Luis Carlos Moreno Chaparro1
Maicol Douglas Pérez Llanos2
Polarización fija y de Divisor de Voltaje en Transistores
The typical curves for the different polarizations are two: The curve that represents the behavior of a common transistor, and other one that is defined, in agreement to the voltage collector - issuer, and to the current IC, due to critical conditions.
Resumen
Keywords: Transistor, polarization fixes, polarization for divisor of voltage, region activates or of operation.
En este informe se ha de especificar la función del transistor de acuerdo a la polarización que se realice en este; para esta operación debe considerarse el transistor en la región activa, para los respectivos cálculos que requiera para realizar estos procedimientos. La polarización por medio de divisor de voltaje se considera la más eficiente de los demás tipos de polarizaciones, por ende, es la más usada para cualquier tipo de operación que requiera la polarización polarización de un transistor. Las curvas características para las diferentes polarizaciones, son dos: La curva que representa el comportamiento de un transistor común, y la otra que está definida, de acuerdo al voltaje colector – – emisor, y a la corriente Ic, debido a condiciones críticas.
1 Estudiante de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas 20072007008 . . 2 Estudiante de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas 20072007024
polarization of a transistor.
Transistor, Palabras clave: polarización polarización fija, f ija, polarización por divisor de voltaje, región activa o de operación. Abstract: In this report there has to be specified the function of the transistor of agreement to the polarization that is realized in this one; for this operation it must be considered to be the transistor in the active region, for the respective calculations that it should need to realize these procedures. The polarization by means of divisor of voltage is considered to be the most efficient of other types of polarizations, for so much, is most used for any type of operation that needs the
1.
Introducción
Con el objeto de representar el comportamiento del transistor debido a su polarización, se debe realizar un análisis previo que mostrara el modo de operación de este dispositivo. En un principio, se debe asumir que el transistor se encuentra en la zona de operación, es decir en la región activa; en este análisis, se deben tener en cuenta tres variables que son importantes en el análisis de la polarización: Corriente de base, Corriente de colector, Voltaje colector emisor y el beta del transistor. De acuerdo al análisis realizado, se presentaran tres respuestas diferentes, de acuerdo a la tensión aplicada o a las cargas que son conectadas a los terminales del transistor; en otras palabras, se efectuara la condición del transistor de acuerdo a la región de operación en que se encuentre, como es: región de saturación, región de corte y región activa; para cada uno de los casos mencionados, se presentara características diferentes en el modo de operación del transistor, lo que permitirá, realizar análisis previos, para que sea realizada la polarización.
2.
Marco teórico
2.1 Circuitos de polarización de transistores bipolares La selección del punto de trabajo Q de un transistor se realiza a través de diferentes circuitos de polarización que fijen sus tensiones y corrientes. En la siguiente figura 1.9 se incluyen los circuitos de polarización más típicos basados en resistencias y fuentes de alimentación; además, se indican las ecuaciones que permiten obtener el punto de trabajo de los transistores. Estos circuitos presentan diferencias en algunos casos importantes. La polarización de corriente de base de la figura 1.9 es mucho más estable aunque el que más se utiliza con componentes discretos es el circuito de auto polarización. La polarización de colector-base asegura que el transistor nunca entra en saturación al mantener su tensión colector-base positiva
2.2 ZONAS DE TRABAJO CORTE.- No circula intensidad por la Base, por lo que, la intensidad de Colector y Emisor también es nula. La tensión entre Colector y Emisor es la de la batería. El transistor, entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto. IB = IC = IE = 0; VCE = Vcc SATURACION.- Cuando por la Base circula una intensidad, se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable. En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta
como un interruptor cerrado. De esta forma, se puede decir que la tensión de la batería se encuentra en la carga conectada en el Colector. ACTIVA.- Actúa como amplificador. Puede dejar pasar más o menos corriente. Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturación se dice que trabaja en conmutación. En definitiva, como si fuera un interruptor. La ganancia de corriente es un parámetro también importante para los transistores ya que relaciona la variación que sufre la corriente de colector para una variación de la corriente de base. Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de características, también aparece con la denominación hFE. Se expresa de la siguiente manera:
Polarización fija con Transistor NPN 2N2222:
ß = IC / IB 3.
Desarrollo teórico
Polarización por divisor de voltaje:
Polarización por divisor de voltaje Transistor NPN 2N3904:
con
Polarización fija:
Polarización fija con Transistor NPN 2N3904:
Polarización por divisor de voltaje con
Transistor NPN 2N2222:
VB
0.7V
0.7V
VE
0V
0V
VCE
7.5V
7.53V
IC
10mA
9.96mA
IE
10mA
9.96mA
IB
52.96μA
52.96μA
β
188.82
188
RESULTADOS TEORICOS Si consideramos B=188 Tenemos En la Malla de base: 4.
Ib(270K)+0.7V=15V
Desarrollo Práctico:
Ib = (15V-0.7V)/(270K)
POLARIZACION FIJA DE BASE - El circuito con el que se trabajó es el siguiente:
Ib = 52.96uA Ic = B(Ib) Ic = (188)(52.96uA) Ic = 9.96 mA En la malla de colector Ic(750)+Vce = 15V Vce = 15V – (9.96mA)(750) Vce = 7.53 V
POLARIZACION POR EMISOR En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados: - El circuito con el que se trabajó es el siguiente:
VC
Práctico
Teórico
7.5V
7.53V
En la malla de colector Rc.Ic + Vce + Re.Ie = 15V Vce = 15V – (910)(5.4mA)-(100)(5.4mA) Vce = 9.55 V Ve = (100)(5.4mA) Ve = 0.54 V Vc = 9.55V + 0.54V Vc = 10.09V En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:
Vb = 0.7V + 0.54V Vb = 1.24V
Práctico
Teórico
VC
10V
10.09V
VB
1.2V
1.24V
VE
0.55V
0.54V
VCE
9.6V
9.55V
IC
5.1mA
5.4mA
IE
5.1mA
5.4mA
IB
27μA
29.25uA
β
188.88
188
POLARIZACION POR DIVISOR DE VOLTAJE - El circuito con el que se trabajó es el siguiente:
Si consideramos B=188 Tenemos En la Malla de base: Ib(470K)+0.7V+Ie(100) = 15V Ib = (15V-0.7V)/(470K+100(188+1)) Ib = 29.25uA Ic = Ib(188) Ic = (29.25uA)(188) Ic = 5.4 mA
En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:
Vb = 0.7V + 1.95V Práctico
Teórico
VC
8.4V
8.45V
VB
2.7V
2.65V
VE
2.1V
1.95V
VCE
6.6V
6.5V
IC
1.8mA
1.97mA
IE
1.8mA
1.97mA
IB
8μA
8.77uA
β
225
225
Vb = 2.65 V
Si consideramos B=225 Tenemos En la Malla de base: Ib(Rbb)+0.7V+Ie.Re = Vbb Ib(1.8K)+0.7V+Ie(1000) = 2.7V Ib = (2.7V-0.7V)/(1.8K+1000(225+1)) Ib = 8.77uA Ic = Ib(225) Ic = (8.77uA)(225) Ic = 1.97mA En la malla de colector Rc.Ic + Vce + Re.Ie = 15V Vce = 15V – (3.3K)(1.97mA)(1000)(1.97mA) Vce = 6.5 V Ve = (1000)(1.97mA) Ve = 1.95V Vc = 6.5V + 1.97V Vc = 8.45V
Referencia Bibliográfica 1] Boylestad, Robert, Electrónica: teoría de circuitos, y dispositivos electrónicos - 8 ED . Prentice Hall México. 2] http://html.rincondelvago.com/compr obacion-puertas-logicas.html
Luis Carlos Moreno Chaparro
Conclusiones
Es estudiante de Ingeniería eléctrica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, de Bogotá, Colombia. Su código de identificación dentro de la Universidad es: 20072007008 e-mail:
[email protected]
La corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente del emisor. La corriente de base es mucho más pequeña, generalmente menor que el 5% de la corriente de emisor.
Maicol Douglas Pérez Llanos Es estudiante de Ingeniería eléctrica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, de Bogotá, Colombia. Su código de identificación dentro de la Universidad es: 20072007024 e-mail:
[email protected]
La razón de la corriente de colector a la corriente de base se llama ganancia de corriente, y se le denota por βCD o bien por hFE. Cuando el transistor se usa como amplificador, el transistor opera en la región activa. Cuando se usa en circuitos digitales, el transistor usualmente opera en las regiones de saturación y/o corte.
