Lab.analogica7 (2)

8/14/2019 Lab.analogica7 (2)

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POLARIZACIN DEL TRANSISTOR BJTSandra Chacha.

Universidad Politcnica Salesiana, Facultad de Ingeniera, Cuenca, Ecuador.

[email protected]

Abstract The practice was t show and study the thecharacteristic of the transistor , and were calculated thedifferent parameters for each circuit of polarization .

I ndex T erms fuente de alimentacin , polarizacin,transistor,

I. OBJETIVOS

A) Obtain the characteristic of the transistor.

B) Design, calculate and verify the operation of thesecircuits BJT transistor biasing obtaining the graphs of thelines and load operating points.

a. Circuit with two power sources.

b. Circuit with one power source.

c.Circuit with a voltage divider

d. Circuits with autSelf bias circuit.

e. Emitter circuit resistance.

f. Design a circuit that has the ability to Move from to of the load line

. II. MARCO TERICO

Transistor: es un dispositivo semiconductor que permite elcontrol y la regulacin de una corriente grande medianteuna seal muy pequea. Un transistor es un componenteque tiene, bsicamente, dos funciones:

*El transistor como interruptor:

El transistor funciona como interruptor cerrado cuandoaplicamos una corriente a la base

El transistor funciona como interruptor abierto cuando NOaplicamos una corriente a la base

* Como un elemento amplificador de seales

Por medio de una pequea corriente aplicada a la base se pueden gobernar otra mucho mas intensa entre colector yemisor Esto significa que pequeas corrientes se puedentransformar en otras mas fuertes

El transistor est compuesto por tres zonas de dopadocomo se ve en la figura:

Fig. 1 (Simbologa de transistor con 3 zonas)

La zona superior es el "Colector", la zona central es la"Base" y la zona inferior es el "Emisor". El Emisor estmuy impurificado, la Base tiene una impurificacin muy baja, mientras que el Colector posee una impurificacinintermedia. En este ejemplo concreto el transistor es undispositivo npn, aunque tambin podra ser un pnp.

Transistor de Unin Bipolar (BJT)

El transistor es un dispositivo semiconductor de tresterminales donde la seal de uno de los terminales controlalas otras dos. Los transistores se utilizan para amplificacinregulacin de potencia y como interruptores. El transistode unin bipolar (BJT) est formado por la unin de dossemiconductores tipo n y uno tipo p, o dos tipo p y uno tipon. Se conoce como transistor bipolar ya que la corriente e
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producida tanto por electrones como por huecos. La figuracontinuacin muestra la construccin de un BJT tipo npn(dos semiconductores tipo n separados por unsemiconductor tipo p) y su correspondiente smboloesquemtico. Los terminales del transistor se identificancomo Colector (C), Emisor (E) y Base (B). La figuraadems muestra un BJT tipo pnp.

Consta de tres cristales semiconductores (usualmente desilicio) unidos entre s. Segn como se coloquen loscristales hay dos tipos bsicos de transistores bipolares.

Fig. 2 (transistor BJT 2N3904 tipo npn identificando base,emisor y colector.)

Fig. 2 (transistor BJT 2N3006 t ipo pnp identificando base,emisor y colector.)

Polarizacin del transistor:

Polarizacin del transistor Se entiende por polarizacin deltransistor las conexiones adecuadas que hay que realizarcon corriente continua para que pueda funcionarcorrectamente. Con la unin PN de la base-emisor polarizada directamente y la unin PN de la base-colector polarizado inversamente. Siempre que la tensin de la baseemisor supere 0,7 V, diremos que el transistor est polarizado, es decir, que funciona correctamente.

*Circuito de polarizacin de Base comn.

En el caso la base es comn a los lados de entrada y salidade la configuracin, adems es usualmente la terminal mscercana o en un potencial de tierra.

Fig. 3 ( Circuito de polarizacin de Base comn.)

En la configuracin de emisor comn las caractersticas dela salida sern una grfica de la corriente de salida(I C ) versus el voltaje de salida(V CE ) para un rango de valores dela corriente de entrada(I B ).

( )

*Circuito de polarizacin con realimentacin de emisor

Este tipo de polarizacin proporciona mayor estabilidad de punto de operacin. El efecto de retroalimentacin radia enel hecho de que si por algunarazn (incremento de porejemplo) Ic incremente , entonces el voltaje en Re aumentalo que a su ves produce decremento en la tensin de R B . SIel voltaje R B disminuye entonces IB disminuye los cualobliga q que Ic se disminuya. En entonces se concluye queIc queda parcialmente balanceado.

Fig. 4( Circuito de polarizacin con realimentacin deemisor .)


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Zonas de funcionamiento del transistor bipolar:

Activa di recta: El transistor slo amplifica en esta zona, yse comporta como una fuente de corriente constantecontrolada por la intensidad de base (ganancia decorriente).Este parmetro lo suele proporcionar elfabricante dandonos un mximo y un mnimo para unacorriente de colector dada (Ic); adems de esto, suele presentar una variacin acusada con la temperatura y con lacorriente de colector, por lo que en principio no podemosconocer su valor. Algunos polmetros son capaces de medireste parmetro pero esta medida hay que tomarla solamentecomo una indicacin, ya que el polmetro mide este parmetro para un valor de corriente de colector distinta ala que circular por el BJT una vez en el circuito.

Saturacin: En esta zona el transistor es utilizado paraaplicaciones de conmutacin (potencia, circuitos digitales,etc.), y lo podemos considerar como un cortocircuito entreel colector y el emisor.

Corte: el transistor es utilizado para aplicaciones deconmutacin (potencia, circuitos digitales, etc.), y podemosconsiderar las corrientes que lo atraviesan prcticamentenulas (y en especial Ic).

Activa inversa: Esta zona se puede considerar comocarente de inters

Fig.9 (Regiones de operacin del transistor BJT)

Modos de funcionamientoSi polarizamos las dos uniones en directa, diremos que eltransistor est trabajando en la zona de saturacin. En elcaso de que la unin de emisor la polaricemos en directa yla unin de colector en inversa, estaremos en la zona activa.Cuando las dos uniones se polarizan en inversa, se dice queel transistor est en la zona de corte. Por ltimo, si la uninde emisor se polariza en inversa y la unin de colector

Unin base-emisor

Unin base-colector

Modo defuncionamiento

Directa Inversa Activa directa

Directa Directa Saturacin

Inversa Inversa CorteInversa Directa Activa inversa

La recta de carga

Los lmites de la recta de carga nos definir una pareja devalores VCE-IC que fijar los posibles puntos que podrocupar el punto de funcionamiento del transistor. Siretomamos la ecuacin de la malla del colector de esta polarizacin, nos queda

Para obtener uno de los extremos de la recta de carga,anulamos la corriente de colector. Entonces se dice que etransistor estar trabajando en corte.

Si anulamos ahora la tensin VCE obtendremos el otroextremo de la recta de carga. En estas circunstancias, eltransistor estar trabajando en saturacin.

Fig.10 (representacin de la recta de carga.)


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Representacin del punto de carga:En la figura se muestra la representacin grfica del puntode trabajo Q de transistor, especificado a travs de tres parmetros: ICQ, IBQ y la VCEQ.Este punto se encuentra localizado dentro de una rectadenominada recta de carga esttica: si Q se encuentra enel lmite superior de la recta el transistor estar saturado,en el lmite inferior en corte y en los puntos intermediosen la regin lineal.Esta recta se obtiene a travs de la ecuacin del circuitoque relaciona la IC con la VCE que, representada en lascurvas caractersticas del transistor de la figuracorresponde a una recta.

Fig. 11 (circuito de polarizacin.)

Fig. 12 (Representacin grfica del punto de trabajo Q.)

III. MATERIALES

-Generador de funciones

-Protoboard

-Fuente de alimentacion

-Cable multipar

-3 transistores (2N3904)

-3 transistores (2N3906)

-1potenciometro 50 k

-Resistencias(510,120,330,680)

- Resistencias (2,5- 470-1-470-220-75-100-100-470-1-39)K

IV. DESARROLLO

1. Obtener la curva caracterstica del tr ansistor.

A) Con el circuito de polarizacin fija con dos fuentesobtener se debe tomar mediciones para 10 valoresdiferentes de VCC y para Vi constante y obtener la curvacaracterstica del transistor IC vs VCE

( ) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12( ) 1,01 2,03 4,0

6

5,1

3

6,1

2

7,1

8

8,2

2

9,2

2

10,

26

12,

35( ) 18,5 24,9 35 41 45,

850 54 58

61,8

69,1

( ) 1.13 1.13 1.13

1.13

1.13

1.13

1.13

1.13

1.13

1.13

( ) 0.69 0.70 0.71

0.71

0.71

0.72

0.72

0.72

730.73

Tabla de mediciones para Vcc variable y Vi constante

B) Realizar las mismas mediciones tomando a Vcc fijo yesta vez variando VI para obtener la grfica VBE vs IB. ( ) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12

( ) 6 10

10.04

10.06

10.07

10.08

10.08

10.09

10.09

10.09

( ) 6.31V

174.7

117.8

105.8

96.7

89.8

84.1

79.5

75.5

69.2

( ) 0,03 0,12

0,32

0,42

0,52

0,62

0,72

0,82

0,91

1,12

( ) 0,68 0,71

0,72

0,72

0,72

0,72

0,72

0,73

0,73

0.73

Tabla de mediciones para Vi variable y Vcc constante

0

5

10

15

0 20 40 60 80

I C

VCE


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2. Di sear, calcul ar y comprobar el funci onamientode los siguientes circuitos de polarizacin deltr ansistor BJT obteni endo las grf icas de las rectasde carga y puntos de tr abajo.

A) Circuito con dos fuentes de alimentacin.

B=259 npn

( )

Valor comercial aproximado = 470K

Valor comercial =1,5+1k

*Simulaciones de voltaje y corriente del circuito

Fig. 15 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacincon dos fuentes de alimentacin del transistor 2N3904)

Fig. 1 (Simulacin corrientes para el circuito de polarizacincon dos fuentes de alimentacin del transistor 2N3904)

Calculados Medidos Simulados

( 2.2 2.63 1.355

( ) 4 3.9 6.62

( ) 9.26 9.2 9.21

( ) 0.66 0.67

Tabla1 valores calculados , medidos y calculados delcircuito

*Graficas de punto de punto de trabajo y recta de carga

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 5 10 15

I B

VBE

R22.5k

V310 V

U4

2N3904

R3

470k

V45 V

U5DC1.355m A

+

-

U6

DC 1e-009Ohm

9.215u A+ -


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Fig. 16 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo delcircuito de polarizacin con dos fuentes de alimentacin)

Fig. 17(Grfica de la recta de carga y punto de trabajo delcircuito de polarizacin con dos fuentes de alimentacin)

Fig. 18 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo delcircuito de polarizacin con dos fuentes de alimentacin)

B) Circuito con una fuente de alimentacin.

B=230 pnp

Valor comercial 1K

( )


Fig. 19 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacincon una fuente de alimentacin del transistor 2N3906)

Fig. 20 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacincon una fuente de alimentacin del transistor 2N3906)

R21k

U4

2N3906

R5

470k

V412 V

U5DC-6.611 V

+

-

U6

-0.744 V+

-

R11k

U1

2N3906

R3

470k

V112 V

U2-5.484m A

+

-

U3

-0.023m A+

-


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*Simulaciones de voltaje y corriente

Fig. 24 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacin condivisor de tensin del transistor 2N3904)

Fig. 25 (Simulacin corrientes para el circuito de polarizacincon divisor de tensin del transistor 2N3904)


( ) 10 9.89 9.6

( ) 7.5 7.61 7.77

( ) 53,76 55.2 55

( ) 0.792 0.725



Fig. 26 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo delcircuito de polarizacin con divisor de tensin)



D) Circuito con auto polarizacin.

Vcc= 12V

VCE=5V

= 225 pnp

IC=10mA

R8220k

R9750

R10

75k

Q3

2N3904

V415 V

U1DC7.774 V

+

-

U2

0.725 V+

-

10MOhm

R1220k

R2750

R3

75k

Q1

2N3904

V115 V

U4DC9.643m A

+

-

U3-0.055m A

+

-


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VBE=0.7V

IB=44.44A

IE= IC + IB

valor comercial.


Fig. 28 (Simulacin voltajes para el circuito con auto polarizacin del transistor 2N3906)

Fig. 1 (Simulacin corrientes para el circuito con auto polarizacin del transistor 2N3906)

Calculados Medidos Simulados( 10 10.40 9.69

( ) 5 4.97 5.43

( ) 44.44 43.7 46

( ) 0.68 0.76



Fig. 29 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo para elcircuito con auto polarizacin )

R2680

U4

2N3906

R5

100k

V412 V

U5 -5.436 V

+

-

U6

-0.761 V+

-

R1680

U1

2N3906

R3

100k

V112 V

U2

-0.046m A+ -

U3 -9.690m A

+

-


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Fig. 30(Grfica de la recta de carga y punto de trabajo para elcircuito con auto polarizacin)

Fig. 31 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo para elcircuito con auto polarizacin)

E) Circuito con resistencia al emisor.

B=240 pnp

( ) ( )( ) ( )

( )

( ) ( )( )

( ) ( )( )

Valor comercial 1K

( )

( )


Fig. 32 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacin conresistencia al emisor del transistor 2N3906)

R8470k

R91k

U2

2N3906

V4

12 V

R1

330

U1DC-5.924 V

+

-

U3

DC 10MOhm

-0.740 V+ -


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Fig.33 (Simulacin corrientes para el circuito de polarizacincon resistencia al emisor del transistor 2N3906)


( 5.8 4.9 4.6

( ) 4 5.6 5.924

( ) 24.17 23.2 21( ) 0.67 0.74



Fig. 34 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo convalores )

Fig. 35 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo para elcircuito de polarizacin con resistencia al emisor )

Fig.36 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo para elcircuito de polarizacin con resistencia al emisor )

F) Disear un Circuito que tenga la capacidad de Moverse desde hasta de la recta de carga

Para Vce = 3v

R2470k

R31k

U4

2N3906

V112 V

R4

330

U5DC-4.635m A

+

-

U6

DC 1e-009Ohm

-0.021m A+ -


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Utilizando un potencimetro de 50K

R1 = 90.41 k - 50k

R= 40.41 K

Valor comercial : 39 K

Para 89 k

( ) Para el potencimetro en cero

( )

*Simulaciones de voltaje y corriente del circuito 3/4 vcc

Fig. 37 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacin para de la recta de carga del transistor 2N3904)

Fig. 38 (Simulacin corrientes para el circuito de polarizacin para de la recta de carga del transistor 2N3904)


( 25.2 23.6 22

( ) 8.9 9.24 9.37

( ) 126 123 126

( ) 0.68 0.75



Fig. 39 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo)

R2120

V1

12 V

R339k

R1

50k

Key=A 100%

U1

2N3904

U2

9.378 V+

-

U3

0.750 V+ -

R4120

V2

12 V

R539k

R6

50k

Key=A 100%

U4

2N3904

U5DC0.022 A

+

-

U6

0.126m A+ -


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*Simulaciones de voltaje y corriente del circuito 3/4 vcc

Fig.42 (Simulacin voltajes para el circuito de polarizacin para1 de la recta de carga del transistor 2N3904)

Fig. 43 (Simulacin corrientes para el circuito de polarizacin para de la recta de carga del transistor 2N3904)


R2120

V1

12 V

R339k

R1

50k

Key=A0%

U1

2N3904

U2

6.848 V+

-

U3

0.775 V+ -

R4120

V2

12 V

R539k

R6

50k

Key=A 0%

U4

2N3904

U5DC0.043 A

+

-

U6

0.288m A+ -


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( 57.9 55 43

( ) 5.05 6.63 6.84

( ) 289 225 288

( ) 0.71 0.77



Fig.44 (Grfica de la recta de carga y punto de trabajo )



V. CONCLUSIONES

The conclusions fro this practice is that we can study andunderstand the operation with its respective purpose inwhich it was noted that the HFE transistors are different.

Que la recta de carga en la salida todas las grficas son lasmismas solo que en el ltimo del punto dos en donde se peda que se mueva sobre la recta de carga no se pudorealizar con variaciones de resistencia en el circuito por loque se vio necesario poner un potencimetro con lo cual selogr obtener un circuito que para los parmetros de y de la recta de carga.De la grfica de la curva caracterstica del transistor seobserv que estas determinan la forma de funcionamientodel transistor. Entonces una tensin constante de colectoremisor, si se producen pequeas variaciones de la corrientede base se originara unas variaciones en la corriente decolector mucho ms elevadasEn cuanto a las grficas de la lnea de carga y el puntocarga se pudo observar que Este punto se encuentralocalizado dentro de una recta denominada recta de cargaesttica: si Q se encuentra en el lmite superior de la recta etransistor estar saturado, en el lmite inferior en corte y enlos puntos intermedios en la regin activa

Al concluir la prctica puedo decir que los transistores sonelementos importantes en la electrnicaque nos rodea hoyen da, que para su comprensin hay que estar al tanto deciertos conocimientos relativos a su funcionamiento y

comportamientoLos transistores son de gran versatilidad, se puedenimplicar en muchos aspectos con el propsito de resolvealgn problema. Para m la uno de los aspectos msimportantes del transistor es que no se quedan en un solotipo de transistor y ms bien se ha desarrollado el transistoen formas que extienden su rea de aplicacin.

VI. BIBLIOGRAFIA

http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab_informatico s/guiones/rc.pdf

http://www.hispavila.com/3ds/lecciones/lecc9.htmwww.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab.../rc.pdf - linux0.unsl.edu.ar/~rvilla/c3m09/prt07.pdf>

[7]R.Boylestad ,L.Nashelsky, Electrnica : teora de circuitos ydispositivos electrnicos .8va edicin. PearsonEducation
http://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab_informaticos/guiones/rc.pdfhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab_informaticos/guiones/rc.pdfhttp://www.hispavila.com/3ds/lecciones/lecc9.htmhttp://www.hispavila.com/3ds/lecciones/lecc9.htmhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab_informaticos/guiones/rc.pdfhttp://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab_informaticos/guiones/rc.pdfhttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtml


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