UPS-ELECTRONICA ANALOGICAL / DIGITAL DIGITAL
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TRANSISTOR EN CORTE SATURACION +niversidad "olitécnica #alesiana 0acultad de in2enier4as Carrera de In2enier4a 1ec(nica Alumnos* EdFin 1u,o$ edFin=mm=otmailcom edFin=mm=otmailcom 6"ron Rui$ '"ru$>=otmailcom Resumen.- En este artículo se analiza las propiedades de corte y saturación del transistor, además se presentan una serie de circuitos para la comprobación de dichas propiedades. Entre los circuitos analizados se encuentran el transistor como interruptor para para activación de un relé y el transistor activado con retardo (temporizador). Palabras claves —, Transistor, Transistor, !T, "olarización, corte, #aturación, npn, pnp, h$e, Emisor, ase, %olector.
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El transistor en un dispositi3o semiconductor %ue permite el control control " la re2ulaci!n re2ulaci!n de una corriente corriente 2rande mediante mediante una se,al mu" pe%ue,a E8iste una 2ran 3ariedad de transistores
/+'%&'-&E'T #&% Cuan Cuando do el inte interr rrup upto torr S9: S9: est( est( a'ie a'iert rtoo no circ circul ulaa intensidad por la 6ase del transistor por lo %ue la l(mpara no se encend encender( er(&& "a %ue& %ue& toda toda la tensi! tensi!nn se encuen encuentra tra entre entre Colector " Emisor ;0i2ura : ;a<<
Una de las aplicaci aplicacione oness en los transi transisto store ress es la de el transistor como interruptor Esta aplicaci!n es mu" mu" #til para la reali$aci!n de sencillos sencillos circuitos de control Un transistor es un componente %ue tiene& '(sicamente& dos )unciones* - De+a pasar pasar o corta corta se,ale se,aless elctr elctrica icass a partir partir de una PE.UEA se,al de mando - 0unc 0uncio iona na como como un elem elemen ento to A1PLI0 1PLI0IC ICAD ADOR OR de se,ales En este articulo se anali$ara principalmente la primera )unci!n esta )unci!n se lo2ra a tra3s de la propiedades o re2iones de corte " saturaci!n Este Este art4cu art4culo lo est( est( distri distri'uid 'uidoo de la si2uie si2uiente nte manera manera** Secci!n II* 1arco Te!rico Secci!n III* Dise,o I5* Resultados Secci!n 5* Conclusiones 5I* 6i'lio2ra)4a
0i2 : 0uncionamiento '(sico
Cuando se cierra el interruptor S9:& una intensidad mu" pe%ue,a circular( por la 6ase As4 el transistor disminuir( su resistencia entre Colector " Emisor por lo %ue pasar( una intensidad mu" 2rande& =aciendo %ue se encienda la l(mpara ;0i2ura >;'<< En 2eneral* IE ? IC ? I6 @ IE I6 B IC @ 5CE 5C6 B 56E
TE'#&'E# 0 %&E'TE# En el transistor de la 0i2ura : : podemos apreciar los di)erentes 3olta+es " tensiones e8istentes
Fig. 2 Corrientes y tensiones en un transistor NPN NPN 7
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Las )lec=as de corriente indican el sentido con3encional ;de positi3o a ne2ati3o< Las letras de tensiones " corrientes " sus su'4ndices en ma"#sculas son re)eridas a cc " en min#sculas& a Ca Los su'4ndices& en ma2nitudes re)eridas a transistores& indican el terminal o terminales a %ue a)ectan El mismo su'4ndice dos 3eces& representa el 3olta+e de la )uente %ue alimenta a ese terminal Un tercer su'4ndice O indica %ue el terminal cu"a inicial no est( presente est( en circuito a'ierto ;open< En el caso de dos su'4ndices& se toma el primero como positi3o Un #nico su'4ndice en tensiones& representa el 3olta+e entre ese terminal " masa
E1%&'E# *E1 T'#&#T. Como el transistor posee tres terminales& e8isten seis ma2nitudes importantes %ue in)lu"en so're su pre3isi'le )uncionamiento entre ellas* Aplicando le" de Hirc==o)) de los nudos I E = I B+ I C
(2)
La relaci!n entre estas corrientes 3iene dada por el par(metro al)aJ
Ic I E
∝=
(3)
3alores usuales de a son de &K a &KK& pero en cual%uier caso ∝ ? :
Por otra parte& las tensiones est(n relacionadas entre s4 mediante la le" de las mallas aplicada a la 0i2ura : " se o'ser3a %ue*
V CE =V CB + V BE
(7)
E8&'E# *E T! *E1 T'#&#T %orte9 En este caso la corriente de 'ase es nula ;o casi<& es decir& I6 & por lo tanto& IC I6 IC En este caso& el transistor no conduce en a'soluto No est( )uncionando Se dice %ue el transistor se comporta como un interruptor a'ierto:
#aturación9 En este caso& el transistor conduce totalmente " se comporta como un interruptor cerrado Este estado se alcan$a cuando la corriente por la 'ase ;I6< alcan$a un 3alor alto En este caso la e8presi!n ;IC I6< "a no tiene sentido pues& por muc=o %ue aumente el 3alor de la corriente de 'ase ;I6<& no aumenta el 3alor de la corriente de colector Cuando un transistor no est( ni en su re2i!n de saturaci!n ni en la re2i!n de corte entonces est( en una re2i!n intermedia& la re2i!n acti3a En esta re2i!n la corriente de colector ;Ic< depende principalmente de la corriente de 'ase ;I'<& de ;2anancia de corriente de un ampli)icador& es un dato del )a'ricante< " de las resistencias %ue =a"an conectadas en el colector " emisor< Esta re2i!n es la mas importante si lo %ue se desea es utili$ar el transistor como un ampli)icador::Error; -arcador no de$inido.
De la misma )orma se o'ser3a %ue Ic M I 6 " la relaci!n entre am'as es el par(metro 'etaJ
I C β = I B
(4)
5alores normales de β son de a & encontr(ndose transistores cu"o 3alor es superior a : Es usual encontrar β como 0E " suele ser utili$ada en los cat(lo2os de in)ormaci!n de los )a'ricantes de transistores De las e8presiones de ∝ " β " de la relaci!n entre las tres corrientes se o'tienen ecuaciones matem(ticas %ue relacionan a am'as* ∝=
β 1+ β
(5)
β =
α 1−α
Fig. 3 Regiones de trabajo Q
(6) : iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.co!2""#!"$!tran sistors
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: Resistencia : Resistencia : H : rele :>5 mA : Transistor >NKQ : Amper4metros : 5olt4metro 0uente de :> 5 : interruptor
&&&. *&#E<. %ircuito en corte y saturación.
%ircuito temporizador.
*atos9 5cc :>5 Ie QmA Transistor* >NKQ
*atos9 5cc:> 5 Ic> mA .>NKQ C:u)
*ia=rama9
*ia=rama9
R1 1kΩ R2 5.6kΩ LED1 V2 12 V
K1 K
R"2
R!1
1m 1 Ω
J2 Q1
LED2
V4 12 V
Q3
2N3904 J1 Key = Espacio
!1 100#$
Fig. $ %iagraa de circuito en corte y saturacion a calcular
Fig. & %iagraa de tepori'ador de encendido con capacitor.
%alculos9 %álculos9 Vcc −Vce −Vled Rc= 10
Rc= 1050 Ω Ic= 40 mA 40 Ic = = 0.2 mA Ib = Hfe 200 Ibsat = Ib∗G = 0.2∗10 =2 mA Vcc −Vbe 12− 0.7 = Ib = Rb Rb 11.3 V =5.6 k Ω Rb= 2 ma 1ista de materiales 9 •
: Proto'oard
2N3904
Rc=
Ib =
12−1.5 10 10
200
Rc=
=1
= 0.05
12− 0.7 0.05
kΩ
mA K Ω
= 226
τ =0.7∗ Rc τ =0.7∗226= 0.15 seg
1ista de materiales9 • • • • •
: Proto'oard : Resistencia >> : Resistencia : H : led ro+o : Transistor >NKQ
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: osciloscopio : 5olt4metro 0uente de :> 5 : interruptor Capacitos :u)
Q
%ircuito con temporizador. En este circuito se utili$o un capacitor para apro3ec=a su propiedad de tiempo de car2a " descar2a " se lo2ro tener un retardo en el encendido del led
XSC1
Tektronix
P
1 2 3 4
T
G
R"2 226kΩ
1kΩ R!1
Pero en este circuito se o'ser3o %ue as4 como el led tiene un tiempo de retardo para encenderse& tam'in 3a a demora en apa2arse esto se de'e al tiempo de descar2a del capacitor
J2 V4 12 V
LED2 Q3 !1 100#$
•
2N3904
Fig. ( %iagraa del circuito con sus valore y cone)i*n del osciloscopio.
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>. %'%1+%&'E#. Las re2iones de corte " saturaci!n del transistor son mu" importantes a la =ora de comandar o contralar otros elementos Al calcular la corriente de 'ase a partir de la corriente de colector no se ase2ura %ue el transistor tra'a+e en la $ona de saturaci!n por esto es importante multiplicar la corriente de 'ase por la 2arant4a Utili$ar un capacitor como tempori$ador tiene el incon3eniente de %ue tam'in demora en descar2arse esto se puede solucionar colocando una resistencia de descar2a acti3ada por el mismo interruptor
Fig. + ,iulaci*n del circuito con utili'ando osciloscopio.
>&. &1&8/&. &>. E#+1T*#.
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%ircuito con corte y saturación. Para lo2ra el la re2i!n de corte se coloco un interruptor %ue impide el paso de 3olta+e es decir 5' Se lo2ro conse2uir %ue el capacitor )uncione como un interruptor %ue acti3a el rel La multiplicar la corriente por la 2arant4a permite %ue el transistor tra'a+e el la re2i!n de saturaci!n
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TTP*//9991ONOGRA0IAS CO1/TRA6AVOS::/TRANS /TRANSST1L
- -C/R0N1C / -4R5 %- C 1RC61/4, 7 R48-R/ . 849-,/%.: TTP*//ELECTRONICA519ORDPRESSCO1/TAG/TRANS ISTOR HTTP://ENCICLOPEDIA.US.ES/INDEX.PHP/TRANSISTOR
