Laboratorio de Electrónica, Noviembre 2013

Curva Carcteristica De Los Transistores1Universidad del Atlántico

Facultad de Ingenieria

ResumenEl objetivo de esta práctica es,,,

Palabras claves: Transistores, bipolar, ganancia.

1. Introducción

El transistor esta compuesto por tres zonas de dopado, como se ve en la figura:

Fig. 1. Espectro de emisión óptica

La zona superior es el "Colector", la zona central es la "Base" y la zona inferior es el "Emisor". El Emisor está muy impurificado, la Base tiene una impurificación muy ba-ja, mientras que el Colector posee una impurificación inter-media. En este ejemplo concreto el transistor es un disposi-tivo npn, aunque también podría ser un pnp.

En principio es similar a dos diodos

Un transistor es similar a dos diodos, el transistor tiene dos uniones: una entre el emisor y la base y la otra entre la base y el colector. El emisor y la base forman uno de los diodos, mientras que el colector y la base forman el otro. Estos dio-dos son denominados: "Diodo de emisor" (el de la izquierda en este caso) y "Diodo de colector" (el de la derecha en este caso).

Fig. 2. Antes y después de la difusión

Vamos a hacer un estudio del transistor npn, primeramente cuando está sin polarizar (sin pilas y en circuito abierto) se produce una "Difusión" (como un gas en una botella), don-de los electrones cruzan de la zona n a la zona p, se difun-den, encuentran un hueco y se recombinan. Esto hace que en las uniones entre las zonas n y p se creen iones positivos y negativos.

Fig. 3. Polarización.

1

Electrónica

Esta difusión y recombinación se da hasta llegar al equili-brio, hasta conseguir una barrera de potencial de 0,7 V (para el Si). Se crean 2 z.c.e., una en la unión E-B (WE) y otra en la unión C-B.

Esta configuración es la más utilizada. Como en la configuración en BC solo analizaremos la zona activa.

Fig. 4. configuración en BC transistor.

Como en el caso anterior solo el 1 % se recombina y el 99 % no se recombina. La dirección de IE la cambiamos como en la configuración anterior.

Fig. 5. Ganancia de corriente bcc:

A veces (casi siempre) se desprecia la IB, por ser muy pe-queña, en comparación con la IC.

Si variamos el valor de la pila VBB de la malla de entrada, tomando valores de IB y VBE podemos obtener la caracte-rística de (la malla de) entrada.

Fig. 6. Como vemos, el la característica del diodo base-emi-sor, y tiene una forma exponencial.

2. Curva carcteristica de los transistores (experimental).

El cual consiste principalmente de un transistor. Este está colocado en el montaje con configuración de emisor común.

Para su montaje medimos con el amperímetro su caída de tensión en cada pata siendo que la positiva era la del centro, el negativo iba en sus otros dos bornes externos y la que po-seyera mayor caída representaba para donde iba la configu-ración. Este transistor .tiene en el colector una resistencia de

2

Laboratorio de Electrónica, (2013)

1 KΩ, luego una fuente de voltaje constante acoplada en se-rie a está, por el ánodo que su voltaje está inicialmente en 0V, luego a 5V y finalmente a 10 V.

En la Base del transistor hay una resistencia de 100KΩ y es-tá acoplada en serie, y también está en serie con una batería variable, acoplada por el ánodo, y su cátodo a tierra. El emi-sor del transistor está a tierra.

El objetivo de este laboratorio consiste en hallar la corriente de base como la del colector en dos diferentes montajes en los cuales solo se posee el voltaje de la resistencia del colec-tor, como el voltaje de base. A partir de estos datos se debe poder hallar la ganacia del transistor (β).

La fuente de base es variable, por lo que utilizamos una re-sistencia variable y tomamos las medidas para Vbb cuando el Multímetro muestra la medida que necesitamos variando el voltaje de la fuente.

Fig. 7. Montaje del transistor.

Para comenzar empezamos construyendo una tabla en la que se tenían los datos de Vrc y Vbb, a partir de estos halla-mos Ib con la siguiente ecuación.

BB

B

VIR

Así completamos las dos tablas; Luego para hallar Ic utilizamos la ley de ohm para hallar la corriente del colector.

CC

C

VIR

Para hallar el Beta tenemos:

C

B

II

maxCC

CC

VI

R

Tabla No.1 Datos Montaje del transistor, VBB=10V.

Vcc= 0VNº Vbe Vb Ib

(A)Vce Vc Ic

(A)β

1 0,11 0 0 0 0 0 02 0,22 0 0 0 0 0 03 0,31 0 0 0 0 0 04 0,41 0,05 5,00

E-070 0 0 0

5 0,5 0,52 5,20E-06

0 0 0 0

6 0,57 4,35 4,35E-05

0 0 0 0

En esta tabla vemos que como la corriente de base es =0Sabemos que un transistor está en corte cuando, como en este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Por tanto esta en la Región de corte.

3

Electrónica

Tabla No.2 Datos Montaje del transistor, con ganancia en DC del transistor β.

Vcc= 4,97VNº Vbe Vb Ib Vce Vc Ic β

1 0,09 0 0 4,97 0 0 02 0,21 0 0 4,97 0 0 03 0,3 0 0 4,87 0 0 04 0,4 0 0 4,84 0 0 05 0,51 0,04 4,00

E-074,73 0,1 0,00

01250,

06 0,61 0,41 4,10

E-063,42 1,41 0,00

141343,

96 0,66 4,17 4,17

E-050,1 4,76 0,00

476114,

1

Fig. 9. Curva De Colector, VCC=5V.

Fig. 9. Curva Del Diodo, VCC=5V.

Tabla No.3 Datos Montaje del transistor, con ganancia en DC del transistor β.

Vcc= 9,99VNº Vbe Vb Ib Vce Vc Ic β

1 0,09 0 0 9,98 0 0 02 0,21 0 0 9,87 0 0 03 0,3 0 0 9,87 0 0 04 0,39 0 0 9,91 0 0 05 0,5 0,02 2,00

E-079,86 0,06 0,00

006300,

06 0,6 0,29 2,90

E-068,84 1,05 0,00

105362,

16 0,68 9,16 9,16

E-050,11 9,78 0,00

978106,

8

4

Laboratorio de Electrónica, (2013)

Fig. 10. Curva De Colector, VCC=10V.

Fig. 11. Curva Del Diodo, VCC=10V.

Como en modo de trabajo modos de trabajo del tran-sistor según cada caso, dependiendo de la tensión entregada por la fuente, es de corte y un solo dato ac-tivo, no se puede graficar la curva característica de los transistores.

3. Como se chequea el tipo de transistor con un multime-tro.

Usar el multímetro en su función de óhmetro y aplicar la prueba conocida como "prueba del amplificador" e identifi-car las terminales del transistor.

Use un multímetro analógico en su función de óhmetro. Mi-da el efecto rectificante entre las uniones emisor-base y co-lector-base (para el caso de un transistor NPN, cuando se coloca el positivo de la fuente interna del óhmetro en la ba-se (P) y el negativo en cualquiera de las otras dos terminales deberá medirse baja resistencia, al invertir esta polaridad, la resistencia medida deberá ser alta (use la misma escala del multímetro para la realización de estas pruebas). Entre las terminales de colector-emisor se observará alta resistencia sin importar como se coloque la polaridad de las terminales del óhmetro. Con estas medicionesvse comprueba la exis-tencia de las uniones rectificantes en el transistor bipolar y el tipo de transistor NPN o PNP. Para distinguir la terminal de colector de la de emisor, será necesario aplicar la "prue-ba del amplificador" o alguna otra que se proponga. Habien-do diferenciado la terminal de base de las otras dos termina-les, y el tipo de transistor NPN o PNP, la prueba del ampli-ficador consiste en lo siguiente: Para el caso del NPN, co-nectar el positivo del óhmetro a la terminal que supuesta-mente es el colector y el negativo al emisor, la lectura que debe aparecer en el óhmetro es de alta resistencia, en segui-da hacer contacto con el dedo entre el colector y la base (es-to es equivalente a colocar entre estas terminales una resis-tencia del orden de M ohms) y observar la disminución de la resistencia medida entre colector-emisor, cuando la termi-nal que se elige como colector es la correcta esta disminu-ción en el valor de la resistencia es considerable, si la termi-nal elegida como colector no es tal, sino la de emisor, al efectuar dicha prueba la disminución de la resistencia no se-rá tan importante. Para estar seguro de cual es cual deberán realizarse ambos casos y comparar las resistencias medidas.

Otra forma que permite identificar las terminales de este dispositivo, es mediante el uso de un multímetro digital que nos permita medir la "beta" del transistor. Esto es; elegimos en el multímetro digital la función de medición de la beta, colocamos las terminales del transistor como creamos que están correctas y midamos la beta, cuando el dispositivo es-ta correctamente colocado la beta medida, generalmente es grande (en la mayoría de los casos mayor a 50), cuando no esta bien colocado la beta que se mide es pequeña (en la mayoría de los casos menor a 20 y en algunos multímetros en esta situación marca circuito abierto).

4. Curva carcteristica de los transistores (Simulacion Proteus).

5

Electrónica

Fig. 12. Montaje sumulacion del transistor.

Tabla No.4 Datos Montaje del transistor, con ganancia en DC del transistor β.

Vcc= 0VNº VBB Vbe Ib (A) Vce Ic (A)

1 1,43 1,43 0,06 0 0,022 2,86 2,86 0,2 0 0,043 4,29 4,29 0,34 0 0,054 5,71 5,71 0,48 0 0,065 7,14 7,14 0,63 0 0,066 8,57 8,57 0,77 0 0,07

Fig. 13. Curva De Colector, VCC=0V.

Tabla No.5 Datos Montaje del transistor, con ganancia en DC del transistor β.

Vcc= 4,97VNº VBB Vbe Ib Vce Ic

1 1,43 1,43 0,05 5 1,062 2,86 2,86 0,19 5 2,113 4,29 4,29 0,33 5 2,84 5,71 5,71 0,47 5 3,345 7,14 7,14 0,62 5 3,816 8,57 8,57 0,76 5 4,227 10,00 10,00 0,90 5 4,59

Fig. 14. Curva De Colector, VCC=5V.

Fig. 15. Curva Del Diodo, VCC=5V.

6

Laboratorio de Electrónica, (2013)

Tabla No.6 Datos Montaje del transistor, con ganancia en DC del transistor β.

Vcc= 9,99VNº VBB Vbe Ib Vce Ic

1 1,43 1,43 0,05 10 1,132 2,86 2,86 0,19 10 2,253 4,29 4,29 0,33 10 2,984 5,71 5,71 0,47 10 3,565 7,14 7,14 0,62 10 4,056 8,57 8,57 0,76 10 4,497 10,00 10,00 0,90 10 4,88

Fig. 16. Curva De Colector, VCC=10V.

Fig. 17. Curva Del Diodo, VCC=10V.

5. Conclusiones

El transistor es ,,,

Referencias

[1] Malvino Albert, Bates David j., "Principios de electrónica", 7ma Ed., McGraw Hill, 2007, pág. 174-200.

[2] Wakerly, J. Diseño digital: principios y prácticas. 3 ed. México DF: Prentice Hall. 2001. [3] G, C. J. Fundamentos de electrónica. Pearson.[4] Serda and Smith, "Microelectronic Circuits", 4th Ed., Oxford

University Press, 1998, pag. 122-220

7