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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Facultad de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Telecomunicaciones

Laboratorio de Circuitos electrónicos I Experiencia N°4 Informe Previo

Alumnos: Sandoval prado Alex Jean Frank

Escuela: Ingeniería de Telecomunicaciones

Profesor: Alva Saldaña, Victor

I.

INFORME PREVIO

15190087

Circuitos Electrónicos I UNMSM

Informe Previo

1. Indicar y explicar cada una de las especificaciones de funcionamiento de un transistor bipolar. Composición del transistor El transistor es un dispositivo de tres terminales, a diferencia del diodo que solo tiene dos terminales. El transistor consiste en dos terminales del material de tipo P y uno de tipo N (transistores PNP) o dos terminales del material de tipo N y uno de tipo P (transistores NPN), como muestra la figura 1.1.

Figura 1.1

Las tres capas o secciones diferentes se identifican como EMISOR, BASE Y COLECTOR. El emisor, capa de tamaño medio con altos niveles de dopaje diseñado para emitir portadores, electrones (NPN) o huecos (PNP), al colector por medio de la base. La base, con una contaminación baja al igual que el tamaño de su capa, diseñada para dejar pasar los portadores que inyecta el emisor hacia el colector. El colector, capa grande con niveles de dopaje medios, diseñada para colectar o recibir los portadores. Operación del transistor Una explicación sencilla pero efectiva de la operación de un transistor npn se lleva a cabo utilizando la técnica del diagrama de barrera de potencial de la figura 1.2. Este método ilustra de manera simplificada la operación básica de un transistor bipolar. Cuando la unión base – emisor se polariza en directo y la unión base – colector en inverso, los electrones que dejan el material N del emisor sólo ven una barrera de potencial pequeña en la unión np. Como la barrera de potencial es pequeña, muchos de los electrones tienen la suficiente energía para llegar al tope de ella. Una vez en el tope, los electrones se mueven fácilmente a través del material P (base) a la unión pn (base-colector).

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Circuitos Electrónicos I UNMSM

Informe Previo

Figura 1.2

Cuando se acercan a esta unión, los electrones se encuentran bajo la influencia de la fuente de tensión positiva y se mueven con mucha rapidez conforme descienden en la barrera de potencial. Si se reduce la polarización en directa de la unión base – emisor, aumenta la altura de la barrera de potencial. A los electrones que dejan el emisor les será más difícil alcanzar el tope. Los electrones que lo alcanzan son aquellos con mayor cantidad de energía, y los que alcanzaran el colector. Por tanto, una reducción en la polarización en directo provoca que la corriente a través del transistor se reduzca en forma considerable. Por otra parte, al incrementar la polarización en directo de la unión base – emisor reduce la carrera de potencial y se permite el flujo de un mayor número de electrones a través del transistor. El nombre de transistor bipolar se debe a que en el funcionamiento del transistor existen dos corrientes, la de portadores mayoritarios y minoritario, ya que se polariza en directa la entrada y en inversa la salida, este es el motivo por el cual se llama bipolar.

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Circuitos Electrónicos I UNMSM

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2. De los manuales, obtener los datos de los transistores bipolares: 2N3904, AC127, 25C784, TR59 Y 2N2222.

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Circuitos Electrónicos I UNMSM AC127

Material: Ge Polaridad de transistor: NPN ESPECIFICACIONES MÁXIMAS Disipación total del dispositivo (Pc): 0.34 Tensión colector-base (Vcb): 32 Tensión colector-emisor (Vce): 12 Tensión emisor-base (Veb): 10 Corriente del colector DC máxima (Ic): 0.5 Temperatura operativa máxima (Tj), °C: 90 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Producto de corriente -- ganancia — ancho de banda (ft): 1.5 Capacitancia de salida (Cc), pF: 140 Ganancia de corriente continua (Hfe): 50

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Circuitos Electrónicos I UNMSM

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3. Determinar el punto de operación del circuito del experimento. Entonces el voltaje de salida será la suma de los voltajes de C1 y C2. De los manuales tenemos para el transistor 2N3904 (NPN-Si): 

Por ser de Silicio:

(VBE Activa) 𝑉𝐵𝐸 = 0,6𝑣



Ganancia de corriente: (β) 𝛽 = 200

TABLA 2. Valores(R1=56KΩ) Ic (mA) Teóricos 9.281

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Ib (μA) 46.405

Β 200

Vce (v) 0,677

Vbe (v) 0.6

Ve (v) 2.052

Circuitos Electrónicos I UNMSM 

Informe Previo

del circuito equivalente hallamos Rb y Vbb

𝑽𝒃𝒃 =

𝑽𝒄𝒄 × 𝑹𝟐 12 × 22𝑘 = = 3.385𝑣 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 56𝑘 + 22𝑘

𝑹𝒃 =

𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 56𝑘 × 22𝑘 = = 15.795𝑘Ω 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 56𝑘 + 22𝑘



hallar Ib (analizando la entrada )

𝑰𝒃 =

𝑽 − 𝑽𝑩𝑬 3.385 − 0.6 = = 46.405µ𝐴 𝑹𝒃 + (𝜷 + 𝟏)𝑹𝒆 15.795𝑘 + (200 + 1)220



hallar Ic

𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝜷 = 46.576µ × 200 = 9.281𝑚𝐴 

hallar Ve (𝑰𝑬 ≅ 𝑰𝑪 )

𝑽𝒆 = (𝑰𝑪 + 𝑰𝒃 )𝑹𝒆 = (9.315𝑚)220 = 2.052𝑣 

hallara VCE (Analizando la salida )

𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝒄𝒄 − 𝑰𝒄 (𝑹𝒄 + 𝑹𝒆 ) = 12 − 9.281𝑚(1000 + 220) = 0.677𝑣

TABLA 3. Valores(R1=68KΩ) Teóricos



Ic (mA) 7.669

Ib (μA) 38.345

Vce (v.) 1.696

Vbe (v.) 0.6

del circuito equivalente hallamos Rb y Vbb

𝑽𝒃𝒃 =

𝑽𝒄𝒄 × 𝑹𝟐 12 × 22𝑘 = = 2.933𝑣 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 68𝑘 + 22𝑘

𝑹𝒃 =

𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 68𝑘 × 22𝑘 = = 16.622𝑘Ω 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 68𝑘 + 22𝑘



hallar Ib (analizando la entrada ) 𝑰𝒃 =



β 200

𝑽 − 𝑽𝑩𝑬 2.933 − 0.6 = = 38.345µ𝐴 𝑹𝒃 + (𝜷 + 𝟏)𝑹𝒆 16.622𝑘 + (200 + 1)220

hallar Ic 𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝜷 = 38.345µ × 200 = 7.669𝑚𝐴

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Ve (v.) 2.052

Circuitos Electrónicos I UNMSM 

Informe Previo

hallar Ve

𝑽𝒆 = (𝑰𝑪 + 𝑰𝒃 )𝑹𝒆 = (7.669𝑚 + 38.345𝜇)220 = 2.052𝑣



hallara VCE (Analizando la salida ) 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝒄𝒄 − 𝑰𝒄 (𝑹𝒄 + 𝑹𝒆 ) = 12 − 9.281𝑚(1000 + 220) = 1.696𝑣

TABLA Nº05  Para P=100 kΩ y 𝑹𝒆 = 𝟎 Al estar unidas en serie las resistencias R1 y P1, hallaremos su resistencia equivalente: 𝑅1′ = 𝑅1 + 𝑃1 → 𝑅1′ = 56𝐾 + 100𝑘 → 𝑹′𝟏 = 𝟏𝟓𝟔𝑲𝜴 Hallando los siguientes valores: 𝑽𝒃𝒃 =

𝑹𝒃 =

𝑰𝒃 =

𝑽𝒄𝒄 × 𝑹𝟐 12 × 22𝑘 = = 1.483𝑣 ′ 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 156𝑘 + 22𝑘

𝑹′𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹′𝟏

+ 𝑹𝟐

=

156𝑘 × 22𝑘 = 19.281𝑘Ω 156𝑘 + 22𝑘

𝑽 − 𝑽𝑩𝑬 1.483 − 0.6 = = 45.796µ𝐴 𝑹𝒃 19.281𝑘

𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝜷 = 45.796µ × 200 = 9.159𝑚𝐴 𝑽𝒄 = 𝑽𝒄𝒄 − 𝑰𝒄 (𝑹𝒄 ) = 12 − 9.159𝑚(1000) = 2.841𝑣  Para P=250 kΩ y 𝑹𝒆 = 𝟎 Al estar unidas en serie las resistencias R1 y P1, hallaremos su resistencia equivalente: 𝑅1′ = 𝑅1 + 𝑃1 → 𝑅1′ = 56𝐾 + 250𝑘 → 𝑹′𝟏 = 𝟑𝟎𝟔𝑲𝜴 Hallando los siguientes valores: 𝑽𝒃𝒃 =

𝑽𝒄𝒄 × 𝑹𝟐 12 × 22𝑘 = = 0.805𝑣 ′ 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 306𝑘 + 22𝑘

𝑹𝒃 =

𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 306𝑘 × 22𝑘 = = 20.524𝑘Ω 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 306𝑘 + 22𝑘

𝑰𝒃 =

𝑽𝒃𝒃 − 𝑽𝑩𝑬 0.805 − 0.6 = = 9.988µ𝐴 𝑹𝒃 20.524𝑘

𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝜷 = 9.988µ × 200 = 1.998𝑚𝐴 𝑽𝒄 = 𝑽𝒄𝒄 − 𝑰𝒄 (𝑹𝒄 ) = 12 − 1.998𝑚(1000) = 10.002𝑣 [Escriba texto]

Circuitos Electrónicos I UNMSM

Informe Previo

 Para P=500 kΩ y 𝑹𝒆 = 𝟎 Al estar unidas en serie las resistencias R1 y P1, hallaremos su resistencia equivalente: 𝑅1′ = 𝑅1 + 𝑃1 → 𝑅1′ = 56𝐾 + 500𝑘 → 𝑹′𝟏 = 𝟓𝟓𝟔𝑲𝜴 Hallando los siguientes valores: 𝑽𝒃𝒃 =

𝑽𝒄𝒄 × 𝑹𝟐 12 × 22𝑘 = = 0.457𝑣 ′ 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 556𝑘 + 22𝑘

𝑹𝒃 =

𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 556𝑘 × 22𝑘 = = 21.163𝑘Ω 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 556𝑘 + 22𝑘

𝑰𝒃 =

𝑽𝒃𝒃 − 𝑽𝑩𝑬 0.457 − 0 = = 21.594µ𝐴 𝑹𝒃 21.163𝑘

𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝜷 = 21.594µ × 200 = 4.319𝑚𝐴 𝑽𝒄 = 𝑽𝒄𝒄 − 𝑰𝒄 (𝑹𝒄 ) = 12 − 4.319𝑚(1000) = 7.681𝑣

 Para P= 1MΩ y 𝑹𝒆 = 𝟎 Al estar unidas en serie las resistencias R1 y P1, hallaremos su resistencia equivalente: 𝑅1′ = 𝑅1 + 𝑃1 → 𝑅1′ = 56𝐾 + 1000𝑘 → 𝑹′𝟏 = 𝟏𝟎𝟓𝟔𝑲𝜴 Hallando los siguientes valores: 𝑽𝒃𝒃 =

𝑽𝒄𝒄 × 𝑹𝟐 12 × 22𝑘 = = 0.2449𝑣 ′ 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 1056𝑘 + 22𝑘

𝑹𝒃 =

𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 1056𝑘 × 22𝑘 = = 21.551𝑘Ω 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 1056𝑘 + 22𝑘

𝑰𝒃 =

𝑽𝒃𝒃 − 𝑽𝑩𝑬 0.2449 − 0 = = 11.364µ𝐴 𝑹𝒃 21.551𝑘

𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝜷 = 11.364µ × 200 = 2.273𝑚𝐴 𝑽𝒄 = 𝑽𝒄𝒄 − 𝑰𝒄 (𝑹𝒄 ) = 12 − 2.273𝑚(1000) = 9.727𝑣

TABLA Nº 05 P1 Ic(mA) Ib(µA) Vc

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100kΩ 9.159 45.796 2.841𝑣

250kΩ 1.998 9.988 10.002𝑣

500kΩ 4.319 21.594 7.681𝑣

1MΩ 2.273 11.364 9.727𝑣

Circuitos Electrónicos I UNMSM

II.

Bibliografía  Teoría de circuitos electrónicos – Boylestad  Principios de electrónica – Albert Malvino  http://www.datasheetcatalog.com/

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