Transistores

Transistores

~

Publicado por

ENERGV CCNCEPTS, SKOKIE, ILlINOIS 60077, U.S.A.

INC.

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Objetivos

.

IDENTIFICACIONDELAS TERMINALES DE UN TRANSISTOR Identificar las partes principales de un transistor.

. PRUEBAS DE UN TRANSISTOR Verificar la condición abierta y de cortocircuito en un transistor usando un óhmetro.

. TRANSISTORES NPN Y PNP Identificar transistores NPN y PNP usando un óhmetro.

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Introducción

En 1948, científicos de los Laboratorios Bell descubrieron un di sposi tivo que revolucionó la industria electrónica. Este dispositivo es el t ra nsistor, Algunas de las características más sobresalientes de los transistores son: larga vida, no necesita un periódo de precalentamiento (como es el caso del tubo de vacío), opera a tensiones bajas y su costo y tamaño son muy reducidos. Por otro lado, los transistores resisten esfuerzos de vibración y resistencias mecánicas menores y ellos no operan satisfactoriamente a temperaturas elevadas.

Transistor Dispositivo de estado sólido construído de material semiconductor, normalmente silicio o germanio. Hay junturas NPN y PNP con sus elementos principales denominados: emisor, base y colector. Existen tipos especiales de transistores. tales como los de efecto de campo (FET), unijuntura (UJT), etc. T-l

EXPERIMENTO 1

Objetivo del experimento

Identificación de las terminales de un transistor Al completar este experimento, usted podrá: A. Identificar el emisor, base y colector de un transistor.

Discusión

Un transistor tiene tres elementos activos. Estos son el emisor, la base y el colector. Los transistores tienen diferentes tamaños y formas. La Figura 1 muestra algunos de los tipos más usuales.

TO-98 TO-5

'"",""

TO-92

TO-220

Figura 1 Transistores más comunes

T-3

Experimento 1

Básimanete existen dos tipos de transistores que son NPN y PNP, cuyos símbolos se muestran en la Figura 2. Observe en ellos la base, el emisor y el colector. La dirección de las flechas del emisor nos indica si el transistor es NPN o PNP.

COLECTOR

BASE

BASE

EMISOR

NPN

PNP

Figura 2 Símbolos esquemáticos de los transistores NPN y PNP El emisor entrega electrones. La base sirve como un punto de con trol para la circulación de electrones. Una pequeña corriente de base genera una circulación desde el emisor hacia la base y el colector. Esto significa que una pequeña corriente de base controla una corriente de emisor y colector más grande. La construcción

de los transistores

NPN y PNP conlleva un

procedimiento bien definido. Los materiales semiconductores están pegados en forma de sandwich, tal como lo muestra la Figura 3.

Base El elemento interior de un transistor. La base controla la acción del transistor. Emisor Uno de los elementos exteriores del transistor. Representado en el símbolo por la línea con flecha. Colector El otro elemento exterior del transistor. En un transistor PNP, el colector está hecho de material P. En un transistor NPN, éste es de material N. Transistor NPN Transistor bipolar en el cual el material exterior es tipo N, Yel interior es tipo P. Transistor PNP Transistor bipolar consistente de material exterior tipo P e interior tipo N.

T-4

Figura 3 Disposición física de los elementos en transistores NPN y PNP Un transistor NPN consiste de una capa de material tipo P dispuesta entre dos capas de material tipo N. En forma similar, el transistor PNP consiste de material exterior tipo P e interior tipo N.

Material tipo P Material semiconductor dopado con una pequefta cantidad de impuerezas receptoras para disminuir el número de electrones activos. Agujeros son los portadores mayoritarios. Material tipo N Material semiconductor dopado con una pequefta cantidad de impurezas donadoras para agregar electrones activos. Electrones son los portadores mayoritarios.

T-S

Experimento 1

Práctica

o

1. La Figura 4 muestra varios tipos de transistores. Estúdielos antes de seguir adelante.

LA CUBIERTA EXTERIOR ES EL COLECTOR

~ ~

~ E~C

(:) (V

~

EBC

e

Figura 4 Diferentes tipos de transistores

T.6

ECB 1= = al

o

2. Usando los dibujos de la Figura 4, identifique el emisor, base y colector de los transistores de la Figura 5. Use las letras E, B YC.

o,\

@ °

"-/

°

'C3C3~1

~

fE)

Figura 5 Identificación de componentes de transistores

Preguntas

1. ¿Cuáles son los dos tipos básicos de transistores? 2. Indique los elementos activos de un transistor 3. La flecha del símbolo esquemático del transistor, representa

4. Dibuje el símbolo de un transistor NPN y PNP. Identifique cada uno de ellos.

5. Dibuje los dos tipos más comunes de transistores e identifique sus terminales.

T-7

EXPERIMENTO 2 Objetivo del experimento

,

Pruebas de un transistor Al completar este experimento, usted podrá:

A. Probar transistores para determinar cortocircuito usando un óhmetro. Material requerido

su condición

abierta o de

. Multímetro . Tablero de Experimentos ECI . Transistor 2N3906 ó Equivalente . Transistor 2N3904 ó Equivalente

Discusión

En general, los transistores son elementos muy confiables. Por otro lado, el exceso de tensión, su conexion incorrecta, o un sobre-calentamiento pueden dañados. Usted debe verificar la condición de un transistor antes de usado. Si usted no tiene a mano un probador de transistores, puede hacerlo mediante el uso de un óhmetro. Los problemas más usuales son la de condición abierta y cortocircuito. Al probar la condición abierta, considere el transistor como dos diodos unidos físicamente, tal como se presenta en la Figura 6.

B

B

e

E

TRANSISTOR PNP

E

e

TRANSISTOR NPN

Figura 6 Visualización de un transistor como dos diodos unidos físicamente Como usted sabe, un diodo conduce en condición de polarización directa. Contrariamente, éste no conduce si existe polarización inversa. Este experimento describe el uso de un óhmetro para verificar las condiciones abiertas y de cortocircuito en un transistor. T-9

Experimento 2

Práctica

A. O 1. NOTA: Use los rangos XlO y XlOO del6hmetro. El usar el rango Xl del 6hmetro puede causar el deterioro del transistor. Use el transistor 2N3906 y uno 2N39040 un substituto en esta parte del experimento. Use la escala Ohms del mulúmetro y seleccione el rango XIO o más alto. Ponga las puntas de prueba del6hmetro en los terminales del emisor y base del transistor, tal como se muestra en la Figura 7.

E:J

----

000O

Ó

b

Figura 7 Prueba de emisor a base

o

2. En la prueba del emisor a base use el transistor 2N3904 y mida la resistencia directa e inversa. Anote los valores en la Tabla 1. Tabla 1 Lecturas de resistencia directa e inversa 2N3904

T-IO

o

3. Mida la resistencia directa e inversa de base a colector, tal como se ve en la Figura 8. Anote los valores en la Tabla 1.

E::J O

O

c:::J

O

Ó

b

e

Figura 8 Prueba de base a colector o 4. Efectue la prueba de emisor a colector, tal como se indica en la Figura 9. Anote los valores en la Tabla 1.

E::J O c:::J

O

6

O

b

Figura 9 Prueba emisor a colector o

5. Repita los pasos del 2 al 4 usando un transistor 2N3904 o equivalente. T-ll

Experimento 2

o 6. Usando la Tabla 1, compare la resistencia inversa y directa de emisor a base.

Si el transistor está en buenas condiciones, la resistencia en una dirección debe ser baja yen la otra alta. Si ambas resistencias son bajas, el transistor está cortocircuitado.

o 7. Usando la Tabla 1, compare las lecturas de base a colector.

o 8. Compare las mediciones emisor-colector en la Tabla 1. Las lecturas deben ser altas en ambas direcciones. Si la resistencia es baja en ambas direcciones, el transistor está cortocircuitado. o 9. Si estima necesario, verifique las mediciones que presentan problemaso consulte con su profesor.

Preguntas

1. ¿Cuáles son los problemas más usuales de un transistor.

2. En caso de no tener un probador de transistores, ¿Qué puede usar para probar un transistor?

3. Con polarización inversa, un diodo. Con polarización directa, un diodo

corriente. corriente.

4. Al probar un transistor, el dispositivo se puede considerar como

5 . Un diodo de polarización directa tiene una resistencia

Con polarización inversa tiene una resistencia

T-12

EXPERIMENTO 3

Transistores

Objetivo del experimento

Al completar este experimento, usted podrá:

NPN Y PNP

A. Determinar si un transistor es NPN o PNP, usando un óhmetro. Material requerido

. Multímetro . Tablero de Experimentos ECI . Transistor 2N3906 ó Equivalente . Transistor 2N3904 ó Equivalente

Discusión

Como usted sabe, existen dos tipos de transistores. Estos son denominados NPN y PNP, normalmente, éstos no pueden identificarse mediante simple observación. El tipo de transistor puede identificarse mediante el uso de un óhmetro. La Figura 10 muestra un óhmetro en su forma más simple. El elemento básico de medición M 1 está conectado en serie con la fuente de tensión Es Y una resistencia limitadora R. Cualquier dispositivo que se conecte entre los terminales completará un circuito. Note que los terminales tienen una polaridad definida por la fuente interna. Esta polaridad es usada para identificar la condición directa o inversa al probar una juntura PN.

R COMPONENTE

Es

-1'

J

+

.

Figura 10

Circuito básico de un óhmetro

T-13

-

Experimento 3

Una polarización directa se obtiene al poner el punto de pruebas positivo en el material tipo P y el negativo en el tipo N. Esta condición es de baja resistencia y se muestra en la Figura 11. La condición opuesta determina una polarización inversa, tal como se muestra en la Figura 12.

~01

p

N

10~ +

CORRIENTE1

:O~RIENT~

-----.

Figura 11 Juntura PN en polarización directa

~0~

~G~ +

NO HAY CIRCULACION

NO HAY CIRCULACION

+

Figura 12 Juntura PN en polarización

inversa

En resumen, se puede decir que la polaridad del óhmetro sirve para identificar el tipo de material, es decir tipo PoN. NOTA: Verifique el manual de instrucción del multímetro para identificar la polaridad del mismo, dado que el color rojo y negro no siempre equivale a + y -.

T-14

---

--

--

Práctica

o

1. Identifique las terminales de sus transistores 2N3906 y 2N3904 ó equivalente.

o

2. Usando el transistor 2N3906, conecte la terminal positiva del óhmetro en la base y la negativa en el emisor. Anote el valor leído en el espacio correspondiente de la Figura 13. PRUEBA

#1

OHMS

r

O

111

c::J O

6

+-

2 N3906

O

b oo

JI1

_11

11 11

e

Figura 13 Medición de la resistencia de un transistor PNP en polarización directa o

3. Invierta los terminales y mida la resistencia. Anote el valor en el espacio correspondiente de la Figura 14.

Figura 14 Medición de la resistencia de un transistor PNP en polarización Inversa T-15

---

-

-

---

-

Experimento 3

o 4. ¿Cuál prueba corresponde a condición de polarización directa: Prueba 1 ó Prueba 2?

Recuerde que cuando un diodo está en condición de polarización directa, la resistencia es baja. La punta de prueba positiva se conecta a P y la negativa a N. En el caso que se analiza, la polarización es directa. La terminal de prueba se conectó al (emisor, base). En consecuencia, el transistor 2N3906 en un transistor (NPN, PNP).

o 5. Use igual procedimiento con el transistor 2N3904. Anote el valor de la resistencia en la Figura 15. PRUEBA #1

E:J O

CJ

O

6

+-

OHMS 2 N3904

O

b 00

e

Figura 15 Medición de la resistencia de un transistor NPN en polarización directa

T-16

-

--

o 6. Invierta las terminales como se muestra en la Figura 16. Anote el valor medido.

PRUEBA #2

11;; O

+900

t::1 O

111

OHMS 2 N3904

O

b 111

.

I

IC

Figura 16 Medición de la resistencia de un transistor NPN en polarización Inversa o 7. Lajuntura tiene polarización directa si el terminal positivo está conectado a (emisor, base) y el negativo al (emisor, base). El transistor 2N3904 es tipo (PNP, NPN).

Preguntas

1. ¿Qué debe conocerse acerca del 6hmetro antes de probar un transistor? 2. En condición de polarización inversa, el terminal positivo del óhmetro está conectado al 3. En polarización inversa, el negativo está conectado al

4. Una polarización inversa indicará una resistencia. 5. Explique las condiciones de polarización directa

T-17

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Aprendizaje

Aprendizaje

Usando el listado siguiente, verifique sus aptitudes obtenidas en este capítulo. Usted deberá ser capaz de:

o 1. Identificar la base, emisor y colector de un transistor. o 2. Identificar varios tipos de transistores. o 3. Enumerar varias ventajas y desventajas de los transistores. o 4. Probar un transistor. o 5. Diferenciar un transistor NPN de uno PNP. o 6. Describir los elementos componentes de un transistor.

Cuestionario

1. Los dos tipos básicos de transistores son

A. B. C. D.

PNP YPNN. PNP YNPN. NNP y NPN. NPP YNPN

2. Los elementos activos de un transistor son A. B. C. D.

colector y base. colector y emisor. base y emisor. colector, base y emisor.

3. En un transistor, una pequeña corriente de corriente mayor.

A. B. C. D.

controla una

base colector emisor terminal

4. Un transistor NPN consiste de A. B. C. D. T-18

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--

un material tipo P entre dos capas de material tipo P. una capa de material tipo N entre dos capas N. una capa N entre dos capas P. una capa P entre dos capas N.

5. Un problema común en transistores es A. B. C. D.

su condición de vacío. un cortocircuito. el rango del óhmetro. nada de lo anterior.

6. Los transistores son A. B. C. D.

confiables, pero destructibles. confiables e indestructibles. no confiables. obsoletos.

7. Si la resistencia emisor-base directa e inversa es baja, entonces el transistor

A. B. C. D.

está bueno. está funcionando. está cortocircuitado. está abierto.

8. Cuando un diodo está con polarización directa, éste posee A. B. C. D.

resistencia directa. alta resistencia. baja resistencia. resistencia inversa.

9. La siguiente característica de un óhmetro se puede usar para identificar los terminales P o N de un transistor. ~

A. B. C. D.

Su polaridad Sus funciones Su indicador Su fuente interna

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