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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA PREVIO DE LABORATORIO DE ELECTRÒNICA INDUSTRIAL Nº:02 AMPLIFICADOR BASICO A TRANSISTOR

INTEGRANTE: 

NIETO JOAQUIN, Cristian Wilmer

20130468G

CÓDIGO DE CURSO Y SECCIÓN: ML837-A

PROFESOR: 

Ing. HUAMANI HUAMANI, EDILBERTO

MARCO TEORICO

“UNI, ciencia y tecnología al servicio del país”

Sería imposible entender la evolución de la electrónica digital en general, y de la informáctica en particular sin una buena comprensión de lo que es, y lo que ha aportado el transistor a estas ciencias. El transistor vino a reemplazar a un dispositivo denominado tubo de vacío (los tubos de vacío aún se emplean en electrónica de potencia, cuando son necesarías elevadísimas ganancias, por ejemplo en amplificadores para trasmisión vía satélite) con las siguientes ventajas: 

Su consumo de corriente es mucho menor con lo que también es menor su producción de calor.



Su tamaño es también mucho menor. Un transistor puede tener el tamaño de una lenteja mientras que un tubo de vacío tiene un tamaño mayor que el de un cartucho de escopeta de caza. Esto permite una drástica reducción de tamaño.



Mientras que las tensiones de alimentación de los tubos estaban alrededor de los 300 voltios las de los transistores vienen a ser de 10 voltios con lo que los demás elementos de circuito también pueden ser de menor tamaño al tener que disipar mucho menos calor y soportar tensiones mucho menores.

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El transistor es un elemento constituido fundamentalmente por silicio o germanio. Su vida media es prácticamente ilimitada y en cualquier caso muy superior a la del tubo de vacío.

Como podemos ver el simple hecho de pasar del tubo de vacío al transistor supone un gran paso en cuanto a reducción de tamaño y consumo y aumento de fiabilidad. Es necesario destacar que el desarrollo del transistor se apoya en múltiples disciplinas científicas que abarcan la química, la física y la ingeniería de materiales entre otras. El Transistor Bipolar Un transistor bipolar está formado por dos uniones pn en contraposición. Físicamente, el transistor está consitutído por tres regiones semiconductoras denominadas emisor, base y colector. Existen 2 tipos de transistores bipolares, los denominados NPN y PNP:

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Transistores Bipolares npn y pnp. A partir de este punto nos centramos en el estudio de los transistores bipolares NPN, siendo el comportamiento de los transistores PNP totalmente análgolo. El emisor en un transistor NPN es la zona semiconductora más fuertemente dopada con donadores de electrones, siendo su ancho intermedio entre el de la base y el colector. Su función es la de emitir electrones a la base. La base es la zona más estrecha y se encuentra débilmente dopada con aceptores de electrones. El colector es la zona más ancha, y se encuentra dopado con donadores de electrones en cantidad intermedia entre el emisor y la base. Condiciones de funcionamiento Las condiciones normales de funcionamiento de un transistor NPN se dan cuando el diodo B-E se encuentra polarizado en directa y el diodo B-C se encuentra polarizado en inversa. En esta situación gran parte de los electrones que fluyen del emisor a la base consiguen atravesar ésta, debido a su poco grosor y débil dopado, y llegar al colector. El transistor posee tres zonas de funcionamiento: 1. Zona de saturación: El diodo colector está polarizado directamente y es transistor se comporta como una pequeña resistencia. En esta zona un aumento adicionar de la corriente de base no provoca un aumento de la corriente de colector, ésta depende exclusivamente de la tensión entre emisor y colector. El transistor se asemeja en su circuito emisor-colector a un interruptor cerrado. 2. Zona activa: En este intervalo el transistor se comporta como una fuente de corriente , determinada por la corriente de base. A pequeños aumentos de la

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corriente de base corresponden grandes aumentos de la corriente de colector, de forma casi independiente de la tension entre emisor y colector. Para trabajar en esta zona el diodo B-E ha de estar polarizado en directa, mientra que el diodo B-C, ha de estar polarizado en inversa. 3. Zona de corte: El hecho de hacer nula la corriente de base, es equivalente a mantener el circuito base emisor abierto, en estas circunstancias la corriente de colector es prácticamente nula y por ello se puede considerar el transistor en su circuito C-E como un interruptor abierto.

REGION DE SATURACION Supongamos que tenemos un transistor polarizado en la RAN según el circuito de la Figura 7). En la tabla de resultados del ejemplo 2 queda claro que según aumenta la tensión EB (o bien la corriente IB) el valor absoluto de la tensión VBC disminuye. Llegará un momento en el que, si IB crece lo suficiente VBC cambiará de signo y pasará a ser positiva. En ese instante, la unión BC dejará de estar polarizada en inversa, y entrará en polarización directa. La consecuencia es que el colector pierde su capacidad de recolectar electrones, y la corriente IC resulta ser inferior al valor IB.

Figura 14: Transistor BJT polarizado en la región de saturación Por otra parte, según se muestra en la Figura 14, al estar las dos uniones polarizadas en directa, la tensión entre el colector y el emisor en saturación será: VCE SAT = VBE ON - VBC ON Si los diodos BE y BC fueran idénticos, la tensión de conducción de ambos sería prácticamente igual, y entonces la tensión VCE SAT sería nula. Sin embargo, tal y como se ha comentado anteriormente, el colector y el emisor se fabrican con 3

distintas características. Normalmente la tensión V BE ON es aproximadamente igual a 0,7 V, mientras que VBC ON se sitúa en torno a los 0,5 V. Ello conlleva una tensión cercana a 0,2 V. Dado que la tensión de codo de los diodos permanece prácticamente constante para las corrientes de operación habituales, la tensión V CE SAT es también independiente de las corrientes I B ó IC. Con ello el transistor pierde su capacidad de gobierno sobre la corriente de colector, que será controlada únicamente por el circuito externo. Análogamente al resto de regiones de funcionamiento, también puede hallarse un modelo simplificado para realizar cálculos con un transistor polarizado en la región de saturación:

Figura 15. Modelo simplificado del BJT en saturación. Como puede observarse, en este modelo se toma la tensión V CE SAT nula, pero podría considerarse cualquier valor sin más que incluir una fuente de tensión independiente del valor deseado entre el colector y el emisor. CARACTERISTICA VBE-IB La función que liga VBE con IB es la característica de un diodo, y puede aplicarse todo lo dicho cuando se estudió aquél.

Figura 17: Característica IB-VBE. La curva representada en la Figura 17 sigue la

expresión:

CARACTERISTICA VCE-IC Según lo explicado hasta ahora, la característica V CE - IC debería ser la siguiente:

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Figura 18: Característica VCE -IC ideal. Idealmente, en la RAN la corriente de colector depende exclusivamente de la de base, a través de la relación . Por lo tanto, en el plano - , la representación estará formada por rectas horizontales (independientes de V CE) para los diversos valores de IB (en este caso se ha representado el ejemplo para

). Evidentemente, no se dibujan más que unos valores de I B para no

emborronar el gráfico. Para , la corriente de colector también debe ser nula. La región de corte está representada por el eje de abscisas. Por contra, para el transistor entra en saturación, luego esta región queda representada por el eje de ordenadas. Hasta aquí se presenta la característica ideal, pero como era de esperar, la realidad es un poco más compleja (Figura 19):

Figura 19: Característica

-

real.

Las diferencias son claras: 

En la RAN la corriente de colector no es totalmente independiente de la tensión colector-emisor. Para valores altos de la corriente cobra importancia la resistencia interna del transistor.

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

La región de saturación no aparece bruscamente para , sino que hay una transición gradual. Típicamente se suele considerar una tensión de saturación comprendida entre 0,1 V y 0,3 V.

SIMULACION DE LOS EXPERIMENTOS ANALISIS EN DC – PUNTO DE OPERACIÒN CIRCUITO 01

CIRCUITO 02

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VCE=0.5*VCC

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ANALISIS EN AC – GANANCIA DE TENSION

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