TP - Transistor Bipolar Con Hoja de Datos
-
Upload
luis-biglieri -
Category
Documents
-
view
104 -
download
2
Transcript of TP - Transistor Bipolar Con Hoja de Datos
ET Nº 17 Cornelio Saavedra Distrito Escolar XIII
Región V
Especialidad Electrónica
Laboratorio 4º Año PRACTICAS UNIFICADAS
Página 1 de 5
Trabajo Práctico Nº - Transistor Bipolar
1) Introducción Teórica
a) Generalidades
El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales (emisor, base y colector), que, atendiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura siguiente, 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.
A continuación, se definen corrientes y tensiones en el transistor.
b) Efecto Transistor El transistor es un dispositivo cuya resistencia interna puede variar en función de la
señal de entrada. Esta variación de resistencia provoca que sea capaz de regular la corriente que circula por el circuito al que está conectado. (Transfer Resistor).
ET Nº 17 Cornelio Saavedra Distrito Escolar XIII
Región V
Especialidad Electrónica
Laboratorio 4º Año PRACTICAS UNIFICADAS
Página 2 de 5
Como puede observarse en la figura anterior, para este transistor, se tiene una juntura (base-emisor) polarizada en directa, y una juntura (colector-base) polarizada en inversa. Debido a esto, el emisor inyectará huecos al material N de la base; la mayor parte de éstos la atraviesan debido a que es muy delgada), también atraviesan la juntura colector base y finalmente llegan al colector que está polarizado en forma inversa. Una pequeña porción de estos huecos se recombinan en la base, la que entrega al emisor una cantidad igual de electrones. La corriente que llega al colector depende casi exclusivamente de la corriente de emisor, son de ésta manera prácticamente iguales; siendo la constante que las iguala α o HFB.
Otra corriente que llega al colector, (aunque muy pequeña) es la corriente de saturación inversa de la juntura colector-base, cuando el emisor está abierto y se denomina ICBO, equivalente a la IS del diodo.
Con la suma de estas dos corrientes, podemos lograr la corriente de colector, en esta forma de polarizar al transistor (base común).
(1)
Si aplicamos Kirchhoff: (2) Operando matemáticamente:
Agrupando:
Finalmente:
ET Nº 17 Cornelio Saavedra Distrito Escolar XIII
Región V
Especialidad Electrónica
Laboratorio 4º Año PRACTICAS UNIFICADAS
Página 3 de 5
Tenemos entonces:
(3) Las ecuaciones (1) y (3), muestran el funcionamiento del transistor en dos
configuraciones distintas. El primer caso, se denomina base común ya que el parámetro de entrada es la IE y el de salida es la IC, siendo entonces la base del transistor el terminal común a las dos mallas.
La segunda muestra el funcionamiento del transistor en la disposición emisor común, ya que en este sentido el parámetro de entrada es la corriente de base, y el de salida es la corriente de colector.
Es importante comparar α con β α: se denomina ganancia estática de corriente en base común y es un parámetro
que varia con la construcción del transistor, oscilando su valor entre 0,90 y 0,99. β: se denomina ganancia estática del corriente en emisor común, si α=0,99,
tendremos entonces
c) Datos de un transistor Los transistores se diseñan con características específicas para responder a ciertas
necesidades de aplicación. El fabricante proporciona hojas de especificaciones para estas características. Los datos se presentan en forma de tabla y en forma gráfica. Es importante entender estas tablas y gráficas. A continuación se presenta la gráfica de las curvas de salida del transistor 2N3904, propuesto para esta práctica.
KEC - SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA
ET Nº 17 Cornelio Saavedra Distrito Escolar XIII
Región V
Especialidad Electrónica
Laboratorio 4º Año PRACTICAS UNIFICADAS
Página 4 de 5
2) Objetivos de la Experiencia
• Familiarizar al alumno con los datos de los manuales de transistores. • Determinar y graficar la familia de curvas características del colector o curvas de
salida (IC en función de VCE para la configuración Emisor Común). • Estudiar el principio de funcionamiento del transistor, analizando las curvas
características obtenidas.
3) Elementos a utilizar
2 Fuentes variables de corriente continua 3 Multímetros digitales 1 Transistor 2N3904 1 Resistencia de 470 Ω x ¼ W 1 Potenciómetro de 2,5 KΩ 1 Interruptor 4) Desarrollo de la experiencia
4.1. Arme el circuito de la figura anterior. Establezca VBB en 1.4 V y VCC en 0 V; S1 está abierto. Determine R1 para que VE sea de 0 V. Los amperímetros IB e IC deben estar en la escala mayor de mA, a fin de proteger los medidores. La amplitud se elige después de conectar la alimentación. Revise las conexiones del circuito antes de conectar la alimentación.
4.2. Cierre S1 Ajuste R1 de manera que IB1 sea de 10 µA. Ajuste de nuevo R1, cuando sea necesario en los pasos 4.3 y 4.4, para mantener IB1 = 10 µA. La lectura del voltímetro deberá ser 0 (VCE = 0). Lea el valor de lC y anótelo en la tabla.
ET Nº 17 Cornelio Saavedra Distrito Escolar XIII
Región V
Especialidad Electrónica
Laboratorio 4º Año PRACTICAS UNIFICADAS
Página 5 de 5
4.3. Poco a poco ajuste VCC por cada valor de VCE que incluye la tabla. Observe el valor de lC para cada valor de VCE y anótelo en la tabla.
4.4. Ajuste VCC para que VCE = 0 V. Establezca R1 para que IB2 = 20 µA y mantenga lB en este valor durante los pasos 4.5 y 4.6.
4.5. Lea el valor de lC y anótelo en la tabla. 4.6. Ajuste los valores de VCC por cada valor de VCE que registra la tabla. Observe y
anote el valor de lC para cada valor de VCE. Monitoree lB y reajuste R1, si es necesario, para mantener IB2 = 20 µA.
4.7. Repita los pasos del 4.4 hasta el 4.6 para todos los valores de lB de la tabla. 4.8. Abra S1. Con los datos de la tabla, grafique las curvas características del colector
para la configuración en emisor común del 2N3904; utilice papel milimétrico o un software graficador, teniendo en cuenta que VCE es el eje horizontal e lC, el eje vertical.
IB IC
VCE [V] 0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20
IB1 IB2 IB3 IB4 IB5
5) Cuestionario
1) ¿Qué observa al comparar las curvas características de lC en función de VCE obtenidas de forma experimental con las que publica el fabricante para el 2N3904? Explique alguna discrepancia.
2) En el circuito utilizado para la práctica, ¿qué efecto producirá la inversión de la polaridad de VBB?
3) Con las curvas características promedio del colector y los datos de la tabla, calcule el valor de β entre lB = 20 µA y 40 µA, si VCE = 20 V. Muestre todos los cálculos.
6) Conclusiones
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2002. 9. 12 1/4
SEMICONDUCTORTECHNICAL DATA
2N3904EPITAXIAL PLANAR NPN TRANSISTOR
Revision No : 1
GENERAL PURPOSE APPLICATION. SWITCHING APPLICATION.
FEATURESLow Leakage Current
: ICEX=50nA(Max.), IBL=50nA(Max.)
@VCE=30V, VEB=3V.
Excellent DC Current Gain Linearity.
Low Saturation Voltage
: VCE(sat)=0.3V(Max.) @IC=50mA, IB=5mA.
Low Collector Output Capacitance
: Cob=4pF(Max.) @VCB=5V.
Complementary to 2N3906.
MAXIMUM RATING (Ta=25 )
TO-92
DIM MILLIMETERS
A
B
C
D
F
G
H
J
K
L
4.70 MAX
4.80 MAX
3.70 MAX
0.45
1.00
1.27
0.85
0.45
14.00 0.50
0.55 MAX
2.30
D
1 2 3
B
AJ
KG
H
F F
L
E
C
E
C
M
N
0.45 MAXM
1.00N
1. EMITTER
3. COLLECTOR
2. BASE
+_
CHARACTERISTIC SYMBOL RATING UNIT
Collector-Base Voltage VCBO 60 V
Collector-Emitter Voltage VCEO 40 V
Emitter-Base Voltage VEBO 6 V
Collector Current IC 200 mA
Base Current IB 50 mA
Collector Power
Dissipation
Ta=25PC
625 mW
Tc=25 1.5 W
Junction Temperature Tj 150
Storage Temperature Range Tstg -55 150
CHARACTERISTIC SYMBOL TEST CONDITION MIN. TYP. MAX. UNIT
Collector Cut-off Current ICEX VCE=30V, VEB=3V - - 50 nA
Base Cut-off Current IBL VCE=30V, VEB=3V - - 50 nA
Collector-Base Breakdown Voltage V(BR)CBO IC=10 A, IE=0 60 - - V
Collector-Emitter Breakdown Voltage * V(BR)CEO IC=1mA, IB=0 40 - - V
Emitter-Base Breakdown Voltage V(BR)EBO IE=10 A, IC=0 6.0 - - V
DC Current Gain *
hFE(1) VCE=1V, IC=0.1mA 40 - -
hFE(2) VCE=1V, IC=1mA 70 - -
hFE(3) VCE=1V, IC=10mA 100 - 300
hFE(4) VCE=1V, IC=50mA 60 - -
hFE(5) VCE=1V, IC=100mA 30 - -
Collector-Emitter Saturation Voltage *VCE(sat)1 IC=10mA, IB=1mA - - 0.2
VVCE(sat)2 IC=50mA, IB=5mA - - 0.3
Base-Emitter Saturation Voltage *VBE(sat)1 IC=10mA, IB=1mA 0.65 - 0.85
VVBE(sat)2 IC=50mA, IB=5mA - - 0.95
Transition Frequency fT VCE=20V, IC=10mA, f=100MHz 300 - - MHz
Collector Output Capacitance Cob VCB=5V, IE=0, f=1MHz - - 4.0 pF
Input Capacitance Cib VBE=0.5V, IC=0, f=1MHz - - 8.0 pF
Input Impedance hie
VCE=10V, IC=1mA, f=1kHz
1.0 - 10 k
Voltage Feedback Ratio hre 0.5 - 8.0 x10-4
Small-Signal Current Gain hfe 100 - 400
Collector Output Admittance hoe 1.0 - 40
Noise Figure NFVCE=5V, IC=0.1mA Rg=1k ,
f=10Hz 15.7kHz- - 5.0 dB
Switching Time
Delay Time td
Vout
Total< 4pFC10kΩ
27
5Ω
V =3.0VCC
300ns
-0.5V
10.9V
0t ,t < 1ns, Du=2%r
inV
f
- - 35
nS
Rise Time tr - - 35
Storage Time tstg
20µs
1N916or equiv.
10.9V
-9.1V
Vout
Total< 4pFC
V =3.0VCC
27
5Ω10kΩ
Vin
0t ,t < 1ns, Du=2%r f
- - 200
Fall Time tf - - 50
2002. 9. 12 2/4Revision No : 1
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Ta=25 )
2N3904
* Pulse Test : Pulse Width 300 S, Duty Cycle 2%.
2002. 9. 12 3/4
2N3904
Revision No : 1
C
0
CO
LL
EC
TO
R C
UR
RE
NT
I (
mA
)C
OL
LE
CT
OR
CU
RR
EN
T I
(
mA
)
0
C
0
BASE-EMITTER VOLTAGE V (V)BE
BECI - V
10
DC
CU
RR
EN
T G
AIN
hF
E
310.30.1
COLLECTOR CURRENT I (mA)C
0
COLLECTOR-EMITTER VOLTAGE V (V)CE
CECI - V h - I
CCOLLECTOR CURRENT I (mA)
CO
LL
EC
TO
R-E
MIT
TE
R S
AT
UR
AT
ION
CE
(sat
)V - I
BA
SE
-EM
ITT
ER
SA
TU
RA
TIO
N
COLLECTOR CURRENT I (mA)C
BE
(sat
)
V - I
1 2 3 4
20
40
60
80
100COMMON EMITTER
Ta=25 C
10.80.9
0.70.60.5
0.4
0.3
0.2
I =0.1mAB
0.4 0.8 1.2 1.6
40
80
120
160
200COMMON EMITTER
V =1VCE
FE C
10 30 100 300
30
50
100
300
500
1kCOMMON EMITTER
V =1VCE
Ta=125 C
Ta=25 C
Ta=-55 C
CE(sat) C
VO
LT
AG
E V
(
V)
COMMON EMITTER
0.01
0.1 0.3 1
0.1
0.03
0.05
0.3
0.5
1
3 10 30 100
I /I =10C
300
B
Ta=125 C
Ta=25 C
Ta=-55 C
BE(sat) C
VO
LT
AG
E V
(
V)
3
Ta=125 C0.3
0.1
0.1
1
0.5
0.3 1 3 10
Ta=25 C
Ta=-55 C
30 100 300
COMMON EMITTER
I /I =105
10
C E
Ta=
125 C
Ta=
25 C
Ta=
55 C
V - I
BBASE CURRENT I (mA)
0.001 0.1 1 10
CE
0
CO
LL
EC
TO
R-E
MIT
TE
R V
OL
TA
GE
V
(V) CE B
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.01
COMMONEMITTERTa=25 C
I
=1
mA
C I
=1
0m
AC CI
=3
0m
A
CI
=1
00
mA
2002. 9. 12 4/4
2N3904
Revision No : 1
CA
PA
CIT
AN
CE
C
(pF
)o
b
310.30.1
REVERSE VOLTAGE V (V)CB
C - V , C - Vob CB ib EB
C
(pF
)ib
V (V)EB
10 30
0.5
1
3
5
10
30
50f=1MHz
Ta=25 C
C
C
ib
ob
CO
LL
EC
TO
R P
OW
ER
DIS
SIP
AT
ION
P (m
W)
0
C
0
AMBIENT TEMPERATURE Ta ( C)
Pc - Ta
100
200
300
400
500
600
700
25 50 75 100 125 150 175