Informe II De Electrónica Discreta e Integrada

Transistor y sus zonas de trabajo

Prof.: ALEJANDRO MATAMALA DETTMAR VAN HAINDORP

Integrantes: LUIS GOMEZ

JOSE MANQUICOY

LUIS PAREDES

FABIAN VEGA

SEBASTIAN VELASQUEZ

Sección: 60

Fecha: 30-11-2012

Introducción

La realización de este informe pretende obtener datos de forma práctica como teórica Y comparar valores obtenidos así como representar de forma gráfica los datos obtenidos , esto servirá para complementar los conocimientos teóricos y entender de forma practica el funcionamiento del transistor bipolar.

Reseña

El informe consiste en el registro de las mediciones realizadas a un circuito el cual estaba compuesto por una fuente de poder la cual designaremos como Vcc, la que ajustaremos a 10v aproximados, ésta tiene conectado su polo positivo a una resistencia(Rc) que a su vez va conectada en el otro lado al colector del transistor y su negativo va a tierra virtual, también haremos un barrido con otra fuente designada como vbb, la cual tiene conectado su polo positivo a una resistencia(Rb) que a su vez va conectada en el otro lado a la base del transistor y su negativo va a tierra virtual, el emisor del transistor también va a tierra virtual. Para determinar la curva del transistor desde la zona de corte hasta la zona de saturación se midió con un tester el voltaje en Rc y Rb mientras se hacia el barrido en Vbb. Luego con los datos obtenidos se calculó Vce, Vbe, Ic, Ib, BF; Con los datos ya calculados se procedió a realizar los gráficos Ib vs Ic; Ic vs Vce; Ib vs Vce; Ib vs Vbe; Ic vs Vbe.

El Transistor Bipolar

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:

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.

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

Circuito

Vbb= Fuente variable

Vcc= Fuente de aproximadamente 10v

Rb= Resistencia de 35KΩ

Rc= Resistencia de 1kΩ

Tr= Transistor npn

En la imagen se puede apreciar el circuito practico en el taller.

Tabla de valores de voltajes

Zona de Corte

VBB VRB VRC VBE VBC

0,2 V 0,001 V 0,006V 0,199 V 9,994 V0,4 V 0,004 V 0,012 V 0,396 V 9,988 V

0,444 V 0,004 V 0,018V 0,44 V 9,982 V0,5 V 0,009 V 0,044 V 0,491 V 9,956 V0,6 V 0,103 V 0,327 V 0,497 V 9,673 V

Zona Activa

VBB VRB VRC VBE VBC

0,7 V 0,134 V 0,420 V 0,566 V 9,58 V0,9 V 0,472 V 1,374 V 0,428 V 8,626 V1,3 V 1,026 V 3,111 V 0,274 V 6,889 V2,4 V 2,170 V 8,228 V 0,23 V 1,772 V 3 V 2,790 V 9,7 V 0,21 V 0,3 V

Zona de SaturaciónVBB VRB VRC VBE VBC

3,1 V 2,33 V 9,897 V 0,77 V 0,103 V3,3 V 2,56 V 9,902 V 0,74 V 0,098 V3,5 V 2,78 V 9,908 V 0,72 V 0,092 V3,9 V 3,17 V 9,918 V 0,73 V 0,082 V4,9 V 4,15 V 9,930 V 0,75 V 0,07 V

Corrientes para zona de corte

IB=V BB

RB

IB1=0,2

35 x103IB1=5,71µA

IB2=0,4

35 x103IB2=11,428µA

IB3=0.444

35 x103IB3=12.685 µA

IB4=0.5

35 x 103IB4=14.2857µA

IB5=0.6

35 x103IB5=¿17.142µA

IE=IB+ ICIE1=5,71µA+200µA I E1=205.7 µA

IE2=11,428µA+400µA I E2=¿411.428µAIE3=12.685µA+444 µA IE3=¿456.685µAIE 4=142857 µA+500µA IE4=¿514.285µAIE5=17.142µA+600µA IE5=¿617.142µA

IC=V CCRC

IC 1=0,2

1 x103IC 1=200µA

IC 2=0,4

1 x103 IC 2=400 µA

IC 3=0,444

1 x103IC 3=444 µA

IC 4=0,5

1x 103IC 4=500 µA

IC 5=0,6

1 x103IC 5=600µA

Corrientes para zona activa

IB=V BB

RBIC=

V CCRC

IB1=0,7

35 x103IB 1=¿ 20 µA IC 1=

0,7

1 x103 IC 1=¿700 µA

IB2=0,9

35 x103IB 2=¿25.714µA IC 2=

0,9

1 x103 IC 2=¿900 µA

IB3=1,3

35 x103I B3=¿37.142 µA

IC 3=1.3

1 x103 IC 3=1300 µA

IB4=2,4

35 x 103IB4=¿68.57µA IC 4=

2,4

1x 103IC 4=¿2400µA

IB5=3

35 x103I B5=¿ 85.71µA IC 5=

3

1 x103IC 5=¿3000µA

IE=IB+ IC

IE1=20µA+700µA IE1=¿720µA IE2=25.714µA+900µA IE2=¿925.714µAIE3=37.142µA+1300µA IE3=¿1337.142µA IE 4=68.57 µA+2400µA IE 4=¿ 2468.57µA IE5=85.71µA+3000µA IE5=¿3085.71µA

IB=V BB

RBIC=

V CCRC

IB1=3.1

35 x103IB 1=¿ 88.57µA IC 1=

3.1

1 x103 IC 1=¿3100µA

IB2=3.3

35 x103IB 2=¿94.28µA IC 2=

3.3

1 x103 IC 2=¿3300µA

IB3=3.5

35 x103I B3=¿100µA IC 3=

3.5

1 x103IC 3=¿3500µA

IB4=3.9

35 x 103IB4=111.42µA IC 4=

3.9

1x 103IC 4=¿3900µA

IB5=4.9

35 x103I B5=¿ 140µA IC 5=

4.9

1 x103IC 5=¿4900µA

Corrientes para zona de saturación

A continuación se mostraran tablas de valores obtenidas con los datos calculados y medidos anteriormente.

Tabla de Valores IE ,V CE ,V BE

IE=IB+ IC

IE1=3188.57µA I E1=88.57 µA+3100µAIE2=94.28µA+3300µA IE2=¿3394.28µA

IE3=100µA+3500µA IE3=¿3600µA

IE 4=111.42µA+3900µA IE 4=¿ 4011.42µA IE5=140µA+4900 µA IE 5=¿5040µA

zona de corte

IE VBE VCE

valor 1 205,7µA 0,199 V 9,994 Vvalor 2 411,428µA 0,396 V 9,988 Vvalor 3 456,685µA 0,44 V 9,982 Vvalor 4 514,285µA 0,491 V 9,956 Vvalor 5 617,142µA 0,497 V 9,673 V

zona activa

IE VBE VCE

720µA 0,566 V 9,58 V925,714µA 0,428 V 8,626 V

1337,142µA 0,274 V 6,889 V2468,57µA 0,23 V 1,772 V3085,71µA 0,21 V 0,3 V

zona de saturaciòn

IE VBE VCE

3188,57µA 0,77 V 0,103 V3394,28µA 0,74 V 0,098 V

3600µA 0,72 V 0,092 V4011,42µA 0,73 V 0,082 V

5040µA 0,75 V 0,07 V

Tabla de Valores IB ,V CE ,V BE

zona de corte IB VBE VCE

valor 1 5,71µA 0,199 V 9,994 Vvalor 2 11,48µA 0,396 V 9,988 Vvalor 3 12,68µA 0,44 V 9,982 Vvalor 4 14,28µA 0,491 V 9,956 Vvalor 5 17,14µA 0,497 V 9,673 V

zona activa IB VBE VCE

valor 1 20µA 0,566 V 9,58 Vvalor 2 25,71µA 0,428 V 8,626 Vvalor 3 37,14µA 0,274 V 6,889 Vvalor 4 68,57µA 0,23 V 1,772 Vvalor 5 85,71µA 0,21 V 0,3 V

zona de saturaciòn

IB VBE VCE

valor 1 88,57µA 0,77 V 0,103 V

valor 2 94,28µA 0,74 V 0,098 Vvalor 3 100µA 0,72 V 0,092 Vvalor 4 111,42µA 0,73 V 0,082 Vvalor 5 140µA 0,75 V 0,07 V

Tabla de valores de IB y IC

zona de corte zona activa IB IC IB IC

valor 1 5,71µA 200µA valor 1 20µA 700µAvalor 2 11,48µA 400µA valor 2 25,71µA 900µAvalor 3 12,68µA 444µA valor 3 37,14µA 1300µAvalor 4 14,28µA 500µA valor 4 68,57µA 2400µAvalor 5 17,14µA 600µA valor 5 85,71µA 3000µA

zona de saturación IB IC

valor 1 88,57µA 3100µAvalor 2 94,28µA 3300µAvalor 3 100µA 3500µAvalor 4 111,42µA 3900µAvalor 5 140µA 4900µA

Gráficos de mediciones

Beta f para zona activa

β f=ICI B

Curva Ic vs Vce

Curva Ic vs Vbe Curva Ic vs Ib

Curva Ib vs Vce Curva Ib vs Vbe

β f 1=700 µA20µA

β f 1=35

β f 2=900µA25.714 µA

β f 2=¿35

β f 3=1300 µA37.142µ A

β f 3=35

β f 4=2400µ A68.57µ A

β f 4=35

β f 5=3000 µA85.51 µA

β f 5=35

V CE en saturación

V CE=−V CC IC x RC

V CE 1=10V−3100 µAx1KΩV CE1=6.9V

V CE 2=10V−3300 µAx1KΩV CE2=6.7V

V CE 3=10V−3500 µAx1KΩV CE3=6.5V

V CE 4=10V−3900µAx 1KΩV CE 4=6.1V

V CE 5=10V−4900µAx1KΩV CE 5=5.1V

Conclusión

De este informe se puede concluir que lo realizado en el laboratorio, el transistor en su zona activa directa, al aumentar la fuente Vbb hacia que disminuyera el voltaje en Vce considerablemente, mientras que Vbe aumenta pero de forma mínima, también se observa que Vbe se mantiene dentro del rango 0,7-0,8.

En el transistor, en la zona de corte, al aumentar la fuente Vbb (aumento mínimo) provoca que toda la caída de tensión se valla al transistor y casi no exista caída en las resistencias rb y rc. El transistor, cuando entra en la zona de saturación, al aumentar la fuente Vbb se puede observar que el voltaje Vce va desde el rango 0.05-0.2 y el voltaje Vbe va desde el rango 0.7-0.8. Los voltajes en rb y rc son directamente proporcionales y los voltajes Vce y Vbe son inversamente proporcionales. Las corrientes Ic e Ib son directamente proporcionales hasta cierto punto (en Ic aproximadamente 10mA y en Ib entre 60 y 70 uACon los gráficos se puede concluir que los valores prácticos se aproximan a los teóricos. Además verificamos que el valor de Bf está dentro del rango 100-300. El amplificador puede utilizarse como amplificador y también como conmutador y los principales cuidados que se deben tener en cuenta son no sobrepasar la corriente máxima del transistor y el calentamiento continuo que reducirá su durabilidad.