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Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”. Diego Zambrano, Lina Riaño. Informe Lab. IV Electrónica

INFORME DE LABORATORIO IV “TRANSISTOR BJT 2N2222A” ELECTRÓNICA I Lina María Riaño Enciso. Cód.: 20152007852; Diego Alejandro Zambrano Joya Cód.: 20152007857 Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”

ABSTRACT In the following report it is intended to observe the behavior of the bipolar transistor BJT, designing and implementing the basic configuration of common emitter in order to find the β and after it has been found, we will find the 𝑉𝐶𝐸 . For the above, the analysis of the results of the laboratory will be performed using the tables of values where data such as base currents, emitter, collector, diode voltage(𝑉𝑑 ), among others, were recorded.

resistencias para que de ese modo por medio de la fuente de voltaje DC sea posible encontrar β y 𝑉𝐶𝐸 . 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.2.1 Verificar las corrientes de base, emisor y colector así como el voltaje colectoremisor. 1.2.2 Comparar los valores teóricos con los prácticos acerca de los voltajes en la resistencia y la corriente del circuito.

RESUMEN En el siguiente informe se pretende observar el comportamiento del transistor bipolar BJT, diseñando e implementando la configuración básica de emisor común con el fin de encontrar el β y después de haberse hallado éste mismo, se hallará el 𝑉𝐶𝐸 . Para lo anterior, se realizará el análisis de los resultados del laboratorio mediante las tablas de valores en donde quedaron consignados datos como las corrientes de base, emisor, colector, Voltaje de diodo (𝑉𝑑 ), entre otros. ÍNDICE DE TÉRMINOS — Corriente de emisor (𝐼𝐸 ), Corriente de colector (𝐼𝐶 ), Corriente de base (𝐼𝐵 ), Voltaje, Resistencia, Transistor BJT 2N2222A. . 1. OBJETIVOS 1.1

OBJETIVO GENERAL

Aplicar los conocimientos acerca del funcionamiento de un transistor junto con elementos básicos como lo son las

2. METODOLOGÍA En principio, se realizarán las simulaciones de los circuitos por medio del simulador Multisim para afianzar los conocimientos adquiridos en clase y además de esto se realizarán los cálculos previos del circuito. Después de esto, se procederá a montar el circuito en físico, es decir, en la protoboard según el diseño, las resistencias que por medio de los datos teóricos (1KΩ) y también por medio de la ayuda del ingeniero docente se deberían de colocar como también el Transistor BJT 2N2222A previamente escogidos en clase. Seguido de esto, se medirá el voltaje de colector- emisor 𝑉𝐶𝐸 de la configuración en emisor común, así como todas las corrientes del circuito. Seguido de esto, se colocará una resistencia de (315KΩ) entre la Base y la fuente de voltaje y se realizarán las mismas mediciones. Por último, se compararán los primeros datos (simulaciones) con los segundos (prácticos).

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3. RECURSOS En este laboratorio se emplearon recursos como la protoboard, resistencias de 1kΩ y 315KΩ, transistor BJT 2N2222A, fuente de voltaje de 5V y 15V y un multímetro para verificar las corrientes y voltajes del circuito.

4.

MARCO TEÓRICO

4.1 TRANSISTOR BJT 2N2222A El Transistor 2N2222, también identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general.

. Fig. 1. Transistor 2N2222A

5. Sirve tanto para aplicaciones de amplificación como de conmutación. Puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, sólo puede tratar potencias bajas (no mayores de medio Watt). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas.

DESARROLLO TEÓRICO

5.1 CIRCUITO 1

Las hojas de especificaciones señalan como valores máximos garantizados 500 miliamperios, 50 voltios de tensión de colector, y hasta 500 mW de potencia. La frecuencia de transición es de 250 a 300 MHz, lo que permite utilizarlo en aplicaciones de radio de alta frecuencia (hasta 300 MHz). La beta (factor de amplificación, hFe) del transistor es de por lo menos 100; valores de 150 son típicos. El 2N2222 es fabricado en diferentes formatos, los más comunes son los TO92, TO-18, SOT-23, y SOT-223. A continuación se anexará el link de descarga del Datasheet de éste tipo de transistor para mayor ampliación de los valores que maneja éste mismo: [1]

Fig.2 Simulación Circuito I

Partiendo de las ecuaciones:  

𝐼𝐶 𝐼𝐸 𝐼𝐸 𝐼𝐸

= 𝛽𝐼𝐵 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶 = 𝐼𝐵 + 𝛽𝐼𝐵 = 𝐼𝐵 (𝛽 + 1)

Partiendo de los valores:  

𝑉𝐸𝐸 = 5 𝑉 𝑉𝐶𝐶 = 15 𝑉

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 

𝑉𝑑 = 0,6 𝑉 𝑅𝐸 , 𝑅𝐶 = 1𝑘𝛺

5.2 CIRCUITO 2

Se obtiene β de los valores prácticos realizando la división entre la corriente de colector y la corriente de base y se obtiene  𝛽 = 142 Se plantean las ecuaciones de malla:





Ecuación de Malla 1 −𝑉𝐸𝐸 + 0,6 + 𝑉𝐸 = 0 −𝑉𝐸𝐸 + 0,6 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 = 0 −𝑉𝐸𝐸 + 0,6 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 = 0 −5𝑉 + 0,6 + 𝐼𝐸 (1𝐾𝛺) = 0 (4,4 𝑉) 𝐼𝐸 = (1𝑘𝛺) 𝐼𝐸 = 4,4 𝑚𝐴

Ecuación de Malla 2 −𝑉𝐶𝐶 + 𝑉𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝑉𝐸 = 0 −𝑉𝐶𝐶 + 𝐼𝐶 𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 = 0 −𝑉𝐶𝐶 + 𝛽𝐼𝐵 𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 = 0 𝛽𝐼𝐸 −𝑉𝐶𝐶 + 𝑅 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 = 0 𝛽+1 𝐶 (142)(4,4𝑚𝐴) (1𝑘𝛺) + (4,4𝑚𝐴)(1𝑘𝛺) −15𝑉 + 142 + 1 = −𝑉𝐶𝐸 248 −15𝑉 + 𝑉 + 4,4𝑉 = −𝑉𝐶𝐸 65 −6,23𝑉 = −𝑉𝐶𝐸 𝑉𝐶𝐸 = 6,23 𝑉

Fig.3 Simulación Circuito II

Partiendo de las ecuaciones:  

𝐼𝐶 𝐼𝐸 𝐼𝐸 𝐼𝐸

= 𝛽𝐼𝐵 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶 = 𝐼𝐵 + 𝛽𝐼𝐵 = 𝐼𝐵 (𝛽 + 1)

Partiendo de los valores:     

𝑉𝐸𝐸 = 5 𝑉 𝑉𝐶𝐶 = 15 𝑉 𝑉𝑑 = 0,6 𝑉 𝑅𝐸 , 𝑅𝐶 = 1𝐾𝛺 𝑅𝐵 = 315𝐾𝛺

Se obtiene β de los valores prácticos realizando la división entre la corriente de colector y la corriente de base y se obtiene  𝛽 = 142 Se plantean las ecuaciones de malla: 

Ecuación de Malla 1 −𝑉𝐸𝐸 + 0,6 + 𝑉𝐸 + 𝑉𝐵 = 0 −𝑉𝐸𝐸 + 0,6 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 + 𝐼𝐵 𝑅𝐵 = 0 −𝑉𝐸𝐸 + 0,6 + 𝐼𝐵 (1 + 𝛽)𝑅𝐸 + 𝐼𝐵 𝑅𝐵 = 0 −5𝑉 + 0,6 + 𝐼𝐵 (1 + 142)(1𝐾𝛺) + 𝐼𝐵 (315𝐾𝛺) =0 𝐼𝐵 (1 + 142)(1𝐾𝛺) + 𝐼𝐵 (315𝐾𝛺) = 4,4𝑉 𝐼𝐵 [(143)(1𝐾𝛺) + (315𝐾𝛺)] = 4,4𝑉

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𝐼𝐵 [457 𝑥103 𝛺] = 4,4𝑉 4,4𝑉 𝐼𝐵 = [457 𝑥103 𝛺] 𝐼𝐵 = 9,63 µ𝐴

𝑉𝑅𝐶 [𝑉] 4,267 4.154



Ecuación de Malla 2 −𝑉𝐶𝐶 + 𝑉𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝑉𝐸 = 0 −𝑉𝐶𝐶 + 𝐼𝐶 𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 = 0 −𝑉𝐶𝐶 + 𝛽𝐼𝐵 𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝐼𝐵 (𝛽 + 1)𝑅𝐸 = 0 −15𝑉 + (142)(9,63µ𝐴)(1𝐾𝛺) + 𝑉𝐶𝐸 + (9,63µ𝐴)(142 + 1)(1𝐾𝛺) = 0 𝑉𝐶𝐸 = 12,27 𝑉 6.

SIMULADO

MEDIDO SIMULADO %E

6.25%

Tabla 6. Voltaje diodo circuito 2

𝐼𝐵 [𝑚𝐴] 0,031 0.031

𝐼𝐶 [𝑚𝐴] 4,42 4.287

𝐼𝐸 [𝑚𝐴] 4,44 4.345

7.

0% 3% 2.14% Tabla 1. Corrientes circuito 1 𝑉𝑅𝐶 𝑉𝑅𝐸 𝑉𝐶𝐸 [𝑉] [𝑉] [𝑉] MEDIDO 4,35 4,42 6,19 SIMULADO 4.345 4.288 6.368 %E 0.11% 2.99% 2.87% Tabla 2. Voltajes en resistencia circuito 1

MEDIDO SIMULADO

𝑉𝐷 [𝑉] 0,64 0,60

%E

6.25%

* El voltaje de caída en el diodo interno del transistor es aproximadamente el mismo para ambos * En el segundo circuito al ponerle una resistencia tan grande se dio que el voltaje en 𝑉𝑐𝑒 aumenta considerablemente y que las corrientes en el circuito disminuyen.

8. GLOSARIO Todos los términos son conocidos y únicamente se tuvo como base los apuntes en clase y los textos establecidos en el syllabus de la materia.

Tabla 3. Voltaje diodo circuito 1 6.2 CIRCUITO 2

SIMULADO

𝐼𝐵 [𝑚𝐴] 0.010 0.010

𝐼𝐶 [𝑚𝐴] 1.157 1.134

𝐼𝐸 [𝑚𝐴] 1.167 1.145

%E

0%

1.99%

1.88%

Tabla 4. Corrientes circuito 2

CONCLUSIONES

* Se garantizó que la corriente de base fuese menor respecto a la corriente de colector conectando una resistencia mayor en la base respecto a la resistencia conectada en el colector, con el fin de ver la proporcionalidad planteada por la teoría.

%E

MEDIDO

𝑉𝐶𝐸 [𝑉] MEDIDO 10,67 SIMULADO 12.68 3 %E 2.65% 3.16% 15.14 18.84 % % Tabla 5. Voltajes en resistencia circuito 2 𝑉𝐷 [𝑉] 0,64 0,60

𝑉𝑅𝐵 [𝑉] 2,79 3.22

DATOS OBTENIDOS

6.1 CIRCUITO 1

MEDIDO

𝑉𝑅𝐸 [𝑉] 4,30 4.164

9. BIBLIOGRAFÍA

[1] http://www.onsemi.com/pub/Collateral/P2N22 22A-D.PDF

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