BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTONÓMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA DISPOTIVOS ELECTRÓNICOS

Transcripción

1 BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTONÓMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA DISPOTIVOS ELECTRÓNICOS PRÁCTICA NÚMERO 5 POLARIZACIÓN Y CONFIGURACIONES DE UN TRANSISTOR BJT TIEMPO ESTIMADO PARA LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 HORAS PRIMAVERA 2017 OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA Objetivo General Conocer y comprobar experimentalmente el funcionamiento de las distintas configuraciones de polarización para transistores BJT. Objetivos Específicos Realizar la polarización (polarización fija) de un transistor BJT. Realizar las tres configuraciones básicas de un transistor BJT (emisor común, base común y colector común) y verificar su comportamiento.

2 ESPECIFICACIONES DE LA PRÁCTICA A REALIZAR Esta práctica tiene como finalidad que el alumno aprenda a polarizar un transistor de manera adecuada y además de que conozca las configuraciones de polarización más comunes que existen y así él pueda hacer uso de ello aplicando la configuración que más le convenga según sea el caso. El alumno debe seguir una serie de pasos y acoplarlos de la mejor manera a su modo de trabajo para una mejor realización de dicha práctica. MATERIALES PARA REALIZAR LA PRÁCTICA Resistencias de distintos valores Transistores NPN 2N2222 o similares Fuente de voltaje DC variable Caimanes y/o jumpers Protoboard Multímetro

3 PRÁCTICA A REALIZAR (Procedimiento experimental) 1ra Parte: Circuito de polarización fija Realizar el circuito mostrado en la ilustración 1 y realizar las actividades indicadas en los incisos a y b. a) Calcule los valores de las resistencias de polarización Rb y Rc, de tal manera que el transistor se encuentre operando en la región activa. Grafique recta de carga. b) Calcule teóricamente y mida experimentalmente las corrientes Ib e Ic, y el voltaje Vce, compare los resultados teóricos con los obtenidos experimentalmente. Calcule el porcentaje de error. Ilustración 1.- Circuito de Polarización fija Las ecuaciones del circuito de polarización fija son las siguientes: 1 2da Parte: Circuito de polarización con división de voltaje Realizar el circuito mostrado en la ilustración 2 y realizar las actividades indicadas en los incisos a, b y c. a) Calcule los valores de las resistencias de polarización R1, R2, Rc y Rb, de tal manera que el transistor se encuentre operando en la región activa. b) Calcule teóricamente el valor de las corrientes de base, colector y emisor, además el voltaje Vce. c) Mida en el circuito el valor de las variables calculadas anteriormente y compare con los valores obtenidos teóricamente, muestre en una tabla los resultados obtenidos, así como el cálculo del porcentaje de error.

4 Las ecuaciones del circuito de polarización por divisor de voltaje son las siguientes: 1 1 3ra Parte: Circuitos de configuraciones (emisor, base y colector común) Realizar los circuitos mostrados en las ilustraciones 3, 4 y 5 y realizar las actividades indicadas en los incisos respectivos de cada circuito. - Circuito de polarización de emisor común a) Alimentar el circuito con voltaje de cd (Vcc) definido, calcular valores a Rb, Rc y Re para obtener una corriente de colector (Ic) igual a 20mA. b) Medir los voltajes y las corrientes de cada elemento del circuito. c) Comparar los resultados medidos con los resultados calculados en el análisis previo. Ilustración 3.- Circuito de Polarización de emisor Las ecuaciones del circuito de polarización de emisor común son las siguientes: 1 1

5 - Circuito de polarización de base común a) Alimentar el circuito con voltaje de cd (Vcc y Vee) definido, dar valores (a elección propia) Re y Rc. b) Medir los voltajes y las corrientes de cada elemento del circuito. c) Comparar los resultados medidos con los resultados calculados en el análisis previo. Ilustración 4.- Circuito de Polarización de Base común Las ecuaciones del circuito de polarización de base común son las siguientes: 1 - Circuito de polarización de colector común a) Alimentar el circuito con voltaje de cd (Vcc y Vee) definido, dar valores (a elección propia) Rb y Re. b) Medir los voltajes y las corrientes de cada elemento del circuito. c) Comparar los resultados medidos con los resultados calculados en el análisis previo. Ilustración 5.- Circuito de polarización de Colector común Nota: Se recomienda ampliamente revisar las hojas de especificaciones de los dispositivos (datasheet) proporcionada por el fabricante del dispositivo en cuestión, para así evitar usar los dispositivos fuera de los límites para los cuales fueron diseñados.

6 Variación de la βcd (ganancia de corriente directa) de un transistor BJT La β depende de tres factores básicamente: a) El transistor. b) La corriente de colector (Ic). c) La temperatura. Como los transistores se fabrican en serie es muy probable que no todos los transistores tengan la misma ganancia de corriente. hfe - Relación de transferencia de corriente directa (βcd) (en emisor común). Si uno revisa las hojas de especificaciones proporcionadas por el fabricante se puede ver que se proporcionan el rango de valores de hfe que el transitor puede alcanzar (hfe mínima y máxima), lo cual no indica que la β (hfe) no es una constante ya que puede variar, además en la hoja de datos el fabricante especifica el valor de temperatura para la cual son válidos esos datos. Por ejemplo en el transistor 2N2222 el fabricante nos proporciona los siguientes datos: hfe de 100 a 300 a una temperatura de 25ºC. Analizando detenidamente la gráfica siguiente podemos observar que aunque se mantenga una temperatura de operación constante la β (hfe) varía debido a la corriente Ic, además se puede apreciar que hay una diferencia nada despreciable de β (hfe) a diferentes temperaturas. Por ultimo podemos ver que la β (hfe) realmente varía de entre 35 a 300. Con lo descrito anteriormente se hace evidente que para realizar un correcto diseño con transistores se debe tener en consideración las hojas de datos proporcionadas por el fabricante del dispositivo.

7 Nota: Todos los resultados deben estar debidamente sustentados y fundamentados (experimental y teóricamente). Análisis del experimento Anexar el análisis teórico del experimento, indique bajo que ecuaciones se relaciona el resultado experimental. Cuestionario 1. Explique de qué manera se ve afectada la corriente de base en cada una de las polarizaciones desarrolladas en esta práctica. 2. Explique qué es una configuración estable. 3. Cómo se comprueba que el circuito está polarizado? 4. Cómo se puede obtener el parámetro hfe (Beta) en forma experimental? 5. Explique la relación que existe entre la corriente de base y la corriente de emisor y explique cómo se pueden obtener en forma experimental.