UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TRANSISTORES BIPOLARES: ZONA DE OPERACIÓN

-LABORATORIO-

CURSO :

CIRCUITOS ANALÓGICOS I

DOCENTE : ING. GUILLERMO EVANGELISTA ADRIANZÉN

INTEGRANTES :

HERNÁNDEZ SUÁREZ, JORGE ARMANDO. PINEDO LUJÁN, ERIC GERARDO. RODRÍGUEZ DÁVILA, ERICK JESÚS. JARA POLO, JOSE DANIEL.

CICLO : V

SEMESTRE : 2013 10

TRUJILLO – PERÚ

E – 5 TRANSISTORES BIPOLARES: ZONA DE OPERACIÓN.-

1. OBJETIVO: Mostrar al alumno las características de los transistores bipolares en estado de

conmutación, las operaciones en las zonas de corte y saturación así como la identificación de las rectas de carga y punto de operación.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Cuando seleccionamos un transistor tendremos que conocer el tipo de encapsulado, así como el

esquema de identificación de los terminales. También tendremos que conocer una serie de valores

máximos de tensiones, corrientes y potencias que no debemos sobrepasar para no destruir el

dispositivo.

El parámetro de la potencia disipada por el transistor es especialmente crítico con la temperatura, de

modo que esta potencia disminuye a medida que crece el valor de la temperatura, siendo a veces

necesaria la instalación de un radiador o aleta refrigeradora. Todos estos valores críticos los

proporcionan los fabricantes en las hojas de características de los distintos dispositivos. Una forma de

identificar un transistor NPN o PNP es mediante un polímetro: Este dispone de dos orificios para

insertar el transistor, uno para un NPN y otro para el PNP.Para obtener la medida de la ganancia es

necesario insertarlo en su orificio apropiado, con lo que queda determinado si es un NPN o un PNP.

Zonas de funcionamiento del transistor bipolar:

a. ACTIVA DIRECTA: El transistor sólo amplifica en esta zona, y se comporta como una fuente de

corriente constante controlada por la intensidad de base (ganancia de corriente).Este parámetro lo

suele proporcionar el fabricante dándonos un máximo y un mínimo para una corriente de colector

dada (Ic); además de esto, suele presentar una variación acusada con la temperatura y con la corriente

de colector, por lo que en principio no podemos conocer su valor. Algunos polímetros son capaces de

medir este parámetro pero esta medida hay que tomarla solamente como una indicación, ya que el

polímetro mide este parámetro para un valor de corriente de colector distinta a la que circulará por el

BJT una vez en el circuito.

b. SATURACIÓN: En esta zona el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación

(potencia, circuitos digitales, etc.), y lo podemos considerar como un cortocircuito entre el colector y

el emisor.

c. CORTE: el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales,

etc.), y podemos considerar las corrientes que lo atraviesan prácticamente nulas (y en especial Ic).

(*)

3. MATERIALES Y EQUIPO:

COMPONENTES MATERIALES 2 transistores BJT iguales 1 Multímetro 2 R = 1k, 2 R = RB = 47K

2 Fuentes DC variables

R =180K, 56k, 2 x 22k, 15k, 3.3k 2 Cables de fuente y para conexiones 2 C = 47uF Protoboard 2 Diodos LED (*) GARCIA, A. S. (2009). ELECTRONICA DIGITAL. Recuperado el 25 de 04 de 2013, de http://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/edigital/cursoDistancia/transistor.htm

4. PROCEDIMIENTO:

a) Armar el circuito de la Fig. 1 b) Polarizar el dispositivo con V1 = 12 v y medir VC y VB, obteniendo la tabla siguiente:

Vin 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VC 11.99 11,48 9,82 8,26 6,7 5,166 3,821 2,33 1,11 0,365 0,259 V VB 0 0,615 0,649 0,661 0,669 0,676 0,683 0,692 0,699 0,706 0,709 V IC 0.01 0,52 2,18 3,74 5,3 6,834 8,179 9,67 10,89 11,635 11,741 mA IB 66,666 63,25 63,061 62,994 62,95 62,911 62,8722 62,822 62,783 62,744 62,728 uA BETA 0,15 8,221 34,569 59,370 84,193 108,629 130,089 153,926 173,453 185,435 187,174

c) A partir de esta tabla graficar la curva de transferencia de entrada a salida: Vc-vs-Vin. Si es necesario, tomar medidas de puntos intermedios. (Tomar como referencia la Figura 2

B

C

E

Figura 1

Figura 2

Polarización con 2 fuentes

Curvas VC - Vin Astable

Según la referencia de la figura2, observamos q tiene esa tendencia ya que en la parte final de

nuestra curva se ve una tendencia constante.

d) Graficar la curva de trasferencia de corrientes (IC-vs-IB) y el beta de las mismas (BETA-vs-IC)

(Tomar como referencia la Figura 5.)

e) Armar el circuito de la Fig.2 f) Medir las tensiones VC, VE y VB para trazar la recta de carga del circuito, variando R2

R2 56K 47K 22K 15K 3.3K

VB 5,92 5,49 3,65 2,83 0,77 V

VC 6,81 7,17 9,08 9,85 11,6 V

VE 5,26 4,83 2,94 2,14 0,15 V

IC 5,230 4,811 2,987 2,169 0,184 mA

IB 0,026 0,024 0,015 0,011 0,001 uA

ZONA Saturación saturación activa activa corte Analizando el circuito otros datos: VTh = IB(Rth) + IB(RB) + IC(RE) IC=βIB VTh - Vu IB = ---------------------- Rth + (1+β)RE VCE = V2 - IC (RC + RE) Se obtiene:

Vth 6,524 6,000 3,826 2,903 0,787

Rth(k) 25,553 23,500 14,986 11,371 3,083

VCE 1,540 2,379 6,025 7,662 11,633

R2 56K 47K 22K 15K 3.3K

Figura 3

BJT Autopolarizado Astable B

C

E

g) Determinar las corrientes (NO MEDIR CORRIENTES) y graficar la recta de carga en el plano IC-vs-VCE del transistor ensayado. Indicar la ZONA de operación correspondiente. R2=56K

PUNTO DE OPERACIÓN Q = IC=5.230 mA VCE= 1.54 V ZONA DE SATURACION

R2=47K

PUNTO DE OPERACIÓN Q = IC= 4.811mA VCE= 2.379 V ZONA DE SATURACION

R2=22K

PUNTO DE OPERACIÓN Q = IC= 2.987mA VCE= 6.025V ZONA ACTIVA

R2=15K

PUNTO DE OPERACIÓN Q = IC= 2.169mA VCE= 7.662V ZONA ACTIVA

R2=3.3K

PUNTO DE OPERACIÓN Q = IC= 0.184mA VCE= 11.663V ZONA DE CORTE

h) Colocar R2 de 22k y variar esta vez la resistencia RC para obtener (por evaluación) diferentes rectas de carga en DC.

IC VCE ZONA RC=0 2,987 6,75 corte RC=1K 2,987 1,53 activa RC=3,3K 2,987 -10,45 saturacion RC=0K

RC=1K

RC=3.3K

i) Graficar en un mismo plano las diferentes rectas de carga, a colores, indicando las zonas de operación. Adjuntar las fotocopias de los manuales con los datos de los transistores utilizados. Transistor utilizado: BC548

j) Armar el circuito de la Fig.4 y averiguar cuál BJT está en corte y cuál está en saturación

LOS DOS TRANSISTORES BJT’S VAN A ESTAR EN CORTE Y EN SATURACIÓN EL ALGUN MOMENTO, CUANDO EL LED DEL TRANSISTOR SE ENCIENDE ESTA EN SATURACIÓN Y CUANDO SE APAGA ESTA EN CORTE. Q1: LED APAGADO – VCE=9.43V……...CORTE LED ENCENDIDO – VCE=0.072V….SATURACION Q2: LED APAGADO – VCE=10.05V…….CORTE LED ENCENDIDO – VCE=0.081V….SATURACION

47k 47k

Figura 4

Oscilador Astable

Curvas de Beta - IC

5. Conclusiones: - En esta práctica de laboratorio se pudo comprobar la teoría hallando las rectas de

operación, el punto de operación y la zona de operación, lo cual es importante identificar para saber cuál es el comportamiento del transistor y para no excedernos de las capacidades que está diseñado el transistor a utilizar. Teniendo en cuenta también que no todos los transistores tendrán las mismas respuestas por lo que se tendrá que observar en el datasheet de cada dispositivo diferente que usemos.

6. Anexos: - Datasheet NPN BC548 - Simulación Polarización con 2 fuentes. - Simulación BJT Autopolarizado. - Simulación Oscilador Astable.

β

IC mA

Figura 5