Experiencia P56: Transistores: ganancia de corriente: Amplificador NPN seguidor de emisor Sensor de voltaje, salida de potencia

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1 Experiencia P56: Transistores: ganancia de corriente: Amplificador NPN seguidor de emisor Sensor de voltaje, salida de potencia Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) Semiconductores P56 Emitter Follower.DS (Vea al final de la (Vea al final de la experiencia) experiencia) Equipo necesario Cant. Del AC/DC Electronics Lab Cant. Sensor voltaje (CI-6503) 2 Resistencia, 1 kilohm (k ) 1 Adaptadores pinza cocodrilo (SE-9756) 2 Resistencia, 22 kilohm (k ) 1 Cables de conexión (SE-9750) 3 Transistor, 2N Fuente de alimentación, 5 V DC (SE-9720) 1 Cable 3 (* El AC/DC Electronics Lab is EM-8656) IDEAS PREVIAS Cuáles son las características de transferencia en corriente continua transistor npn? Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio. FUNDAMENTO TEÓRICO Los transistores son los elementos básicos de todos los tipos de amplificadores electrónicos modernos. En un circuito con transistor, la corriente en la base controla la corriente a través del " circuito" de colector. La tensión aplicada a la base se llama tensión de polarización de base. Si es positiva, los electrones en el emisor son atraídos hacia la base. Dado que la base es una capa muy fina (aproximadamente 1 micra)., la mayoría de los electrones en el emisor circulan hacia el colector., el cual esta a una tensión positiva. Una intensidad relativamente grande, I C, circula entre colector y emisor y una intensidad mucho más pequeña,i B, circula hacia la base. Transistor n-p-n emisor base colector n p n + Vbase Rcarga + Valimentación P PASCO scientific p. 221

2 Un pequeño cambio en la tensión base debido a la señal de entrada produce un cambio grande en la intensidad del colector y por lo tanto una gran caída de tensión a través de la resistencia de salida, Rcarga. La potencia disipada por la resistencia puede se mucho mayor que la potencia suministrada a la base por la fuente de tensión..el dispositivo funciona como un amplificador de potencia.. Un circuito de transistor también puede amplificar intensidad. Lo que es muy importante para amplificación ( o ganancia ) es al cambio en la intensidad de colector para una variación dada en la base. La ganancia se define como la proporción de la intensidad de salida frente a la intensidad de entrada.. RECUERDE Siga todas las instrucciones de seguridad PROCEDIMIENTO Utilice la característica " Salida" del interfaz ScienceWorkshop para suministrar una tensión alterna a la base de transistor npn. Utilice una fuente de alimentación de CC para aplicar una tensión al colector del transistor. Utilice el sensor de voltaje para medir la caída de tensión (diferencia de potencial) a través de la resistencia en serie con la base del transistor. Utilice un segundo sensor de voltaje para medir la caída de tensión a través de la resistencia en serie con el emisor del transistor. Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para controlar la Salida del interfaz, anote y muestre la tensión de salida a través de la resistencia en serie con la base, y anote y muestre la tensión de entrada a través de la resistencia en serie con el emisor. Utilice el programa para calcular la intensidad de salida y la intensidad de entrada y después haga la gráfica de la intensidad de salida frente a la intensidad de entrada. Comprare las corrientes de entrada y salida para de terminar la ganancia. PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR 1. Conecte el interfaz al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador. 2. Conecte un sensor de voltaje al Canal analógico A Conecte el otro sensor de voltaje al Canal analógico B. 3. Conecte los cables a los terminales de SALIDA del interfaz. P PASCO scientific p. 222

3 4. Abra el archivo titulado: : DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) P56 Emitter Follower.DS (Vea al final de la (Vea al final de la experiencia) experiencia) El archivo DataStudio contiene una gráfica y el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook. La gráfica muestra la intensidad de emisor (Canal A) frente a la intensidad de la base ( Canal B). Mire las páginas del final de esta experiencia para obtener información de cómo modificar el archivo de ScienceWorkshop. El generador de señales está configurado para dar una salida senoidal de 5.00 voltios a 1 Hz La salida está configurada para arrancar y parar automáticamente cuando se inicia y para la recogida de datos.. La recogida de datos está configurada a 500 medidas por segundo. La recogida de datos para automáticamente a 1 segundo La intensidad del emisor ( eje vertical) está calculada dividiendo la caída de tensión a través de la resistencia de 1 kilohm (1 k ) (tensión, canal A) por la resitencia. La intensidad en la base ( eje horizontal) está calculada dividiendo la caída de tensión a través de la resistencia de 22 kilohm (22 k ) (Tensión. canal B) por la resistencia. PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO No se necesita calibrar los Sensores de voltaje 1. Inserte el transistor 2N3904 en el zócalo del tablero AC/DC Electronics Lab. El transistor tiene la forma de medio cilindro con una cara plana. El zócalo tiene tres agujeros etiquetados como E (emisor), B (base) y C (colector). Cuando lo sujete de manera el transistor le mire y los terminales estén hacia abajo, el terminal izquierdo es el emisor. El del medio es la base y el de la derecha el colector.. 2. Conecte la resistencia de 1 k (marrón, negro, rojo) verticalmente entre los muelles portacomponentes del borde izquierdo del área de componentes del tablero AC/DC Electronics Lab circuit. 3. Conecte la resistencia de 22 k (rojo, rojo, naranja) verticalmente entre los muelles portacomponentes a la derecha de la resistencia 1 k. 4. Conecte un cable entre el muelle porta-componentes próximo al terminal emisor del transistor, y el muelle porta-componentes en el extremo superior de la resistencia de 1 k. P PASCO scientific p. 223

4 5. Conecte otro cable entre el muelle porta-componentes próximo al terminal base del transistor, y el muelle porta-componentes en el extremo superior de la resistencia de 22 k. 6. Conecte otro cable entre el muelle porta-componentes próximo al terminal colector del transistor y el muelle porta-componentes en próximo a terminal banana superior. 7. Conecte un cable de conexión desde el terminal positivo de la fuente de alimentación de CC al terminal banana superior.. 8. Utilice un adaptador de pinza cocodrilo para conectar un cable desde el terminal positivo de la salida del interfaz ( ) al muelle porta-componente debajo de la resistencia de 22 k. 9. Utilice un adaptador de pinza cocodrilo para conectar otro cable desde el terminal negativo (-) de la fuente de alimentación al muelle porta-componente del extremo inferior de la resistencia k Conecte cable de conexión con banana negra desde la salida de masa ( ) del interfaz al terminal negativo de la fuente de alimentación de CC. 11. Ponga la pinzas cocodrilo en los cables de ambos sensores de voltaje. Conecte la pinza cocodrilo roja del sensor de voltaje del canal A al muelle porta-componentes de la parte superior de la resistencia de 1 k, y el negro al muelle porta-componente del extremo inferior. 12. Conecte la pinza cocodrilo negra del sensor de voltaje en el canal B al muelle portacomponente del extremo superior de la resistencia de 22 k, y la pinza roja al muelle porta-componente del extremo inferior. PARTE III: RECOGIDA DE DATOS 1. Encienda la fuente de alimentación de CC y ajuste la salida exactamente +5 Voltios. 2. Cuando todo esté preparado, inicie la recogida de datos. La recogida parará automáticamente a 1 segundo 3. Apague la fuente de alimentación de CC cuando termine la recogida de datos. ANÁLISIS DE DATOS Como la gráfica muestra la salida o Intensidad de colector (Ic) frente a la entrada o intensidad de base (Ib), la pendiente de la región lineal da la ganancia de corriente del transistor. P PASCO scientific p. 224

5 1. Redimensione la gráfica para que se ajusten los datos. Haga. Zoom en la región lineal de la gráfica.. 2. Utilice las herramientas de análisis para encontrar la pendiente de la línea mejor ajustada aplicada a la región lineal de la gráfica.. La pendiente puede interpretarse como sigue: pendiente I I c b donde ß se llama a la ganancia de intensidad del transistor. 3. Determine la ganancia de intensidad del transistor 2N3904 Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio. P PASCO scientific p. 225

6 Informe de Laboratorio Experiencia P56: Transistores: ganancia de corriente: Amplificador NPN seguidor de emisor IDEAS PREVIAS Cuáles son las características de transferencia en corriente continua transistor npn? Datos Ganancia de intensidad del transistor 2N3904 = CONCLUSIONES Y APLICACIONES 1. Cómo se compara la forma general de la gráfica del transistor con la gráfica de intensidad frente a tensión para el diodo? 2. Cuál es la ganancia de intensidad del transistor 2N3904? P PASCO scientific p. 226

7 APENDICE. MODIFICACIÓN DEL ARCHIVO ScienceWorkshop Modificación del archivo existente de ScienceWorkshop. Abra el archivo ScienceWorkshop : ScienceWorkshop (Mac) P49 Transistor Lab 2 ScienceWorkshop (Win) P49_TRN2.SWS Esta experiencia utiliza la característica " salida" (Output) del interfaz ScienceWorkshop 750 para proporcionar un voltaje de salida Elimine el amplificador de potencia en la ventana de preparación de experiencia. Elimine el icono del amplificador de potencia Em la ventana de preparación, pulse en el icono amplificador de potencia y pulse <supr> (delete) en el teclado. Resultado: Una ventana de " peligro" (warning) se abre. Pulse " Aceptar" para volver a la ventana de preparación. Modifique el generador de señales Ajuste la salida del generador de señales a una " onda seno" de 5 voltios a 1 Hz. P PASCO scientific p. 227