LABORATORIO DE ELECTRÓNICA N° 5

Electrónica

“EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR Y AMPLIFICADOR”

Laboratorio N°5

INFORME

Integrantes:

APELLIDOS Y

NOMBRESECCIÓN GRUPO

Chávez Lino,

GuiseppeC12-2 A

Dávalos Narrea,

VíctorC12-2 A

Lujerio Aguilar, Roger C12-2 A

Profesor: Mendiola Mogollón, Carlos Enrique

Fecha de realización: 13/10/14

Fecha de entrega: 17/10/14

2014 – II

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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA N° 5

EL TRANSITOR COMO INTERRUPTOR Y AMPLIFICADOR

INTRODUCCIÓN

En este laboratorio trataremos el tema sobre un dispositivo, el cual ha revolucionado la vida de todos nosotros “el transistor”, que es sin duda uno de los mejores inventos del hombre diseñado para operar en circuitos electrónicos como amplificador, oscilador o conmutador. El término Transistor es un acrónimo de transfer  y resistor (resistencia de transferencia) y se compone de tres terminales: colector, base y emisor. En estos temas estudiaremos las principales características básicas del transistor bipolar y FET, así como sus aspectos físicos, sus estructuras básicas y las simbologías utilizadas para cada uno de ellos. Se abarcará igual el tema de la polarización, el encapsulado y la prueba de los transistores con multímetros tanto digital como análoga que son indispensables en estos dispositivos mencionados anteriormente.

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I. OBJETIVOS

Identificar los tipos de transistores NPN y PNP, utilizando el probador de diodos del multímetro.

Identificar los elementos que conforman un transistor, emisor, base y colector, usando el manual ECG y el probador de diodos del multímetro.

Calcular y medir los voltajes de operación VDC que se encuentran en un circuito con transistores.

Comprobar el funcionamiento del transistor como interruptor.

Aplicar una carga inductiva a la salida del transistor. Aplicar el transistor como interface de potencia. Mostrar cómo funciona un amplificador de emisor común

típico y medir la ganancia de voltaje con carga. Determinar el corrimiento de fase entre las señales de

entrada y salida de un amplificador de emisor común. Medir la ganancia de un amplificador de emisor común con

condensador de desacoplo en el emisor.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

Un transistor bipolar está formado por dos uniones pn en contraposición. Físicamente, el transistor está constituido por tres regiones semiconductoras denominadas emisor, base y colector. Existen 2 tipos de transistores bipolares, los denominados NPN y PNP:

Imagen1. 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 análogo. 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.

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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: 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.

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 corriente de base corresponden grandes aumentos de la corriente de colector, de forma casi independiente de la tensión entre emisor y colector. Para trabajar en esta zona el diodo B-E ha de estar polarizado en directa, mientras que el diodo B-C, ha de estar polarizado en inversa.

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.

Los transistores se usan en su zona activa cuando se emplean como amplificadores de señales. Las zonas de corte y saturación son útiles en circuitos digitales.

III. EQUIPOS Y MATERIALES

Multímetro Diodo rectificador

Protoboard Relé

Resistencias Terminales

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Computadora con el software Multisim

Osciloscopio

Tabla 1. Materiales y equipos de laboratorio

IV. PROCEDIMIENTOS

IV.1. Reconocimiento físico de los transistores

IV.2. Características de los transistores

Transistor

TIPO

NPN o PNP

MATERIAL

Si o Ge

GANANCIA

hfe ( ß )

CORRIENTE Ic max.

POTENCIA

Max.

2N3904 npn si 100 200 625

2N3055 npn si 70 15 115

Tabla 2. Características de los transistores.

IV.3. Identificar los diferentes tipos de encapsulados

NPN

TIPO CHAPA TO3 TIPO CIRCULAR T018

PNP

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IV.4. Fotos de la Reconocimiento y medición de los tipos de transistores

Tabla 3. Fotos de la experiencia

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IV.5. Comprobar el estado de los transistores

Imagen 1. Transistores multisim

TRANSISTOR

DIRECTA INVERSA Estado del transistor

Malo: ( X ) Bueno: (√ )

B-E B-C E-B C-B

2N3904 0.689 0.668 OPEN OPEN V

2N3055 0.607 0.529 OPEN OPEN V

Tabla 4. Medición polos

IV.6.

El transistor como interruptor

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Imagen 3. Circuito Transistor como interruptor

Imagen 4. Circuito transistor como interruptor GND

Posición del Interruptor

Tensión Colector –

Emisor

VCE (v)

Corriente de Colector

Ic ( mA)

Zona de Trabajo del

Transist

orPosición 1 0.299 780.014 OPERA

Posición 2 12 0 NO OPERA

Tabla 5. Medición de tensión y corriente

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¿El transistor se comporta como un interruptor? ¿Por qué?

Cuando el terminal base del transistor recibo corriente esta se activa como un interruptor de encendido ya que por este pasa corriente y hace que cierre contacto entre emisor y colector.

Cuando el pulsador se abre y se pone a tierra no pasa ninguna corriente por la base y el emisor y el colector se abre solo midiendo la tensión de la fuente.

IV.7. Comprobar el funcionamiento del transistor con carga inductiva

Imagen 5. Circuito con relay

¿Cómo se comporta el Relé en la posición 1?, ¿Qué se observa en la lámpara?

En la posición 1 la base recibe corriente y hace que el colector y el emisor cierren contacto generando tensión en el cual el relé se activa ya que este necesita de tensión para funcionar y encender la lámpara.

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¿Cómo se comporta el relé en la posición 2?, ¿Qué observa en la lámpara?

En la posición dos cuando el GND está activado y no llega ninguna corriente a la base el relé no recibe ninguna tensión por lo cual no funciona apagando la lámpara.

IV.8. Obtenga del generador de funciones una señal cuadrada TTL de 5 VDC. A una frecuencia de 1 Hz.

Imagen 6. Circuito Con generador de funciones- transistores

¿Qué observa en la lámpara explique porque?

Al colocar el generador de funciones en el circuito este manda señales cuadradas que van desde o voltios a 5 voltios es decir que la lámpara se encenderá y apagara automáticamente de acuerdo a la frecuencia que se aplique. Si la frecuencia en mayor el parpadeo será más rápido, así mismo será menos cuando la frecuencia sea menor.

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IV.9. Retirar la lámpara y aumentar la frecuencia del generador a 1kz. Medición del tipo de onda entre el colector y emisor.

Imagen 7. Circuito con generador de funciones sin lámpara

IV.10. Grafica obtenida

Imagen 8. Tipo de onda de salida entre E y C.

IV.11. Implementación de la bobina en el circuito.

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IV.12. Grafica obtenida por el osciloscopio en los punto colector emisor.

Imagen 9. Circuito Con inductancia-transistores

Imagen 10. Tipo de onda de salida E y C

¿Por qué se producen picos de voltaje en la salida del VCE?

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Se producen por las sobretensiones ya que estos protegen los circuitos previendo un pasaje para la corriente del inductor cuando el circuito se interrumpe

IV.13. Se conecta un diodo en paralelo con la inductancia

Imagen 11. Circuito con inductor y diodo rectificador-transistores

IV.14. Grafica obtenida al agregarle el diodo.

Imagen 12. Tipo de onda de salida entre E y C

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¿Qué observa y porque?

El diodo regula los picos y oscilaciones que hay en la gráfica produciendo ondas cuadradas con pequeñas oscilaciones.

¿Qué función cumple el diodo?

Retener la contracorriente que se genera en el circuito.

¿Qué función cumple el diodo volante D1? ¿Por qué?

Sirve de camino a la corriente del inductor cuando el transistor se bloquea. Esto evita la aparición de altas tensiones entre el colector y la base del transistor.

V. CONCLUSIONES

Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de los circuitos electrónicos. Se puede comentar que con el invento de estos dispositivos han dado un giro enorme a nuestras vidas, y a que en casi todos los aparatos electrónicos se encuentran presentes. Se conocieron los distintos tipos de transistores, así como su aspecto físico, su estructura básica y las simbologías utilizadas, pudiendo concluir que todos son distintos y que por necesidades del hombre se fueron ideando nuevas formas o nuevos tipos de transistores.

Se identificó los tipos de transistores npn y pnp mediante pruebas de medición el cual decía que la base es común entre el emisor y el colector y el emisor tiene mayor tensión que el colector.

Se logró identificar los terminales del transistor el cual son 3 emisor y colector y base.

Se logró medir la tensión en el circuito como se observa en la tabla 4.

Se logró comprobar en el experimento el buen funcionamiento que estos transistores presentaban el cual

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dice que en forma directa hay tensión mientras que en inversa tiene que estar abierto. Tabla 5.

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Se aplicó la carga inductiva en el circuito Como se observa en la Imagen 9.

VI. BIBLIOGRAFÍA

- Sánchez, B. (2007). Principios de electrónica. España: Fernández Ciudad.

- Floyd, L. (2008). Dispositivos electrónicos. México: Lara.- Bates, J. (2007). Principios de electrónica. Madrid: Fernández

Ciudad

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TEST DE LABORATORIO N° 4 EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR E INTERRUPTOR

1. En un transistor PNP la base se polariza a) Positivamente b) Negativamente c) Cualquier polaridad d) No se polariza

2. En la zona de corte el transistor presenta: a) Corriente de base máxima b) Tensión máxima entre colector y emisor. e) Potencia máxima. d) Tensión entre base y emisor de 0.6 v.

3. En un Amplificador en Emisor Común, la señal de salida de CA. Se toma entre: a) EI emisor y el colector b) La base y tierra c) Emisor y tierra. d) Colector y tierra

4. En un Amplificador en Emisor común La señal de salida de CA. a) Está en fase con la señal de entrada. b) Está desfasada con respecto a la señal en el colector c) Está desfasada 180° con respecto a la señal de entrada. d) Está en fase con la señal en el emisor.

5. En la zona de corte el transistor se comporta como: a) Amplificador de potencia b) Interruptor cerrado c) Interruptor abierto d) N.A.

6. En la zona de saturación, el transistor se comporta como: e) Amplificador de potencia f) Interruptor cerrado g) Interruptor abierto h) N.A.

7. El Relay es actuar como: a) Interruptor electromagnético b) Amplificador de potencia c) interruptor de corrientes pequeñas, d) N.A.

8. El Diodo D1 protege de los picos de tensión al a) Relay

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b) Transistor c) El relay y el transistor d) N.A.

9. Para que el diodo D1 sirva de protección al transistor debe polarizarse a) Directamente b) Inversamente c) ambos d) tipo puente

10. El código de encapsulado del transistor 2N3055 es NPN y es un transistor de 115 W potencia

Aplicación de lo aprendido

a) Investigar y mostrar el tipo de interface transistor-relé que presenta un PLC En electrónica , un aislador óptico, también llamado acoplador óptico, foto acoplador o aislador óptico, es un componente que transfiere señales eléctricas entre dos circuitos aislados utilizando la luz. Optoaisladores prevenir tensiones elevadas que puedan afectar al sistema de recepción de la señal. Disponibles comercialmente optoaisladores soportar tensiones de entrada a salida de hasta 10  kV y de tensión transitorios con una velocidad de hasta 10 kV / ms. Un tipo común de opto-aislador consiste en un LED y un fototransistor en el mismo paquete opaco. Otros tipos de combinaciones fuente en sensores incluyen LED- fotodiodo , LED- LASCR y lámpara - foto resistores pares. Normalmente optoaisladores señales de transferencia digital (on-off), pero algunas técnicas permiten que sean utilizados con señales analógicas.

b) Mostrar una aplicación del transistor como interruptor y amplificador

Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran:o Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación)

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o Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia)

o Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anchura de impulsos PWM)

o Detección de radiación luminosa (fototransistores)Los transistores de unión (uno de los tipos más básicos) tienen 3 terminales llamados Base, Colector y Emisor, que dependiendo del encapsulado que tenga el transistor pueden estar distribuidos de varias formas.

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