Preparacin de Informes en formato IEE

EMISOR COMUN

JEFERSON PERILLA

JONATHAN TRUJILLO

ANDRES SALCEDO

OSCAR SALCEDO

FUNDACION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORESINGENIERIA ELECTRONICA6/03/2014

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RESUMENTransistor bipolar es un dispositivo electrnico de estado slido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre s, que permite controlar el paso de la corriente a travs de sus terminales. La denominacin de bipolar se debe a que la conduccin tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran nmero de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja. Los transistores bipolares son los transistores ms conocidos y se usan generalmente en electrnica analgica aunque tambin en algunas aplicaciones de electrnica digital, como la tecnologa TTL o BICMOS.

1. MARCO TERICO

El transistor est formado por la unin de tres capas de material semiconductor, de tipo P y tipo N, dispuestas de forma alternada (en forma de sndwich). Segn la disposicin de estas capas, podemos tener dos tipos de transistores: Transistor PNP. Transistor NPN. Los ms utilizados son los transistores NPN, por lo que vamos a centrarnos en el estudio de este tipo de dispositivos. Cada una de las tres partes que constituyen el transistor se conecta a un terminal metlico que permitir conectarlo a uncircuito. Todo el conjunto se recubre con un encapsulado protector, que puede adoptar diversas formas y estar fabricado de materiales diversos (plstico, metal...). Por tanto, el transistor es un dispositivo de tres terminales, que reciben los nombres de emisor, base y colector. Podemos considerar el transistor constituido por dos diodos: Uno formado por la unin emisor-base. Otro por la unin base-colector. Esta peculiar estructura constituye la base del funcionamiento del transistor, pues el terminal de base controla el paso de corriente elctrica entre el colector y el emisor.

Por el transistor circulan un conjunto de corrientes elctricas cuyas direcciones y sentidos, para un transistor NPN, son:

IB: intensidad de corriente de base. IC: intensidad de corriente de colector. IE: intensidad de corriente de emisor.

Se observa que las corrientes de base y de colector entran en el transistor, mientras que la corriente de emisor sale del dispositivo; en consecuencia, podemos establecer la siguiente relacin:

IE = IB + IC Si conocemos dos de las corrientes del transistor, la expresin anterior nos permitir calcular la tercera.

Asimismo, entre los terminales del transistor se generan las siguientes cadas de tensin:

VCE: tensin colector-emisor. VBE: tensin base-emisor.

En una configuracin normal, la unin emisor-base se polariza en directa y la unin base-colector en inversa. Debido a la agitacin trmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de potencial emisor-base y llegar a la base. A su vez, prcticamente todos los portadores que llegaron son impulsados por el campo elctrico que existe entre la base y el colector. Un transistor NPN puede ser considerado como dos diodos con la regin del nodo compartida. En una operacin tpica, la unin base-emisor est polarizada en directa y la unin base-colector est polarizada en inversa. En un transistor NPN, por ejemplo, cuando una tensin positiva es aplicada en la unin base-emisor, el equilibrio entre los portadores generados trmicamente y el campo elctrico repelente de la regin agotada se desbalancea, permitiendo a los electrones excitados trmicamente inyectarse en la regin de la base. Estos electrones "vagan" a travs de la base, desde la regin de alta concentracin cercana al emisor hasta la regin de baja concentracin cercana al colector. Estos electrones en la base son llamados portadores minoritarios debido a que la base est dopada con material P, los cuales generan "huecos" como portadores mayoritarios en la base.

REGION OPERATIVA DEL TRANSISTOR

Regin activa: Corriente del emisor = ( + 1)Ib ; corriente del colector= Ib Cuando un transistor no est ni en su regin de saturacin ni en la regin de corte entonces est en una regin intermedia, la regin activa. En esta regin la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta regin es la ms importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador de seal.

Regin inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso. En este modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que la mayora de los BJT son diseados para maximizar la ganancia de corriente en modo activo, el parmetro beta en modo inverso es drsticamente menor al presente en modo activo.

Regin de corte: Un transistor est en corte cuando: Corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0) En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentacin del circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay cada de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0) De forma simplificada, se puede decir que el la unin CE se comporta como un circuito abierto, ya que la corriente que lo atraviesa es cero.

Regin de saturacin: Un transistor est saturado cuando: Corriente de colector corriente de emisor = corriente mxima, (Ic Ie = Imax).

PARTE 1.

2. PROCEDIMIENTO

El equipo experimental usado en la presente practica experimental, consta de resistencias, un transistor NPN 2N3904, la presencia de una fuente, un generador de seales analgico y un osciloscopio.

Realizar el montaje en la protoboard de la figura 1 estableciendo el generador de funciones en una frecuencia 11KHZ.

Figura 1.Conecte el canal 1 del osciloscopio a EIN y el canal 2 a la salida (el colector).

RC, RE, RB=1KF= 11KHZVCC= 15VVPP=20mV

3. RESULTADOS PRACTICOS DE GANANCIA DEL TRANSISTOR

Vmax.in = 10mVVpp = 20mVVrms = 7mVVcc = 15 VF = 11 kHz

Vmax.out = 1VVpp = 2VVrms = 660mVVcc = 15VF = 11 kHz

Offset = 3.112 VDC

PARTE 2.

OBJETIVOS: Establecer un procedimiento para el anlisis y diseo de circuitos amplificadores de pequea seal con BJT utilizando la configuracin Emisor Comn. Implementar un circuito para amplificador de pequea seal con BJT, aplicando los conceptos de polarizacin en DC. Familiarizar al estudiante con los datos de los manuales tcnicos y terminologa de los transistores BJT.

ELEMENTOS:

Software de simulacin SIMetrix. Fuente de voltaje DC variable. Generador de funciones. Osciloscopio. Resistencias de W segn diseo. Condensadores segn diseo Transistor 2N2222A.

PROCEDIMIENTO

Realice el diseo de un emisor comn con una ganancia de -15, no importa el mtodo de polarizacin que use en este circuito. Simule el circuito verificando su correcto funcionamiento. Implemente el circuito una vez verificado en simulacin; inyecte un voltaje sinusoidal de 100mVpp a una frecuencia de 10KHz. no olvidar desacoplar la seal de entrada y la seal de salida. Guarde las grficas entregadas por cada uno de los circuitos por medio del osciloscopio y analice los valores entregados por esta. Encontrar los valores de los parmetros hbridos; resistencia de entrada (hie), la relacin de corriente de transferencia directa (hfe), la conductancia de salida (hoe) del BJT, resistencia a la salida, la ganancia de voltaje solicitada (Av) y la ganancia de corriente (Ai) Para encontrar la conductancia a la salida tener en cuenta la siguiente ecuacin:

CALCULOS DE POLARIZACIN

A=-Rc/Re=-15Rc=15kRe=1KVcc= 10VIcq= (Vcc/2)/15KIcq= 5V/15K=0.333 mA VRe= 0.333 mA = 333 mV Vb= 0.62 V +333 mV = 0.953v

Re=R2=1K

R1= (Vcc*R2)/Vb -R2R1= (10V*1000)/0.953 - 1000R1= 9493 ohms

SIMULACION

Vin= 48.53 mV Vout= 668.54 mV Ganancia= Vout/VinGanancia =13.77

RESULTADOS

Usando una R1 de 10k en cambio de 9.493k y una Rc 14.7k en cambio se 15k se obtuvo una ganancia de 12.6

Al poner un condensador de 10 uF en paralelo con Re se produce un incremento en la ganancia muy alto con el inconveniente que el transistor no funciona idealmente trabaja de forma saturada como se muestra:

Debido a que se altera el diseo de polarizacin el transistor no funciona adecuadamente. Por lo cual se modifica el voltaje de entrada bajando el voltaje a 40Vpp

De esta forma el transistor recupera su funcionamiento normal.

Vin= 19.99 mVVout= 3.37 VGanancia= 168.58

La seal alterna es la seal a amplificar y la continua sirve para establecer el punto de operacin del amplificador. Este punto de operacin permitir que la seal amplificada no sea distorsionada. Los dos resistores R1 y R2 forman un divisor de voltaje que permite tener en la base del transistor un voltaje necesario para establecer la corriente de polarizacin de la base.

CONCLUSIONES

Un clculo adecuado de la polarizacin garantiza la ganancia esperada y un correcto funcionamiento del transistor.La utilizacin de l condensador es una estrategia muy til para incrementar la ganancia en unos niveles sorprendentes solo se debe tener en cuenta que varia la polarizacin del circuito y por ende el funcionamiento del transistor no es adecuado por lo cual se deben volver a ser los clculos pertinentes para garantizar el correcto funcionamiento del circuito.

El amplificador en Emisor Comn se caracteriza por amplificar la seal, tanto en voltaje como en corriente, adems el voltaje de salida es invertido con respecto al de entrada. Su impedancia de entrada y de salida es alta.

4. REFERENCIAS

Raymond A. Serway 2005 Electricidad y Magnetismo Pg.169 Malvino, Albert, Electronic Principles, 6th Edition, McGrawHill, 1999. William Hyatt Jr, Jack E. Kemmerly & Steven M. Durbin, Engineering Circuit Analysis, 6th Edition, McGraw Hill, 2002. Robert L. Boylestad, Introductory Circuit Analysis, 9th Edition, Prentince Hall.