capacidad del condensador; m?s car3a podr? almacenar y m?s tiempo tardar? en descar3arse.
MONTAJE N9 +: MEMORIA& ! este circuito le llamamos memoria ya 9ue es capaF de recordarnos lo último 9ue a sucedido y recibe el nombre de biestable o flipQflop. Cuando pulsamos P1; se enciende el Led erde y así permanecer? asta 9ue pulsamos P"; en ese momento se apa3ar? y se encender? el rojo.
%& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios.
2&
'& Describe el funcionamiento del circuito. ........................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ...................................................................................................................................... (& 8ustituye las resistencias de 15 *O por otras dos de 1) *O. IKu cambios obserasJ I! 9u crees 9ue se debenJ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ........................................................................................................................... )& tiliFando el pro3rama P&(E8; simula este circuito y comprueba su correcto funcionamiento.
FUNCIONAMIENTO: ! este circuito le llamamos memoria ya 9ue es capaF de recordarnos lo último 9ue a sucedido. !l principio uno de los diodos est? apa3ado @ supongamos que es el rojo D1 A. ! pesar de estar apa3ado; por D1 pasa una pe9ueGa corriente; suficiente para actiar el transistor ("; por lo 9ue D" estar? iluminado.
8i pulsamos P"; la corriente deja de lle3ar a la base de (" @se a por el pulsador P"A. En este momento el transistor (" deja de conducir y se apa3a D" sin embar3o si3ue pasando una pe9ueGa corriente a tras de &4 y &$ por lo 9ue se actia (1 y se enciende D1. !un9ue soltemos P" si3ue sin lle3ar corriente a la base de (" @ toda la corriente baja a través de T1 A por lo 9ue D1 permanece encendido. 8i pulsamos P1; la corriente deja de lle3ar a la base de (1; por lo 9ue D1 se apa3a y se enciende D". Este circuito recibe el nombre de biestable o flipQflop.
MONTAJE N9 /: CIRCUITO INTERMITENTE 5OSCILADOR6& Cuando cerramos el interruptor; los dos led comienFan a encenderse y apa3arse alternatiamente. Este circuito puede ser utiliFado como intermitente con l?mparas o como 3enerador de impulsos. Podemos ariar la elocidad con 9ue se apa3an y encienden los led; cambiando la capacidad de los condensadores o sus resistencias.
%& Co3e una placa protoboard y los componentes necesarios. 2&
'& Describe el funcionamiento del circuito. ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ .................................................................. otras aplicaciones puedes ima3inarte para este (& IKu circuitoJ ..................................................................................................................................
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)& tiliFando el pro3rama P&(E8; simula este circuito y comprueba su correcto funcionamiento. *& =ariando la capacidad de los condensadores C1 y C" cambiar?s la elocidad en 9ue oscilan los led.
FUNCIONAMIENTO: 8upon3amos 9ue al principio (1 conduce; D1 est? encendido y (" no conduce. En este caso; el condensador C" se estar? car3ando a tras de la resistencia &4. Cuando finalice su car3a dejar? de pasar intensidad a tras de l @ interruptor abiertoA y el transistor (1 dejar? de conducir por9ue no le lle3a suficiente corriente a la base. Cuando deja de conducir (1 comienFa a car3arse el condensador C1; el transistor (" comienFa a conducir y el diodo D" se enciende. El tiempo 9ue tarda en car3arse un condensador depende tanto del alor de su capacidad como del alor de la resistencia de car3a. 8i; por ejemplo; aumentamos el alor de C" o &4; el led D" permanecer? mas tiempo encendido 9ue el D1.
n condensador en corriente continua; cuando se est? car3ando
