Electrónica I - Lab Lección 1.docx

LECCIÓN 4: LAS CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR Luis Alonso Argueta Martínez e-mail: [email protected]

Edil Omar Madrid Alcerro e-mail: [email protected]

RESUMEN: 

En la práctica de laboratorio pasada analizamos el comportamiento de los transistores y sus características. características. La gráfica comprueba el comportamiento del transistor. Analizamos el transistor bipolar ya que este basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el emisor y el colector del mismo, mediante la corriente base. En esencia este se puede considerar como un diodo en directa por el que circula corriente elevada, y un diodo en inversa por el que, en  principio, no debería circular corriente, pero que actúa como una estructura que recoge gran parte de la corriente que circula por emisor-base.

1. PALABRAS CLAVE

los valores obtenidos de corrientes. 1.3 Mediante las gráficas de la familia de curvas características obtenidas, determinar la zona de saturación, activa y de co rte. 1.4 Medir las tensiones y las corriente del transistor

2. MARCO TEÓRICO El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. En ambos casos el dispositivo tiene 3 patillas y son: el emisor, la base y el colector. Ver Figura (1).

1.1 Transistor: Es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentar la corriente y disminuir el voltaje, además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. 1.2 Colector: Es la parte que hace conexión eléctrica a través del ensamblaje del circuito. 1.3 Ganancia: Es una magnitud que expresa la relación entre la amplitud de una señal de salida respecto a la de entrada.

2. INTRODUCCIÓN El transistor bipolar de uniones, conocido también por BJT (siglas de su denominación inglesa Bipolar Junction Transistor), es un dispositivo de tres terminales denominados emisor, base y colector. La propiedad más destacada de este dispositivo es que aproxima una fuente dependiente de corriente: dentro de ciertos márgenes, la corriente en el terminal de colector es controlada por la corriente en el terminal de base. La mayoría de funciones electrónicas se realizan con circuitos que emplean transistores, sean bipolares o de efecto de campo, los cuales son los dispositivos básicos de la electrónica moderna.

3. OBJETIVOS 1.1 Graficar la curva característica de un transistor bipolar, además graficar la familia de curva a través de los valores medidos. 1.2 Calcular el valor de la ganancia a través de

Fig. 1. Transistor NPN Existen dos tipos transistores: el NPN  y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor. El transistor   es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor. El transistor bipolar   es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación. Este factor de amplificación se llama β y   es un dato propio de cada transistor. Entonces:

●

 = Corriente que pasa por la patilla colector.

● ●

●

 =

Corriente que pasa por la patilla base.  = Corriente que pasa por la patilla emisor.   =    ( +  1 ), pero se redondea al mismo valor que , sólo que la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso de sale él, o viceversa.  =  / .

Según la fórmula  =  / las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver Figura (2).

6.3 Ajuste a RV1 para obtener los valores de corriente de base que se indica en la Figura (4). Ibnominal

5-10

16-25

30-50

120-200

Ib- real

9

19

119.3

117.5

VBE (v)

0.506

0.527

0.548

0.579

Fig. 4. Característica de la juntura base- emisor. 6.4 Para cada valor de corriente de base, mida la tensión de base a masa y anote los resultados en la Figura (4). 6.5 Dibuje el gráfico de la corriente de base en función de la tensión de base a emisor, Ver Figura (12).

Fig. 2. Gráfica V vs I del transistor bipolar. En la Figura (2) las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poder entender que a mayor corriente la curva es más alta.

Fig. 12. Ib=f(Vbe)

5. MATERIALES Y EQUIPO ● ● ● ● ●

1 Miliamperímetro de CD. 1 Osciloscopio de dos canales. 1 Computador base PU-2000. 1 Tarjeta de circuito impreso EB-111. 1 Tablero maestro.

GANANCIA DE CORRIENTE 6.6 Arme el circuito de la Figura (5).

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 6.1 Introduzca la tarjeta EB-111 por las guías del PU-2000 hasta el conector. 6.2 Arma el circuito de la Figura (3).

Fig. 5. Ganancia de corriente 6.7 Ajuste la tensión PS-1 a 10v. Observe el voltaje en el canal 2 del osciloscopio. 6.8 Varíe la corriente de base con el potenciómetro RV1 como se indica en la Figura (6).

Ib( 

10

20

30

40

50

0.62

0.60

0.54

0.62

0.62

) Fig. 3. Curva característica de entrada del transistor bipolar.

VCE(

V) IC(m A)



Ib( 

1.93

8

7

5

0

(mA)

3.79

5.96

8.03

9.88

PS1 (v)

6

7

8

9

10

Ic (mA)

2.04

2.05

2.06

2.06

2.07

193

189. 5

198. 7

200. 7

197. 6

60

70

80

90

100

Fig. 8. Ganancia de corriente.

)

CARACTERÍSTICAS DE SALIDA

VCE( V)

0.61 5

0.67 3

0.68 5

0.69 8

0.70 5

IC(m A)

11.8 7

13.8

15.8 5

17.3 1

19.5 6



196. 7

197. 1

198. 1

192. 2

195. 6

6.15 Arme el circuito de la FIgura (9).Ponga al resistor R5 en cc con un puente o con un cable.

Fig. 6. Ganancia de corriente. Fig. 9. Característica de salida.

6.9 Determinamos la corriente de colector con el multímetro. Ver los datos en la Figura (6). 6.10 Calculamos el valor de la ganancia de los resultados anotados en la Figura (6).

EL TRANSISTOR CORRIENTE

COMO

FUENTE

6.16 La corriente de base Ib se mide con un amperímetro conectado entre RV1 y la alimentación de 5v. 6.17 AJuste a RV1 para obtener una corriente de base de 10 microamperios. Quite el amperímetro y puentee la alimentación de 5 v a RV1. 6.18 AJuste la fuente PS-1 a 0.5 v. Conecte el amperímetro en serie con PS-1 y anote la corriente de colector en la FIgura 10.

DE

6.11 Arme el circuito de la figura (7).

Vce (V)

Ib () 10

20

40

80

106

Ic (mA) Fig. 7. El transistor como fuente de corriente. 6.12 Ajuste la tensión de PS-1 a 2 v. Mida este valor en los bornes del computador base. 6.13 Ajuste a RV1 para obtener una corriente de colector de 2 mA. 6.14 Ponga a PS-1 en los valores de la Figura (8) y anote las corrientes de colector. PS1 (v)

Ic

1

1.63|

2

1.95

3

2

4

2.02

5

0.5

1,85

3,82

7,29

14,58

19,94

1

1,86

3,83

7,32

14,83

21,30

2

1,87

3,87

7,39

14,99

21,20

4

1,88

3,91

7,50

15,26

21,90

6

1,90

3,95

7,60

15,50

22,50

8

1,92

3,99

7,68

15,78

22,80

10

1,93

4,02

7,76

16,00

23,30

2.03

Fig. 10. La corriente de colector en función de Vce e Ib. 6.19 Varíe PS-1 a todos los valores de VCE de la figura 10. Para cada tensión anote la corriente de colector. 6.20 Repita el 19 hasta el 23 para corrientes de base de 20, 40, 60, 80 y 1 00 microamperios. 6.21 Grafique la familia de curvas de Ic en función de VCE con Ib como parámetro. (Grafique una curva para cada valor de la corriente). Ver Fïgura (11).

=

 

=190

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS En la práctica realizada, obtuvimos los datos esperados, significa que la práctica fue un éxito. En la gráfica de la familia de curvas para el transistor bipolar podemos observar las zonas marcadas activa, de saturación y de corte. Además visualizar bien el comportamiento de las gráficas. Las cuales tienen una ganancia pero esta llega a un punto en el cual no sobrepasa un margen.

8. CONCLUSIONES 8.1 El transistor bipolar operando en la zona activa, funciona como un amplificador de corriente. 8.2 La corriente pequeña Ib se reproduce en un factor B en Ic. Es decir Ib se amplifica en el mismo factor de crecimiento. 8.3 Al tener una corriente Ib relativamente mayor, logramos apreciar mejor el codo en la curva, debido a que en corrientes bajas, son muy más pequeños los crecimientos. 6.22 Identifique las tres zonas de trabajo en el gráfico.

9. REFERENCIAS 9.1 Transistores bipolar bjp: circuitos y aplicaciones. “frlr.utn.edu.ar” http://www.frlr.utn.edu.ar/archivos/alumnos/ electronica/catedras/20-electronicaaplicada-1/CAPITULO-3-ANEXOJIMENEZ.pdf. 9.2 Los transistores. Aplicaciones y características. [Online]. Available: http://www.reocities.com/Paris/villa/4896/ca pit1/diodjun6.htm [Accessed 5 Diciembre 2014].

6.23 De las curvas, halle la ganancia de corriente de la zona lineal. La ganancia de corriente típica es:

 Así funcionan los transistores”.Available: http://www.asifunciona.com/fisica/af_diodos/af_transistor  es_5.htm [Accessed 23 Enero 2013].