Ejercicios Resueltos de Dispositivos Electrónicos I Examen Final de Septiembre d dee 2000 - Ejercicio 3 - Apartado (a)
1
Enunciado
Hallar el punto de trabajo del transistor T 1 V CE 1 I C SAL del circuito de la Figura 1, justificando los resultados. C 1 y la tensión U SAL Datos: RC 1k Ω R E 3 3k Ω R B 200k Ω, y para el transistor T 1 : β1 150 V CEsat 0 22V V BEon V BEsat 0 7V .
+24V
RC
RB
USAL
T
1
R
E
Figura 1: Circuito del Enunciado
Solución: En este caso no se sabe en que zona de trabajo está el transistor. Lo mas lógico, debido al circuito de polarización, es suponer que está en zona lineal o en saturación. Escojamos zona lineal y comprobemoslo. De la malla formada por la alimentación, la resistencia de base R B la union base emis emisor or del transis transistor tor y la resisten resistencia cia de emisor R E podemos ecuacionar (1) 24V I B R B V BE I E R E
como suponemos zona activa la ecuación pasa a ser I B R B V BEon I B β1 1 R E
(2)
I B R B β1 1 R E V BEon
(3)
24V
despejando y resolviendo I B
24V V BEon R B β1 1 R E
24V 07V 33 37 µA 200k Ω 150 1 3 3k Ω
(4)
Del funcionamiento funcionamiento del transist transistor or en zona lineal I C B 150 33 37 µA 5 00mA C β1 I
1
Resuelto por el Prof. Andrés A. Nogueiras Meléndez,
[email protected], 2000
1
(5)
I E β1 1 I B 151 33 37 µA 5 04mA
V CE
24V RC I C C R E I E
(7)
24V 1k Ω 5mA 3 3k Ω 5 04mA
2 37V
(6)
(8)
(9)
Finalmente la tensión U SSAL AL es U SSAL AL
V CE I E R E
2 37V 3 3k Ω 5 04mA
19V
El punto de trabajo del transistor es V CE CEsat 0 22V e I C C 5mA, que está dentro de la zona lineal. CE 2 37V V
Comprobaciones Para quienes que hayan elegido comprobar otros estados del circuito (transistor en corte o saturación) esta sección puede ser de ayuda. Todas las suposiciones que se hacen pueden parecer correctas o incorrectas, pero los resultados numéricos que se obtienen contradicen las suposiciones y son los que validan las mismas. La suposición del transistor en corte no es correcta, pues si asi fuera las corrientes por el transistor serian nulas. Si la corriente de base del transistor es nula, la tensión que soporta la unión base emisor es de 24V, lo cual haría que la misma
estuviese lo que implica que de puede corriente a través de ella y de las resistencias de base R B y emisor polarizada claramente contradice el estado cortecircular del transistor. R E , lo quedirectamente, Supongamos que el transistor está en saturación. Esto implica que
V CE V CEsat 0 22V
y consecuentemente V CBsat V CEsat V BEsat 0 22V 0 7V
0 48V
Al estar en saturación saturación,, las corrie corrientes ntes de colector y emiso emisorr no son ya proporciona proporcionales les a la corrie corriente nte de base. Desp Desprecia reciando ndo I B B frente a I C C e I E tenemos que I Csat Esat Csat I
ys
24V RC R E I Csat Csat V CEsat
operando y despejando 24 0 22V
Csat
Esat
I
1 3 3 k Ω 5 53mA
I
Cerrando la malla superior I Bsat R B V CBsat I Csat Csat RC
y despejando I Bsat
V CBsat I Csat Csat RC
R B
0 48V 5 53mA 1k Ω 200k Ω
25 25 µA
Para que el transistor esté en saturación es necesario un valor mínimo de corriente de base I Bsat Bsat min , que debe ser superior al necesario para que circule la corriente de colector en zona lineal
I Bsat min
I Csat Csat
5 53mA 150
β1
36 87 µA
como I Bsat 25 25 µA I Bsat min 36 87 µA
la suposición del transistor en saturación es errónea.
2
