Ejercicios resueltos de tecnología electrónica.

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1 Ejercicios resueltos de tecnología electrónica. oletín 3. Transistor bipolar. 18 de agosto de 2008 All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License opyright c 2008 Santa (QueGrande.org) Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections, no Front-over Texts, and no ack-over Texts. A copy of the license is avaliable at 8. Si el transistor de silicio de la figura tiene un valor mínimo de β = h FE de 30 y si I O = 10nA a 25 o : a) Hallar para = 12V y demostrar que Q está en saturación. b) Hallar el valor minimo de R 1 para que el transistort del aparatado a) esté en la región activa. c) Si R 1 = 15kΩ y = 1V, hallar y demostrar que Q está en corte. d) Hallar la temperatura máxima a la cual el transistor del apartado c) permanece en corte seguro (V E e I E nulas) +12V R = 2k2 R 1 = 15kΩ Q R 2 = 100kΩ -12V Solución: a) Hacemos Thévenin entre y masa: QueGrande.org 1 QueGrande.org

2 R 1 = 15kΩ I R 2 = 100kΩ -12V R T = = 13,04K I = ( 12) = + 12 R 1 + R V T = = 12V ( 12) = V T ( = 12V ) = 8,87V +12V R = 2k2 R T = 13K04 V T = 8,87V Q E SAT { VESAT = 0,8V V ESAT = 0,2V = 0,2V I = I SAT = 8,87 0,8 13, ,2 2,2 = 0,62mA = 5,36mA β min I = 30 0,62 = 18,6mA > 5,36mA = I SAT Q SAT. b) R 1 mínima para Q AT. QueGrande.org 2 QueGrande.org

3 +12V R = 2k2 I R! R 1 I R 2 β = 30 Q QSAT/AT. E V ESAT = 0,8V V ESAT = 0,2V I SAT = βi I R2-12V I = I SAT β I R2 = R 1 = = 5, ,8 ( 12) ,8 0,3067 = 0,1787 ma = 0,128 ma = 36,52 KΩ c) V 1 = 1V ; Q ORTE I = 0 +12V R = 2k2 R T = 13K04 = 12V I = 0 V T = 0,69V E V E = 0,69V > V γ = 0,5V Q OFF d) V γ = 0 (corte estricto) +12V 13,04K I O R = 2k2 I O V T = 0,69V E V E = I O 13,04 0,69 = 0 QueGrande.org 3 QueGrande.org

4 I O = 0,053 ma T = 148,7 o Feb-96. En el circuito de la figura, determinar: a) Punto de funcionamiento del JT y valor de, con el interruptor S en la posición 1, si ha permanecido en dicha posición tiempo suficiente para alcanzar las condiciones finales. b) Punto de funcionamiento del JT y valor de, con el interruptor S en la posición 2, si ha permanecido en dicha posición tiempo suficiente para alcanzar las condiciones finales. c) Valor de para t = 1mseg. y para t = 10mseg, si en t = 0mseg el interruptor S pasa de la posición 1 a la 2 después de permanecer elevado tiempo en la 1. V = +15V = 1µF R = 2K 1 2 D Z R E = 1K D Z JT Solución: V Z = 4,7V I Z min = 1mA R Z = 0Ω V γ = 0,5V V E = V E SAT = 0,7V V ESAT = 0V β = 200 a) Pto. funcionam o con S = 1 y (Rég. permanente) V = +15V R = 2K 0,7V D Z R E = 1K = V = 15V QueGrande.org 4 QueGrande.org

5 Suponemos que D Z está en Zéner y el JT en activa: I R V = +15V R = 2K I I Z 0,7 I E R E = 1K I R = 15 4,7 2 = 5,15mA V E = V V E = 4,7 0,7 = 4V I E = 4V 1kΩ = 4mA V E = 14 4 = 11V V E > V ESAT No está en saturación. ( I I E I = I ) β I R >> I I R I Z > 1mA D Z en Zéner b) Pto. funcionamiento y con S = 2 (Rég. est. perm.) V = +15V R = 2K I 0,7 I E R E = 1K Suponemos que D Z está en Zéner y el JT en saturación: I = 0; JT = sat V E = V E SAT = 0V I E = I + I = I = 4,7 0,7 1 = 4mA = V ESAT + V E = = 4V QueGrande.org 5 QueGrande.org

6 15 4,7 I R = = 5,15mA 2 I Z = I R I = 5,15 4 = 1,15mA > I Z min c) para t = i(t) = dv(t) dt 1 i(t) dt 1 t0 0 i(t) dt = { 1ms 10seg. t0 0, si en t = 0 S pasa de 1 a 2 (reg, est. en 1) dv(t) = V (t 0 ) V (0) = V (t 0 ) Suponiendo que el transistor JT está en activa: I = βi = cte. V (t 0 ) = 1 t0 0 i dt = 1 i t 0 = 1 I t 0 (t = 1ms) = V V (t 0 = 1ms) = = 11V (t = 10s) = V V (t 0 = 10s) = < 0 JT sat (t = 10s) = 4V Sep-93. En el circuito de la figura y suponiendo T 1 y T 2 transistores de silicio con β 1 = 50 y β 2 = 20, determinar: a) Punto de funcionamiento (I, V E ) de cada uno de los transistores para = 10V. b) Valor mínimo de que satura a alguno de los transistores y punto de funcionamiento en este caso de T 1 y T 2. V = 30V R E = 10KΩ T 2 R 1 = 20K T 1 R 2 = 80K R = 10K I 1 = β 1 I 1 T 1 = V E1 = 0,7V I E1 = (1 + β 1 )I 1 QueGrande.org 6 QueGrande.org

7 I 2 = β 2 I 2 T 2 = V E2 = 0,7V I E2 = (1 + β 2 )I 2 Solución: a) Pto. trabajo / = 10V Thévenin en la base de T 1 : R 1 R T = R 1 R 2 = = 16KΩ R 2 R 2 V T = R 1 + R 2 = = 8V V = 30V I 1 = I 2 I E2 10K T 2 16 I 1 T 1 I 2 I E1 + I 2 Ecuación malla base T 1 0,8 = I 1 R T + V E1 + (I E1 + I 2 )R = I 1 R T + V E1 + ((1 + β 2 )I 1 + β 2 β 1 I 1 )R Es un montaje Darlington en el sentido de que β = β 1 β 2 Para = 10V : 8 = I ,7 + (51I I 1 ) 10 I 1 = 0,693µA I 1 = β 1 I 1 = 0,0346mA = I 2 I 2 = β 2 I 2 = 0,693mA Malla de colector de T 2 QueGrande.org 7 QueGrande.org

8 V = I E2 R E + V E2 + (I E1 + I 2 ) R V E2 =... = 15,45V Activa. V E1 = V E2 = V E2 =... = 14,75V Activa, suposición correcta. b) Valor de que sature al grupo de los transistores y pto. func. I 1 = βi 1 T 1 SAT V E1 = 0,8V V E1 = 0,8V Malla colector T 1 : V E = (1 + β 2 )β 1 I 1 R E + V E2 + V E1 + [(1 + β 1 )I 1 + β 1 β 2 I 1 ] R 30 = I ,7 + 0,2 + [51I I 1 ] 10 I 1 = I 1 SAT = 1,385µA I 1 SAT = I 1 SAT β = 0,0692mA I 2 = βi 2 = 1,385mA V E1 = V E SAT 1 = 0,2V V E2 = V E2 + V E1 = 0,7 + 0,2 = 0,9V 0,8 = I 1 R T + V E1 SAT + (I 1 + I 2 ) R = 19,22V QueGrande.org 8 QueGrande.org