Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas

Ingeniería Mecatrónica

Fundamentos de Electrónica

Práctica #4

Grupo: 1MV6

Integrantes:

Meléndez Rivera Ángel Uriel

Martínez Bedolla David Daniel

Pérez González Rodrigo

Vargas Belman Rodrigo

Profesor: Hermilo Manuel Sánchez Domínguez

Fecha de Realización:

México, D.F. a 08 de octubre de 2015

Fecha de Entrega:

México, D.F. a 13 de octubre de 2015

ÍNDICE

OBJETIVOS

RESUMEN

MARCO TEÓRICO

1. Polarización en transistores bipolares

PRÁCTICA EN EL LABORATORIO

Material

Desarrollo experimental

Resultados

CONCLUSIONES

Martínez Bedolla David Daniel Meléndez Rivera Ángel Uriel Pérez González Rodrigo Vargas Belman Rodrigo

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEXOS

OBJETIVOS

Al término de la lectura de este texto sobre polarización de transistores bipolares, será capaz de:

Analizar el funcionamiento general de los transistores bipolares. Conocer los parámetros que debemos tomar en cuenta en el momento de utilizar

los transistores bipolares. Conocer los cambios que sufre el funcionamiento del transistor debido a las

condiciones de trabajo. Reconocer algunas de las formas para polarizar un transistor bipolar. Determinar qué tipo de polarización es más estable ante cambios en las

condiciones de trabajo.

RESUMEN

El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, que, atendiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura 1 se encuentran los símbolos de circuito y nomenclatura de sus terminales. La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Además, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor.

El emisor ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente.

La base ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector.

El colector ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor.

El transistor bipolar basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el emisor y el colector del mismo, mediante la corriente de base. En esencia un transistor se puede considerar como un diodo en directa (unión emisor-base) por el que circula una corriente elevada, y un diodo en inversa (unión base-colector), por el que, en principio, no debería circular corriente, pero que actúa como una estructura que recoge gran parte de la corriente que circula por emisor-base.

MARCO TEÓRICO

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término transistor es la contracción en inglés de “transfer resistor” (resistor de transferencia).

El comportamiento del transistor se puede ver como dos diodos, uno entre base y emisor, polarizado en directo y otro diodo entre base y colector, polarizado en inverso. Esto quiere decir que entre base y emisor tendremos una tensión igual a la tensión directa de un diodo, es decir 0,6 a 0,8 V para un transistor de silicio y unos 0,4 para el germanio.

Lo interesante del dispositivo es que en el colector tendremos una corriente proporcional a la corriente de base: IC = β IB, es decir, la ganancia de corriente cuando β>1. Para transistores normales de señal, β varía entre 100 y 300.

Existen tres configuraciones para el amplificador:

Emisor comúnLa señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente. En caso de tener resistencia de emisor, RE > 50 Ω, y para frecuencias bajas, la ganancia en tensión se aproxima bastante bien por la siguiente expresión:

Como la base está conectada al emisor por un diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensión constante, Vg. También supondremos que β es constante. Entonces tenemos que la tensión y la corriente de emisor es:

.

La corriente de emisor es igual a la de colector más la de base:

La tensión de salida, que es la de colector se calcula como:

Como β >> 1, se puede aproximar:

Base comúnLa señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. La base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia sólo de tensión. La impedancia de entrada es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno, debido a que parte de la corriente de emisor sale por la base. Si añadimos una resistencia de emisor, que puede ser la propia impedancia de salida de la fuente de señal, un análisis similar al realizado en el caso de emisor común, nos da la ganancia aproximada siguiente:

La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos.

Colector comúnLa señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es ligeramente inferior a la unidad. La impedancia de entrada es alta, aproximadamente β+1 veces la impedancia de carga. Además, la impedancia de salida es baja, aproximadamente β veces menor que la de la fuente de señal.

MATERIAL

- 1 transistor BJT BC-547 (β=442)- R=390Ω- R=820Ω- R=6.8kΩ- R=10kΩ- R=560KΩ- 1 fuente de CD variable de 9 a 12 V

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Esta práctica consistió en poder analizar dos circuitos, los cuales polarizaban correctamente a nuestro transistor, siendo uno más complejo que otro. Al armarlos se fueron midiendo los valores correspondientes para poder ver la variación de niveles entre ambos circuitos y poder optar por el más apto para nuestras necesidades.

Igualmente a ambos circuitos, se le puso a prueba en el aspecto de calentar el transistor para ver que drásticamente cambiaban los valores en este. Al observar los distintos valores podemos concluir cual es más estable en cuanto a cambios de temperatura, y así poder empezar a usar circuitos específicos para cada aplicación que vayamos a usar.

(Circuito 1)

Las mediciones obtenidas son las siguientes:

Temperatura

IC VCE Eb VBE ΔIC ΔVCE ΔVBE

Ambiente 10.2mA 3.88V 4.76V 0.665V

50°C 11.1mA 3.45V 4.78V 0.488V 0.9mA 0.43V 0.177V

(Circuito 2)

Las mediciones obtenidas son las siguientes:

Temperatura

IC VCE Eb VBE ΔIC ΔVCE ΔVBE

Ambiente 6mA 4.09V 0.6V 0.6V

50°C 8.5mA 1.85V 0.52V0.52

V2.5mA

0.24V

0.14V

(Circuito 3)

Las resistencias calculadas fueron las siguientes:

CÁLCULOS PRÁCTICARB=220kΩ RB=220kΩRC=300Ω RC=330RE=500Ω RE=470Ω

Temperatura IC VCE Eb VBE ΔIC ΔVCE ΔVBE

Ambiente 10mA 4.09V 7V 0.7V

50°C 9mA 3.71V7.13

V0.6V 1mA 0.38V 0.1V

CONCLUSIONES

Martínez Bedolla David Daniel

Este elemento electrónico tiene la capacidad de incrementar la corriente con la cual se alimenta. Este a su vez varía los parámetros eléctricos alrededor suyo, como lo son las tensiones de las resistencias del arreglo. En esta práctica, observamos cómo incrementó la corriente de salida en un circuito de autopolarización al incrementar la temperatura del transistor. Al ser de autopolarización, la corriente no debiera ser alterada por pequeñas variaciones de temperatura, pero al acercarle un encendedor, el punto de operación del transistor cambió, incrementando la corriente de salida del dispositivo desde en 1ª hasta 2.5.

Meléndez Rivera Ángel Uriel

Como hemos podido observar en la práctica existen varias maneras en que nosotros podemos polarizar un transistor bipolar y es necesario utilizar las resistencias más cercanas a los valores calculados para que no varíen demasiado nuestros resultados además de que debemos de tomar en cuenta la β que posee el transistor, y también hemos podido analizar los cambios que sufren ciertos valores como lo son IC, VBE y VCE al modificar las condiciones de trabajo del transistor aumentando la temperatura de este, es por ello que hay que elegir la polarización más adecuada para que no afecte demasiado el trabajo del transistor, después de realizar la practica puedo concluir que el primer circuito es un poco más estable comparándolo con los otros dos, ante cambios de temperatura.

Pérez González Rodrigo

Los transistores son elementos que permiten aumentar la corriente y el voltaje dependiendo de su configuración, esta amplificación será proporcional a la beta, al igual que otros componentes son sensibles a la variación de calor. En los circuitos diseñados en clase el más estable cuando se aumentó la temperatura fue el circuito 1, en este una menor disminución de voltaje entre colector y emisor, así como en la corriente de colector.

Vargas Belman Rodrigo

Podemos encontrar en primer análisis un sinfín de aplicaciones para este dispositivo, y como hemos visto es el principio de la electrónica moderna; para poder utilizarla es importante saber cómo opera y bajo que parámetros este nos podrá ser funcional. Se pudo verificar que al igual que el diodo este dispositivo al sufrir cambios de temperatura cambian sus valores; así que debemos de verificar que este siempre se encuentre en condiciones favorables.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- http://www.pesadillo.com/pesadillo/?p=6345- “Principios de Electrónica”. Albert Paul Malvino. Ed. Mc Graw Hill.

- https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC547.pdf