Procedimiento para la obtención de datos de...

Dpto. Electrónica y Tecnología de los computadores 2014 Prof. Andrés Roldán 1

Procedimiento para la obtención de

datos de dispositivos

semiconductores usando el equipo

TEKTRONIX 571 Curve Tracer

Proyecto: Procedimiento para la obtención de datos de

dispositivos semiconductores usando el equipo

TEKTRONIX 571 Curve Tracer

Estado del

documento:

Última

modificación:

12/05/2014

Asignatura: Electrónica Física

Prof. Andrés Roldán Aranda

http://electronica.ugr.es/~amroldan/


Revisión Histórica del Documento

Fecha Versión Control de cambios Autor/es 08/05/2014 V1.1 Adecuación Prácticas Prof. Andrés Roldán

18/01/2013 V1.0 Correcciones de Cambios Prof. Andrés Roldán

08/01/2013 V0.0 Versión Inicial Francisco José Cruz Ramírez

Carmen Martínez Ramírez

Celia Morales Gutiérrez


Índice general

1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 4

1.1 PROPÓSITO ....................................................................................................................... 4

1.2 ALCANCE ........................................................................................................................ 4

1.3 RESPONSABILIDADES .......................................................................................................... 4

1.4 TÉRMINOS Y ACRÓNIMOS ................................................................................................... 4

2 DESCRIPCIÓN DE LA OBTENCIÓN DE DATOS DE DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES

USANDO EL EQUIPO TEKTRONIX 571 CURVE TRACER ............................................................... 5

2.1 PUESTA EN MARCHA DE LA IMPRESORA ................................................................................. 5

2.1.1 Panasonic KX-P1080B ......................................................................................... 5

2.1.2 EPSON LQ-860 ...................................................................................................... 9

2.1.3 Repuestos para las impresoras ....................................................................... 11

2.2 TEKTRONIX 571 CURVE TRACER ........................................................................................ 12

2.3 CONEXIÓN DEL EQUIPO CON LA IMPRESORA ....................................................................... 21

2.3.1 Impresora Panasonic KX-P1080B .................................................................... 21

2.3.2 Impresora EPSON LQ-860 ................................................................................. 22

2.4 MEDIDA DE LOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES USANDO EL EQUIPO TEKTRONIX 571 ............ 22

2.4.1 Transistores bipolares (NPN y PNP) .................................................................. 23

2.4.2 Transistores FET (JFET, NMOS y PMOS) ............................................................. 29

2.4.3 Diodos ................................................................................................................. 32

2.4.4 Tiristores .............................................................................................................. 33

2.5 PRECAUCIONES A TENER EN CUENTA PARA TODAS LAS MEDIDAS ............................................. 33

2.6 COMPROBACIÓN DE LOS VALORES DATOS POR EL FABRICANTE USANDO EL TRAZADOR DE CURVAS

35

3 PROCESO DE DIGITALIZACIÓN DE LOS DATOS OBTENIDOS MEDIANTE EL TRAZADOR

DE CURVAS ................................................................................................................................. 39

3.1 ENGAUGE DIGITIZER ........................................................................................................ 39

3.2 EJEMPLO DE DIGITALIZACIÓN DE UNA IMAGEN USANDO ENGAUGE DIGITIZER .......................... 39


1 Introducción

1.1 Propósito

Este documento pretende ser una guía de uso para obtener de

manera exacta y fiable las características corriente-tensión (I/V) de los

dispositivos semiconductores que los alumnos del Dpto. de Electrónica y

Tecnología de los Computadores usen en sus prácticas y en proyectos

fin de grado/master/carrera.

1.2 Alcance

Este documento tiene sentido entre aquellas personas que usen los

laboratorios de electrónica y participen tanto en prácticas como en

proyectos directamente relacionados con la toma de medidas de

circuitos micro electrónicos.

1.3 Responsabilidades

La responsabilidad de efectuar cualquier tipo de cambio

corresponde a toda persona involucrada en el proyecto y

particularmente al autor.

1.4 Términos y acrónimos

Término/Acrónimo Significado


2 Descripción de la obtención de datos de

dispositivos semiconductores usando el

equipo TEKTRONIX 571 Curve Tracer

2.1 Puesta en marcha de la impresora

2.1.1 Panasonic KX-P1080B

Una de las impresoras a utilizar para la impresión de gráficas

procedentes del trazador Tektronix 571 es la Panasonic KX-P1080B. Una

vista frontal de la misma se puede observar en la Ilustración 1.

Ilustración 1. Introducción de papel en la

impresora Panasonic KX-P1080B


Las partes de esta impresora a tener en cuenta para poder imprimir las

gráficas son las mostradas en la Ilustración 2. Dichas partes son

siguientes:

Rendija por la que se introduce el papel

Rueda giratoria

Varios botones indicadores.

Cinta de la impresora

Para poder imprimir a través de esta impresora no se debe presionar

ningún otro botón.

Ilustración 2. Partes principales de la impresora Panasonic KX-P1080B


Los pasos a seguir para introducir el papel en la impresora y que este

quede en la posición correcta, son los siguientes:

1. Se introduce el papel por la rendija mostrada en la Ilustración 3. De

manera que quede como se indica en la ilustración 4.

Ilustración 3

Ilustración 4


2. Una vez depositado el papel como se indica en

la Ilustración 4, la luz indicadora ‘PAPER/ERROR’

del panel de la impresora deberá apagarse, así

como la luz indicadora ‘ON LINE’ deberá estar

encendida. Si esta no lo está, se debe pulsar el

botón correspondiente, situado debajo del

indicador. Dichos botones indicadores se

pueden observar en la Ilustración 5.

Ilustración 5. Indicadores

3. Una vez el papel en esta posición, se gira la rueda de la parte

derecha de la impresora en el sentido de giro mostrado en la

Ilustración 6, de manera que el papel aparezca por la parte donde

se encuentra la cinta de la impresora, quedando como se observa

en la Ilustración 7.

Ilustración 6. Rueda giratoria


Ilustración 7.

4. Llevado a cabo el procedimiento anterior, el papel quedará listo

para que comience la impresión.

NOTA: Si se desea utilizar papel en sucio, hay que tener que cuenta que

su introducción en la impresora debe ser con la parte del folio en sucio

hacia arriba, de manera que la gráfica se imprima por su cara blanca.

Se puede ver un ejemplo en la ilustración 8.

Ilustración 8. Ejemplo papel en sucio

2.1.2 EPSON LQ-860

A continuación se detallan los pasos a seguir para introducir el papel en

la impresora EPSON LQ-860.

1. Se introduce el papel por la rendija mostrada en la Ilustración 9, de

manera que quede como se indica en la ilustración 10. Como se


puede observar, en la propia impresora hay una flecha indicadora

de por dónde se debe introducir el mismo.

Ilustración 9

Ilustración 10

2. Una vez depositado el papel como se indica en la Ilustración 10, la

luz indicadora ‘PAPER FEED’ del panel de la impresora deberá

apagarse, así como la luz indicadora ‘ON LINE’ deberá estar

encendida. Si esta no lo está, se debe pulsar el botón

correspondiente, situado debajo del indicador. Dichos botones

indicadores se pueden observar en la Ilustración 11.

Ilustración 11. Botones indicadores


5. Llevado a cabo el procedimiento anterior, el papel quedará listo

para que comience la impresión.

NOTA: Si se desea utilizar papel en sucio, hay que tener que cuenta que

su introducción en la impresora debe ser con la parte del folio en sucio

hacia arriba, de manera que la gráfica se imprima por su cara blanca.

Se puede ver un ejemplo en la ilustración 12.

Ilustración 12. Ejemplo papel en sucio

2.1.3 Repuestos para las impresoras

Se muestra a continuación la dirección web donde podremos encontrar

repuestos para las dos impresoras mostradas en caso de que hiciera

falta reponer algún componente de las mismas.

Cinta matricial Panasonic KXP1080B

http://www.chollotinta.com/panasonic-kxp1090-negro-cinta-matricial-

kxp1090-p-23660.html#.UV1g_TgU-tU.email

Epson LQ860

http://www.chollotinta.com/epson-lq2550-lq2500-ex800-cinta-matricial-

negro-lq860-lq670-lq756-lq680-lq1060-p-9583.html#.UV1hhrhjEO8.email

http://www.chollotinta.com/panasonic-kxp1090-negro-cinta-matricial-kxp1090-p-23660.html#.UV1g_TgU-tU.email

http://www.chollotinta.com/panasonic-kxp1090-negro-cinta-matricial-kxp1090-p-23660.html#.UV1g_TgU-tU.email

http://www.chollotinta.com/epson-lq2550-lq2500-ex800-cinta-matricial-negro-lq860-lq670-lq756-lq680-lq1060-p-9583.html#.UV1hhrhjEO8.email

http://www.chollotinta.com/epson-lq2550-lq2500-ex800-cinta-matricial-negro-lq860-lq670-lq756-lq680-lq1060-p-9583.html#.UV1hhrhjEO8.email


2.2 Tektronix 571 Curve Tracer

El trazador de curvas Tektronix 571 es un tester capaz de realizar

medidas en corriente continua de varios tipos de semiconductores:

transistores bipolares NPN y PNP, diodos, FET, tiristores y TRIACs.

En la parte delantera encontramos 10 teclas de función:

- 4 teclas de flecha para desplazarnos por la pantalla

seleccionando rangos, modos y controlando la posición del

cursor

- Tecla de comenzar ‘Start’ para iniciar la ejecución de una

adquisición según una configuración preestablecida.

- Tecla de ‘Menú’ para acceder al bloque de selección de

configuración.

- Tecla de parar ‘Stop’ para interrumpir una medida.

- Tecla de almacenar resultados ‘Store’ para almacenar un

conjunto de resultados.

- Tecla para activar el cursor ‘Cursor’ para activar los cursores

sobre la gráfica medida.

- Tecla de imprimir ‘Copy’ para volcar la información a la

impresora.

Aparte del interruptor ON/OFF de conexión/desconexión del equipo y la

pantalla, en esta parte también se encuentran los zócalos donde se

deben conectar los dispositivos a medir (Estos se pueden, y a veces se

deben, proteger con una mampara de cristal). Hay que tener en cuenta

que solo debe haber un único dispositivo en la medida.

En la Ilustración 13 se puede observar que existen varios zócalos para

conectar los diversos componentes. Habrá que observar a cuál de ellos

se adapta el componente a medir teniendo en cuenta los terminales

[Emisor (E), Base (B), Colector (C), Ánodo (A), Cátodo (C), Puerta (G),

Drenador (D) o Fuente (S)].

No obstante, en el caso de diodos, si se conecta realmente el Ánodo en

A y el Cátodo en C se obtiene la característica directa, pero puede

intercambiarse la conexión para obtener la característica inversa.

En cualquier caso, conviene tener perfectamente identificados los

distintos terminales del dispositivo.


La pantalla permitirá visualizar la configuración del equipo antes de la

medida, así como el posterior resultado. También se podrán ver los

valores de tensión o intensidad en los puntos en los que se sitúen los dos

cursores disponibles.

Todo lo anterior se puede observar en la Ilustración 13.

Ilustración 13. Teclas de flecha

Ilustración 14. Parte delantera Tektronix


En la parte trasera tenemos los conectores y algún control:

- Control de intensidad del display

- Conector de impresora

- Interruptor de TEST

- Conector de alimentación

Ilustración 15. Parte trasera Tektronix

El trazador de curvas cuenta con dos pantallas: la pantalla de Menú (o

de configuración) y la pantalla del Test (o de medida). Además desde

la pantalla de Menú se puede acceder a dos sub-pantallas

“Recuperación de Menú” y “Salvaguarda de Menú”.

En cualquiera de las cuatro pantallas mencionadas aparecen dos

líneas: una en la cabecera que indica la pantalla en la cual nos

encontramos y otra al final donde se pueden observar las teclas de

función disponibles en cada momento. Si se pulsa otra tecla que no

aparezca o varias simultáneamente no se efectuará ninguna operación.

Esto último no es válido para la tecla ‘COPY’ que siempre hará una

impresión de los datos visualizados por la impresora.

- Pantalla Menú:

Esta pantalla muestra todos los parámetros seleccionados (y que

pueden seleccionarse) para efectuar el test del componente

conectado. En la Ilustración 16 puede observarse un ejemplo del

formato de dicha pantalla.


A esta pantalla se accede al encender el equipo o desde cualquier otra

pantalla pulsando la tecla ‘MENU’.

Aparecen 10 líneas (en algunos momentos, según el componente

elegido, alguna puede estar en blanco). En cualquiera de ellas, el valor

subrayado es el elegido.

Para acceder de una línea a otra o a valores dentro de una línea se

usan las cuatro teclas de flecha (Ilustración 14).

Ilustración 16. Pantalla Menú Tektronix 571


Las 10 líneas de menú se describen a continuación, la palabra resaltada

es el parámetro por defecto.

1. Function (Recall | Adquisition | Continuous Compare)

Recall: sólo aparece cuando hay curvas guardadas en

memoria RAM, al seleccionarlo podemos visualizar dichas

curvas.

Acquisition: ejecuta la adquisición de las curvas del DBT.

Acquisition Continuous: la adquisición se realiza

continuamente cada 2,5 segundos hasta que se presione

Stop.

Compare: El 571 realiza una adquisición, almacena las

curvas en la RAM, estas son tomadas como referencia. La

siguiente adquisición es comparada con esta referencia

2. Type (NPN | PNP | N-FET | P-FET | DIODE | SCR)

En esta línea se selecciona el DBT, el menú cambia según el

dispositivo seleccionado.

3. Vce max (0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100) Voltios

Determina el máximo voltaje que utiliza el test entre

colector y emisor. El voltaje se incrementa desde 0 hasta el

máximo seleccionado. Para PNP se invierte el signo. Para los

FETs Vce cambia por Vds (drenador - fuente) y para los

diodos y SCR se muestra Va (ánodo)


4. Ix max (0.05 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200

| 500 | 1000 | 2000) mA

Determina la máxima corriente que atraviesa el DBT,

cuando se supera el límite la pantalla muestra overcurrent.

En los transistores Ix es Ic (colector), en los FETs es Id

(drenador), en los diodos y SCR es Ia (ánodo), con los PNP y

P-FET cambia de signo.

NOTA: Vmax = 100 V y Imax = 2 A son mutuamente

excluyentes, y Vmax > 20V requiere la tapa protectora.

5. Ib / step (0.5 | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | 200 | 500) uA (1 | 2

| 5 | 10 | 20) mA

Determina la corriente de excitación del DBT, cuando

testeamos FETs Ib se cambia por:

Vg: Vg / step (0.1| 0.2 | 0.5 | 1) Volt.

La polaridad se ajusta automáticamente, cuando

comprobamos SCR utilizamos el término Ig / step (corriente

de puerta). Con los diodos esta opción no aparece.

6. Offset (-1.250) Volt

Se muestra sólo con los dispositivos FET su polaridad es

automática y su rango se varía con las teclas de flecha

izquierda y derecha.

7. Steps (1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10)

En esta línea se introduce el número de pasos en que se va

incrementando Ib, Vg ó Ig .Con los diodos esta línea no

aparece.

8. R load (10k | 1k | 100 | 10 | 0.25) Ohm

Es la resistencia de carga en serie con el DBT, con los SCR

las cargas seleccionables son (10k 1K 100).


9. P max (0.1 | 0.5 | 2 | 10 | 50 | 100)

Es la máxima potencia programada que disipa el DBT.

10. Retrieve Menu | Save Menu

Retrieve Menu: recupera un menú de los 12 que pueden ser

guardados en memoria por el usuario.

Save Menu: guarda un menú en una de las 12 posiciones de

memoria.

Al situarnos en alguna de estas dos opciones y pulsando algunas

de las teclas ’START’ o ‘MENU’ entramos en las subpantallas

‘Recuperación de Menú’ o ‘Salvar Menú’. En ellas aparecen 12

posiciones de memoria donde se pueden guardar (o se puede

recuperar) un menú preconfigurado. En la pantalla cada posición

aparece con la leyenda “Empty” (vacío) o “Used” (lleno o usado).

Una vez dentro de una de estas subpantallas con las teclas de

flecha arriba/abajo escogemos la posición de memoria deseada

y con ‘Start’ se procede a guardar o recuperar un menú. Si en vez

de ‘Start’ se pulsa ‘Menú’ se vuelve a la pantalla principal sin

ningún cambio. Con la tecla ‘Stop’ se borra la posición deseada.

- Pantalla de Test:

Es una retícula que representa los ejes I-V donde se representará la

característica del componente. Se indican así mismo los fondos de

escala y la configuración según la cual se ha hecho la medida.

A esta pantalla se accede directamente desde la pantalla Menú

pulsando la tecla ‘Start’. Para salir bastará pulsar ‘Menú’.

En la Ilustración 17 puede verse el formato de esta pantalla.


Ilustración 17. Pantalla de Test Tektronix 571

La característica del componente se adquiere a la par que se

representa, pulsando la tecla ‘Start’, como se ha indicado

anteriormente (puede ser única, continua o para comparar según se

eligiese en la pantalla de Menú).

Con la tecla ‘Stop’ se para la adquisición (si era continua) y con ‘Start’

se efectúa otra adquisición.

La adquisición puede interrumpirse con los siguientes mensajes:

- Overcurrent! Cambiar los parámetros de intensidad máxima

y repetir. Puede suceder también que el dispositivo este

defectuoso.

- Base/gate drive out of range Chequear el dispositivo, puede

ser defectuoso o estar en mal estado.

- Cover open! Si Vce max (o similar) es superior a 20V la

cubierta de protección debe estar cerrada.

- Adquisition interrupted Se ha presionado la tecla ‘Stop’.

Pulsar cualquier otra para continuar.

Una vez la gráfica dibujada, el componente medido puede ser retirado

(si no se había seleccionado adquisición continua).

Antes de la adquisición el equipo chequea si los parámetros elegidos

son acordes unos con otros. A veces puede readaptar

automáticamente alguno de ellos para que las curvas sean

representables. En tal caso envía alguno de los siguientes mensajes:

- R load adapted: Adapta la resistencia de carga.

- Current scale factor modified: Se reduce la escala del eje de

intensidad para mejor visualización.


- Ib/step reduced: Reduce los saltos de Ib.

Una vez hecha la adquisición y teniendo, por lo tanto, la característica

ya representada se pueden cambiar los valores máximos (fondo de

escala) de tensión e intensidad sin necesidad de volver a la pantalla de

menú. Para ello basta usar las teclas de flecha.

Si se desea almacenar una gráfica, puede salvarse en memoria RAM

pulsando la tecla ‘Store’. Estas gráficas pueden luego compararse o

examinarse con otras de posterior adquisición.

Para recuperar una gráfica salvada podemos usar la función ‘Recall’ de

la pantalla de Menú como se comentó anteriormente. Sólo se puede

recuperar la última gráfica almacenada.

Para almacenar distintos puntos de una gráfica ya representada

podemos usar las funciones de cursor. Presionando la tecla ‘Cursor’

aparecerán dos cursores sobre dicha gráfica. A la izquierda de la

pantalla se tienen los valores del punto que señala cada uno de ellos.

En cada momento solo se puede tener uno de los cursores activo (con

la tecla ‘Cursor’ se cambia la actividad de un cursor al otro). Con la

tecla de flechas se desplaza el cursor activo a lo largo de la gráfica.

Con la tecla ‘Stop’ se finaliza esta actividad. Con cualquier otra tecla se

efectúa la acción que indique la misma.

Para imprimir los resultados, basta pulsar ‘Copy’ si se dispone de una

impresora conectada. Si aparece el mensaje “Printer not ready”

comprobar que la impresora esté encendida, ONLINE y con papel.

→ Precauciones generales

Para una correcta y sistemática utilización del equipo conviene tener

presente:

- Se debe tener una idea clara del funcionamiento del

dispositivo que se va a medir (potencia máxima, tensión

máxima, identificación de terminales, etc.)

- Conectar un único componente a medir introduciéndolo en el

zócalo adecuado y según los terminales en él marcados.

- Si se va a trabajar con tensiones superior a 20 V cerrar la

cobertura de los zócalos (de todos modos esto debería

hacerse de manera metódica y sistemática).

- Configurar en la pantalla de menú los distintos parámetros de

manera acorde con las limitaciones del dispositivo (no exceder

en potencia, tensión, etc.)


2.3 Conexión del equipo con la impresora

El trazador de curvas Tektronix 571 cuenta con la capacidad de

imprimir el contenido de la pantalla mediante la conexión de una

impresora compatible por medio de un conector Centronics, conector

de puerto paralelo.

Por tanto, se debe conectar el trazador a la impresora por medio de un

cable Centronics, a través del puerto adecuado para ello.

Ilustración 18. Conector Centronics

- Equipo Tektronix 57

Dicho conector en el trazador de curvas se encuentra situado en la

parte trasera, como se ha comentado anteriormente.

Ilustración 19. Puerto impresora equipo

2.3.1 Impresora Panasonic KX-P1080B

En la impresora Panasonic KX-P1080B, el puerto también se encuentra

situado en la parte trasera, como puede observarse en la ilustración 21.


Ilustración 20. Puerto Impresora Panasonic KX-P1080B

2.3.2 Impresora EPSON LQ-860

En la impresora EPSON LQ-860, el puerto se encuentra situado en la

parte derecha, como puede observarse en la ilustración 22.

Ilustración 21. Puerto Impresora EPSON LQ-860

Por último, basta conectar un extremo del cable al equipo Tektronix 571

y el otro extremo a la impresora elegida.

2.4 Medida de los dispositivos semiconductores

usando el equipo Tektronix 571

En esta sección se explica cómo realizar medidas básicas en los

dispositivos más comunes

NOTA: Cuando se realice un test, los parámetros introducidos en el menú

deben ser acordes con el dispositivo a medir, es por ello que necesitamos

conocer las características aproximadas de estos dispositivos para no dañarlos

durante la prueba


2.4.1 Transistores bipolares (NPN y PNP)

Conectamos el transistor en los

conectores de prueba con el patillaje

correcto, en el menú seleccionamos NPN

y presionamos Start, en la figura se ve el

resultado.

Ilustración 23

Obtenemos la curva característica I-V de la corriente Ic en función de la

tensión entre colector y emisor (Vce), para distintos valores de la tensión

entre base y emisor (Vbe).

2.4.1.1 Medida de la tensión de saturación (Vce sat)

Presionamos Menu para volver a la anterior página y cambiamos

Vcemax a 0.5 V, Ib/step a 50 uA/step y seleccionamos la carga de 10

Ohm, presionamos Start y tenemos las siguientes curvas.

Ilustración 22


Ilustración 24

La línea vertical roja muestra de manera aproximada el valor del voltaje

Vce a partir del cual el transistor empieza a operar en saturación. La zona

rodeada muestra dicho efecto de saturación en la corriente que circula

por el transistor.

2.4.1.2 - Medida de la tensión de ruptura

Comúnmente se utilizan los siguientes tipos:

Vceo tensión de ruptura colector-emisor con la base abierta

Vces tensión de ruptura colector-emisor con la base

cortocircuitada a emisor

Vcbo tensión de ruptura colector-base con emisor abierto

Vebo tensión de ruptura emisor-base con colector abierto

En el siguiente ejemplo se muestra la tensión de ruptura colector -

emisor en función de Ib, en el menú se debe poner Vcemax=100V,

Icmax=10mA, Ib/step=5uA y Pmax=0.5W

NOTA: Los parámetros deben escogerse con cuidado pues el dispositivo

puede destruirse


Ilustración 25

La línea roja muestra de forma aproximada la tensión de ruptura de la

unión formada entre colector y emisor

2.4.1.3 Deriva térmica

Introduzca los siguientes parámetros: Function=acquisition continuous,

Vcemax= 20V, Icmax=100mA, Ib/step=200uA, Step=3 y Pmax=2W.

Presionar Start hasta que se vean los gráficos de la figura, hay que

terminar pulsando Stop

Ilustración 26

Realizando una adquisición continua de los datos, podemos comprobar

el efecto de la temperatura y demás agentes atmosféricos que puedan

modificar el resultado de la medida que estamos realizando. Dicha

variación u offset se aprecia en lo variabilidad de los resultados

obtenidos, de modo que podemos definir un margen en la corriente de


salida en función de la temperatura, dicho margen será el valor de

deriva térmica de nuestro dispositivo.

2.4.1.4 Obtención de la recta de carga

Introduzca los siguientes parámetros: Function=acquisition, Vcemax=2V,

Icmax=2mA, Ib/step=1uA, Step=10, Rload=1k y Pmax=100W.

Presionar Start.

Ilustración 27

Conocido el punto de operación de nuestro circuito de polarización,

podemos determinar mediante la recién obtenida recta de carga la

región de operación del transistor: corte (1) , lineal (2) y saturación (3)

2.4.1.5 Cálculo del límite de potencia

Introduzca los siguientes parámetros: Function=acquisition,

Vcemax=50V, Icmax=20mA, Ib/step=10uA, Step=10, Rload=0.25 y

Pmax=0.1W. Presionar Start.


Ilustración 28

Tras la obtención de la curva, el límite de potencia lo obtenemos

multiplicando el valor de la tensión máxima y la corriente obtenida en

ese punto. Dichos puntos se muestras resaltados en la imagen.

2.4.1.6 Obtención de parámetros H (hFE, hfe, hoe)

hf: Crear las curvas con los valores por defecto, presionar la tecla Cursor

y en la pantalla aparece el valor de hFE.

hi: Poner el cursor en una posición fija por ejemplo 4V después moverlo

verticalmente una posición hacia abajo, ΔIc dividido por ΔIb nos da el

valor de hfe bajo las condiciones especificadas de Ic y Vc.

ho: Mover ambos cursores a la misma curva uno a 2V y otro a 4V, ΔIc

dividido por ΔVce nos da hoe.

Recordamos la equivalencia entre los parámetros h de un BJT y los

parámetros comúnmente utilizados.

Ilustración 29


2.4.1.7 Cálculo de la tensión de ruptura colector-emisor

Vceo(br)

Desconectar la base y colocar los siguientes parámetros: Type=DIODE,

Vcemax=100V, Iamax=1mA, Rload =1k y Pmax 0.1W. Presionar Start.

Ilustración 30

Conectando sólo emisor y colector podemos ver la tensión de ruptura

de la unión como si de un diodo se tratase. El valor de dicha tensión

aparece señalado de forma aproximada en la imagen.


2.4.2 Transistores FET (JFET, NMOS y PMOS)

En el menú principal poner los siguientes

parámetros: Function=acquisition, Type=NFET,

Vdsmax=10V, Idmax=20mA, Vg/step=200mV,

Step=10, Offset=-1.200V, Rload=0.25 y

Pmax=0.1W. Presionar Start

Ilustración 32

Podemos ver en la imagen la clásica curva IDS frente a VDS característica

de un transistor MOSFET.

Ilustración 31


2.4.2.1 Medida de la tensión de ruptura del drenador

Vdsmax=100V, Idmax=10mA, Vg/step=0.2V, Step=10, Offset=-1.4200V

Presionar Start.

Ilustración 33

El procedimiento es análogo al caso de un transistor bipolar. Ver sección

2.4.1.7 para referencias.

NOTA: Existen otras tensiones de ruptura por ejemplo puerta - fuente

(gate - source), este ensayo puede ser destructivo para el componente


2.4.2.2 Medida de la tensión pinch off

Vdsmax=5V, Idmax=0.05mA, Vg/step=0.1mV, Step=10, Offset=-2.150V y

Rload=100. Presionar Start

Ilustración 34

La tension de pinch-off será aquella para la cual la corriente de

drenador se haga nula. En la imagen vemos que dicho efecto se

produce para VG = 0, no obstante deberemos tener muy en cuenta que

se está aplicando una tensión de offset de -2.150 V. Por tanto la tensión

de pich-off en este ejemplo sería de -2.150 V. Para un caso genérico,

simplemente bastaría con sumar al valor de tensión para el cual se

obtiene un valor nulo de la corriente el valor del offset aplicado.


2.4.3 Diodos

2.4.3.1 Tensión en directa

Conectar el diodo en forma directa y poner el menú como sigue:

Type=DIODE, Vamax=1V, Iamax=1mA, Rload=100. Presionar Start

Ilustración 35

Se muestra en la imagen la clásica curva I/V de un diodo.

Para calcular Ri poner en modo cursor y tomar valores Ri = ΔVa/ΔIa

2.4.3.2 Tensión Inversa

Conectar un diodo Zener de forma inversa y presionar Start, almacenar

el gráfico en memoria, colocarlo de forma directa y presionar Start de

nuevo en el gráfico se ve n las características.

Ilustración 36


Podemos observar en la imagen tanto la tensión en directa como en

inversa de un diodo Zener.

2.4.4 Tiristores

Se prueban de la misma manera que

un transistor NPN pero con una carga

mínima de 100 Ohm.

Poner los siguientes valores en el

menú:

Type=SCR, Vamax=20V, Iamax=20mA, Ig/step=0.2mA, Step=10,

Rload=1k, Pmax=0.1W. Presionar Start

Ilustración 38

Por mera inspección en la imagen, podemos obtener fácilmente la

tensión de conmutación del tiristor objeto de nuestra medición.

2.5 Precauciones a tener en cuenta para todas las

medidas

Hay que tomar precauciones para evitar oscilaciones en el DBT, con

dispositivos de alta frecuencia puede aparecer señales de ruido en el

gráfico, podemos remediarlo insertando un pequeño condensador

(15pF) entre base - emisor o de 1000pF entre colector - base, eliminando

con ello las oscilaciones

Ilustración 37


El 571 tiene protección de

sobrecorriente y también una

protección térmica. Si hacemos

un test cortocircuitando los

puntos de medida aparecerá

un gráfico como el de la figura

39.

Ilustración 39


2.6 Comprobación de los valores datos por el

fabricante usando el trazador de curvas

En primer lugar mediremos algunos parámetros de los ya vistos

anteriormente y comprobaremos que se ajustan a los datos ofrecidos

por el fabricante.

Comenzaremos con un transistor bipolar NPN, modelo BC547B.

Medimos la tensión VCE de saturación.

Según el datasheet, la tensión de saturación es de aproximadamente

0.25 V

Ilustración 40

Tras analizar el dispositivo con el trazador de curvas, observamos que la

tensión de saturación es de aproximadamente 0,23 V. Dicho valor se

corresponde con el que nos indica el fabricante.


Medimos la tensión de ruptura colector-emisor

Ilustración 41

El fabricante nos indica que la tensión de ruptura entre colector y emisor

es de 45 V, no obstante tras analizar el dispositivo con el trazador de

curvas obtenemos un valor de dicha tensión de ruptura de unos 90 V,

esto se debe a que nosotros estamos midiendo usando un valor de la

corriente de colector diferente a la que propone el fabricante (10 mA).

NOTA: Es muy importante recordar que cuando se vayan a realizar

medidas que involucren valores de tensión o corriente elevador

bajemos la tapadera protectora del trazador de curvas. El propio

trazador nos avisará de una posible situación de peligro con el mensaje

Close Cover.


Medimos los parámetros H

El fabricante nos indica que el valor de la trasnconductancia (hf) está

comprendido entre 200 y 450.

Tras medir el dispositivo con el trazador de curvas obtenemos un valor

de hf de 224, valor que coincide con los datos ofrecidos por el

fabricante.

Ilustración 42


Mediremos a continuación los parámetros más característicos de

un diodo modelo 1N4004

Tensión en directa

El fabricante indica que la tensión en directa de este diodo es de 0.6 V,

que es justo el valor que obtenemos al realizar la medida con el

trazador de curvas, tal y como podemos observar en la imagen

siguiente.

Ilustración 43

El resto de medidas con distintos dispositivos no se muestras aquí por no

hacer excesivamente largo este texto, no obstante su obtención es

sencilla si se siguen los pasos indicados anteriormente.


3 Proceso de digitalización de los datos

obtenidos mediante el trazador de curvas

3.1 Engauge Digitizer

Este software de código abierto de digitalización de imágenes convierte

un archivo de imagen que muestra un gráfico o mapa, en números y

datos que pueden ser exportados a una hoja de cálculo para su

posterior procesado. Se puede descargar gratuitamente en

http://digitizer.sourceforge.net/

El archivo de imagen puede provenir de un escáner, una cámara digital

o una captura de pantalla. Los números se pueden leer en la pantalla, y

se graban o copian a una hoja de cálculo.

El proceso comienza con un archivo de imagen que contiene un gráfico

o mapa. El resultado final es la digitalización de los datos que pueden

ser utilizados por otras herramientas como Microsoft Excel y Gnumeric.

3.2 Ejemplo de digitalización de una imagen usando

Engauge Digitizer 4.1

A continuación, se describen con un ejemplo los pasos a seguir para

digitalizar una de las gráficas obtenidas a través del trazador de curvas

Tektronix 571.

En primer lugar, si la impresión en papel no se ve de una forma clara,

una vez escaneada la curva, se le debe modificar el contraste para

darle más oscuridad y que Engauge Digitizer funcione correctamente.

http://digitizer.sourceforge.net/


Una vez hecho esto, los pasos a seguir son los siguientes:

1. Importar la imagen desde el directorio donde se halle, usando

‘File/Import’.

Ilustración 44

2. Pulsar sobre el botón ‘Axis Point’ para definir el sistema de

coordenadas.

Ilustración 45

3. Pulsar en uno de los ejes para añadir el primer punto de dicho eje.


Ilustración 46

4. Pulsar en uno de los ejes para añadir el segundo punto.

5. Pulsar en uno de los ejes para añadir el tercer punto.

Ilustración 47


6. Pulsar sobre el botón ‘Curve Points’ para introducir los puntos de la

curva. Estos contendrán los datos de la gráfica digitalizados.

Ilustración 48

7. Hacer clic en la curva para ir añadir un punto de la misma. Repetir

hasta que el gráfico este cubierto con un número suficiente de

puntos. Si este paso es demasiado lento y tedioso, se pueden

digitalizar automáticamente segmentos enteros usando ‘Segment

Fill’.

Ilustración 49

Usando ‘Segment Fill:

- Ver la imagen procesada mediante la selección de la opción

‘View/Processed’.

- Ajustar los parámetros de discretización usando la opción

Settings/Discretize, la información no deseada en la imagen se

elimina.


Ilustración 50


- Quitar las líneas de la cuadrícula de la imagen original usando

la opción ‘Settings/Grid Removal’, la información no deseada

en la imagen es eliminada.

Ilustración 51

- Pulsar el botón ‘Segment Fill button’.

- Pulsar en cada segmento de la curva para añadir puntos de la

misma que estén regularmente espaciados a lo largo del

segmento. Repetir hasta que los puntos se hayan creado para

todos los segmentos del gráfico.

Ilustración 52

8. Exportar los puntos de la curva mediante ‘File/Export As’.


Ilustración 53

Procedimiento para la obtención de datos de...

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