El Transistor Bipolar Npn.docx

“EL TRANSISTOR BIPOLAR NPN. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS” I.

EQUIPOS Y MATERIALES: 

Osciloscopio: Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

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Fuente de poder DC: Las fuentes de corriente directa o fuentes de alimentación son un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas.

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Multímetro: Un multímetro, también denominado polímetro o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma, con alguna variante añadida.

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Transistor 2N3904: El transistor 2N3904 es uno de los más comunes transistores NPN generalmente usado para amplificación. Está diseñado para funcionar a bajas intensidades, bajas potencias, tensiones medias, y puede operar a velocidades razonablemente altas. Se trata de un transistor de bajo costo, muy común, y suficientemente robusto como para ser usado en experimentos electrónicos.

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Resistores varios (220Ω, 1KΩ, 56KΩ, 22KΩ): Se denomina resistor (aunque también se usa resistencia en el argot eléctrico y electrónico) al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico.

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Capacitor (0.1uF, 3.3uF): Un condensador eléctrico (también conocido frecuentemente con el anglicismo capacitor, proveniente del nombre equivalente en inglés) es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.

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II.

Potenciómetro (1MΩ): Un potenciómetro es uno de los dos usos que posee la resistencia o resistor variable mecánica (con cursor y de al menos tres terminales). El usuario al manipularlo, obtiene entre el terminal central (cursor) y uno de los extremos una fracción de la diferencia de potencial total, se comporta como un divisor de tensión o voltaje.

PROCEDIMIENTO: 1. Considerando los valores nominales de los componentes utilizados, realizar la simulación del circuito mostrado en la figura 5.1. Considere todos los casos indicados en el paso 3. Llenar los valores correspondientes en las tablas 5.2, 5.3, 5.4 y 5.5

a. Medir las corrientes que circulan por el colector (𝐼𝑐 ), el emisor (𝐼𝑒 ) y la base (𝐼𝑏 ) cuando el potenciómetro P1 está ajustado para tener una resistencia de 0Ω. b. Medir las tensiones entre el colector-emisor (𝑉𝑐𝑒 ), entre base-emisor (𝑉𝑏𝑒 ) y entre emisor-tierra (𝑉𝑒 ). c. Colocar los datos obtenidos en la tabla 5.2.

d. Cambiar R1 a 68KΩ, repetir los pasos (a) y (b), y anotar los datos en la tabla 5.3. e. Aumentar las resistencias de P1 a 100KΩ, 250KΩ, 500KΩ, 1MΩ. Observar lo que sucede con las corrientes 𝐼𝑏 y con la tensión 𝑉𝑐 (usar 𝑅𝑒 =0), llenar la tabla 5.4. f. Ajustar el generador de señales a 50m𝑉𝑝𝑝 , 1KHz, onda sinusoidal. Observar la salida 𝑉𝑜 con el osciloscopio. Anotar en la tabla 5.5.

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Con R1 = 56KΩ:

Valores (R1 = 56KΩ) Simulados Medidos

𝑰𝒄 (mA) 8.2 9.98

𝑰𝒆 (mA) 8.25 10.02

𝑰𝒃 (uA) 50.6 1.83

𝑽𝒄𝒆 1.98 0.2

𝑽𝒃𝒆 0.72 0.71

𝑽𝒆 1.82 2.15

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Con R1 = 68KΩ:

Valores (R1 = 68KΩ) Simulados Medidos

III.

𝑰𝒄 (mA) 6.77 1.79

𝑰𝒆 (mA) 6.81 1.78

𝑰𝒃 (uA) 41.1 48.9

𝑽𝒄𝒆 3.73 8.2

𝑽𝒃𝒆 0.72 0.66

𝑽𝒆 1.5 0.69

CUESTIONARIO: 1. Hacer la verificación operativa del transistor con el multímetro en función ohmímetro.

Resistencia Base – Emisor Base – Colector Colector – Emisor

Directa 152Ω 149Ω 545Ω

Inversa 10KΩ 6.1Ω 1.38Ω

2. Representar la recta de carga en un gráfico 𝐼𝑐 vs 𝑉𝑐𝑒 del circuito del experimento. Ubicar los puntos correspondientes a las tablas

12 10

Ic (mA)

8 6 4 2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

Vce

3. ¿En qué regiones de trabajo se encuentran los puntos de la tabla 5.2 y 5.3? Existen cuatro condiciones de polarización posibles. Dependiendo del sentido o del signo de los voltajes de polarización en cada una de las uniones del transistor, éste se puede encontrar en alguna de las cuatro regiones que se pueden observar en el gráfico de la derecha. Estas regiones son; Región activa directa, Región de saturación, Región de corte y Región activa inversa. La región activa directa corresponde a una polarización directa de la unión emisor-base. Esta es la región de operación normal del transistor para amplificación. La corriente de colector es proporcional a la corriente de base. Centrando la atención en la recombinación de los electrones en la base procedentes del emisor podemos observar que allí donde había un hueco pasa a haber, tras la

recombinación, un ión negativo inmóvil. Si desaparecen los huecos de la base y se llena de iones negativos, se carga negativamente, y se repelen los electrone procedentes del emisor. En este caso se impediría la circulación de la corriente, es decir, es necesario que la corriente de base reponga huecos para que haya corriente de colector. Por tanto, por cada electrón recombinando hay que introducir un hueco nuevo que neutralice la carga negativa. Si la reposición de huecos es lenta (corriente IB pequeña) la capacidad de inyectar electrones será baja, debido a la repulsión eléctrica. Este fenómeno tiene la propiedad de ser aproximadamente lineal, con lo que se puede establecer que: 𝐼𝑐 = 𝛽 × 𝐼𝑏 en donde es un coeficiente adimensional, denominada ganancia directa de corriente, o bien ganancia estática de corriente. Por lo tanto, los electrones inyectados desde el emisor a la base, atraídos por el potencial positivo aplicado al colector, pueden atravesar la unión BC, y dar origen a la corriente de colector IC Mediante el emisor, se inunda la base de electrones, aumenta drásticamente el número de portadores minoritarios del diodo base-colector, con lo que su corriente inversa aumenta también. Región activa inversa corresponde a una polarización inversa de la unión emisor-base y a una polarización directa de la unión colector-base. Esta región es usada raramente. Región de corte corresponde a una polarización inversa de ambas uniones. La operación en ésta región corresponde a aplicaciones de conmutación en el modo aplicaciones de conmutación en el modo apagado, pues el transistor actúa como un interruptor abierto (IC=0). En este caso las dos uniones están polarizadas en inversa, por lo que existen zonas de deplección en torno a las uniones BE y BC. En estas zonas no hay portadores de carga móviles, por lo tanto, no puede establecerse ninguna corriente de mayoritarios. Los portadores minoritarios sí pueden atravesar las uniones polarizadas en inversa, pero dan lugar a corrientes muy débiles. Por lo tanto, un transistor en corte equivale a efectos prácticos, a un circuito abierto. Región de saturación corresponde a una polarización directa de ambas uniones. Las operaciones den esta región corresponde a aplicaciones de conmutación en el modo encendido, pues el transistor actúa como un interruptor cerrado (VCE=0). 4. Indicar las diferencias más importantes entre el circuito de este experimento (transistor NPN) con respecto al interior (transistor PNP). Transistor NPN:

Un transistor NPN recibe tensión positiva en el terminal del colector. Este voltaje positivo al colector permite que la corriente fluya a través del colector al emisor, dado que hay una suficiente corriente base para encender el transistor. Transistor PNP:

Un transistor PNP recibe tensión positiva en el terminal emisor. El voltaje positivo al emisor permite que la corriente fluya desde el emisor al colector, dado que hay una corriente negativa a la base (corriente que fluye desde la base a tierra). Transistor NPN: Así es como funciona un transistor NPN: A medida que aumenta la corriente a la base de un transistor NPN, el transistor se activa cada vez más hasta que se conduce completamente desde el colector al emisor. Y a medida que disminuye la corriente a la base de un transistor NPN, el transistor se enciende cada vez menos, hasta que la corriente es tan baja, el transistor ya no conduce a través del colector al emisor y se apaga. Transistor PNP: Un transistor PNP funciona de manera totalmente opuesta. A medida que la corriente se hunde desde la base (fluye desde la base hasta la tierra), el transistor está encendido y conduce a través de la alimentación en la carga de salida. Estos son los conceptos principales de los transistores NPN y PNP.