• Author / Uploaded
• Javier Pacheco

Citation preview

Págin a:1/1 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍAS DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES LABORATORIO DE DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS ELECTRÓNICOS Tema: TRANSISTOR BJT

Apellidos y Nombres:

Jefe de Prácticas: Ing. Juan Carlos Cuadros Código: Semestr e: Grupo:

Lab. Nº:

4 B

FE C H A: 0 1

01/10/2020

OBJETIVOS ✓ Determinar los parámetros eléctricos de conductividad de un transistor. ✓ Determinar las características físicas y eléctricas de un transistor BJT ✓ Analizar las características de transistores BJT ✓ Calcular la curva de los transistores BJT

MARCO TEÓRICO TRANSISTOR BIPOLAR El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. 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 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 se llama b (beta) y es un dato propio de cada transistor. Entonces: • Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificación) por Ib (corriente que pasa por la patilla base). • Ic = β * Ib

• Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, sólo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de él, o viceversa.

Según la fórmula anterior 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.

En el segundo gráfico las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poder entender que a más corriente la curva es más alta.

Regiones operativas del transistor Región de corte: Un transistor esta en corte cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0) En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0) Región de saturación: Un transistor está saturado cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = I máxima)

En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector β veces más grande. (recordar que Ic = β * Ib) Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador.

EQUIPO Y MATERIALES: ✓ Protoboard ✓ Resistencias ✓ Potenciómetro ✓ Transistor

330KΩ, 1KΩ, 4.7KΩ, 100Ω 1MΩ, 5KΩ, 5MΩ, 10KΩ BC548 (equivalente) 2N3904 (equivalente)

✓ Miliamperímetro DC ✓ Voltímetro DC ✓ Fuente DC PROCEDIMIENTO PARTE 1: Identificación del transistor Identifique los terminales del transistor BJT

Seleccione la escala de prueba de Diodos en el DMM Conectar los terminales del DMM con el transistor de acuerdo a la tabla 1. Registrar la lectura del DMM. Terminal rojo (+) 1 2 1 3 2 3

Terminal negro (-)

Lectura del DMM

2 1 3 1 3 2

0.720 Sin lectura Sin lectura Sin lectura 0.718 Sin lectura

Identificar las características del Transistor en la siguiente tabla Terminal Base Terminal Colector Terminal Emisor Tipo de transistor

3 2 1 NPN

Material del transistor

Silicio

PARTE 2:

1. Mediante el multímetro, obtenga las siguientes características del transistor: deducción del tipo de transistor (NPN o PNP en los BJT), configuración de cada patilla y β (hFE). 2. Para ello, encontrar cuál es la situación de los diodos y su polaridad. Una vez conocida la correspondencia de cada patilla, colocar adecuadamente en el multímetro para medir β en el caso de un BJT. De esta forma se puede deducir si se trata de un PNP, de un NPN si son BJTs.

3. Utilizando la hoja de datos analizar las siguientes características del transistor: tipo de transistor, configuración de cada patilla, potencia máxima, VCE máxima, IC máxima, β (hFE) y frecuencia de corte. Transistor NPN BC548 -

1: Emisor 2: Colector 3: Base Potencia total máxima: 500 Mw VCE máxima: 30 V IC máxima: 100 Ma HFE: 220 – 450 Frecuencia de corte: (150 - 300) MHz

4. En el circuito, se requiere ajustar Rb2 de tal manera que IB alcance los 25uA. A continuación, se varía Rc2 de forma de VCE sea 0V, 0.5V, 1V y 1.5 V midiendo en los distintos casos la corriente IC.

VCE(V) 0.05 0.6 1.25 1.9

IC(mA) 1.48 7.58 7.64 7.71

IC vs VCE

5. Grafique Vce vs Ic.

7.58

7.64

7.71

0.6

Colum na2 1.25

1.9

1.48 0.05

6. Obtener las lecturas de VCE, IB, e IC empleando el multímetro, repitiendo el proceso para IB igual a 50uA, 75uA y 125uA. Grafique Vce vs Ic para cada caso. Ib = 25μA Ib = 50μA Ib = 75μA Ib = 125μA

Ic (mA) Ic (mA) Ic (mA) Ic (mA)

Vce = 0 V 1.48 1.48 1.48 1.48

Vce = 0.5 V 7.58 16 19 35.8

Vce = 1 V 7.64 16.2 19.9 36

Vce = 1.5 V 7.71 16.4 20.1 36.5

Chart Title 40 35 30 25 20 15 10 5 0

0

0.5 25uA

1 50uA2

75uA3

1.5 125uA

PARTE 3: Características del Colector 1. Construya el circuito de la fig 2.

2. Fijar el voltaje VRB a 3.3V variando el potenciómetro de 1M. Esto fijará IB = VRB/RB a 10uA como se indica en la Tabla 4. 3. Luego fijar VCE a 2V variando el potenciómetro de 5K como se indica en la primera línea de la Tabla 4. 4. Registre el voltaje VRC y VBE en la Tabla 4.

5. Variar el potenciómetro de 5K parta incrementar VCE de 2 V hasta los valores que aparecen en la Tabla 3. Notar que IB es mantenida a 10uA en los diferentes niveles de VCE. 6. Para cada valor de VCE mida y registre VRC y VBE. Use la escala de mV para VBE. 7. Repita los pasos B hasta F para todos los valores indicados en la Tabla 3. Cada valor de VRB establecerá un nivel diferente de IB para la secuencia de valores de VCE. 8. Después de haber obtenido todos los datos, calcule el valor de IC = VRC / RC y el valor de IE = Ic + IB. Use los valores medidos de Rc. 9. Usando los datos de la Tabla 3, dibuje la curva característica del transistor en la fig. 3 La curva es IC vs. VCE para los diferentes valores de IB Seleccionar una escala adecuada para Ic e indique cada valor de IB.

VRB (V) (medido)

IB (μA) (calculado)

VCE (V) (medido)

VRC (V) (medido)

IC (mA) (calculado )

VBE (V) (medido)

3.3

10

2

3.3

10

4

3.3

10

6

3.3

10

8

3.3

10

10

3.3

10

12

3.3

10

14

3.3

10

16

6.6

20

2

6.6

20

4

6.6

20

6

6.6

20

8

6.6

20

10

6.6

20

12

6.6

20

14

9.9

30

2

9.9

30

4

9.9

30

6

9.9

30

8

9.9

30

10

13.2

40

2

13.2

40

4

13.2

40

6

13.2

40

8

16.5

50

2

16.5

50

4

16.5

50

6

16.5

50

8

1.39 1.42 1.46 1.50 1.53 1.57 1.61 1.65 3.10 3.19 3.27 3.35 3.44 3.51 3.59 4.71 4.83 4.95 5.07 5.20 6.45 6.61 6.77 6.94 8.13 8.35 8.59 8.87

1.39 1.42 1.46 1.50 1.53 1.57 1.61 1.65 3.10 3.19 3.27 3.35 3.44 3.51 3.59 4.71 4.83 4.95 5.07 5.20 6.45 6.61 6.77 6.94 8.13 8.35 8.59 8.87

0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 0.71 0.71 0.71 0.71 0.71 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72

IE (mA) (calculado)

α (calculado)

β (calculado)

1,4 1,43 1,47 1,51 1,54 1,58 1,62 1,66 3,12 3,21 3,29 3,37 3,46 3,53 3,61 4,74 4,86 4,98 5,1 5,23 6,49 6,65 6,81 6,98 8,18 8,4 8,64 8,92

0,9929 0,9930 0,9932 0,9934 0,9935 0,9937 0,9938 0,9940 0,9936 0,9938 0,9939 0,9941 0,9942 0,9943 0,9945 0,9937 0,9938 0,9940 0,9941 0,9943 0,9938 0,9940 0,9941 0,9943 0,9939 0,9940 0,9942 0,9944

139 142 146 150 153 157 161 165 155 159,5 163,5 167,5 172 175,5 179,5 157 161 165 169 173,33 161,25 165,25 169,25 173,5 162,6 167 171,8 177,4

Variación de α y

Para cada línea de la Tabla 4 Calcule los niveles correspondientes de α y β usando las siguientes ecuaciones: α = Ic / IE β = Ic / IB

IC (mA) vs VCE (V) 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00

0

2

4 10uA

6

8

20uA

30uA

10 40uA

12

14

16

50uA

CUESTIONARIO FINAL

1 La gráfica Vce vs Ic, ¿qué características tiene?, ¿las intersecciones con el eje ‘x’ i ‘y’ qué representan? En la gráfica IC vs VCE vemos que la corriente IC aumente conforme aumenta el voltaje en VCE, pero dicho aumento se mantiene en valores cercanos teniendo la apariencia de una recta con una pendiente positiva pequeña, y también conforme VCE empieza a tomar valores más altos, los valores de IC empiezan a aumentar, pero con intervalos más pronunciados. 2 ¿Qué diferencias encuentra entre las gráficas para 25, 50, 75 y 125 uA? Mientras mayor se establece el valor de IB los valores de IC empiezan a variar desde valores cada vez mayores y con aumentos cada vez más pronunciados.

3 ¿Cuándo se dice que un transistor está en corte?, ¿se da este caso en la práctica? Se dice que está en corte cuando VCE es 0 V lo que hace IC sea también 0, por ende, no hay flujo de corriente en IC. En caso real si hay una corriente en IC pero es muy pequeña del orden de los micro A. 4 Cuándo se dice que un transistor está en saturación, ¿se logra en la práctica? Se dice que está en saturación cuando VCE toma valores altos, como el valor de la tensión de alimentación VCC, y hace que la corriente IC se eleve a valores grandes, dejando de respetar la linealidad que se establece con el valor de IB, siendo esto desfavorable ya que incluso puede averiar por completo al transistor. 5 Indique la relación entre Ic e Ib que encontró en la práctica. Generalmente IC es mucho mayor que IB, en los circuitos IB está en el orden de los micro A e IC está en el orden de los mili A, a ese factor de incremento se le denomina B o HFE o ganancia del transistor. CONCLUSIONES, OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES -

Se pudo demostrar el comportamiento del transistor, además también de demostrar su curva característica.

-

Se aprendió a distinguir los distintos pines de un transistor haciendo uso del téster en la función de prueba de diodos.

-

Se determinó los parámetros característicos del transistor.

-

Se vio que el incremento de IC con valores no muy altos de VCE presenta comportamientos lineales, a esto se le denomina zonas de trabajo, siendo muy importantes para un funcionamiento estable del transistor.

-

Se pudo ver que el transistor presenta los estados de corte y de saturación.

-

El transistor marco un hito en el desarrollo de la electrónica ya que sus propiedades y miniaturización permitieron aprovecharlo para infinidad de aplicaciones.