GUIA DIDACTICA DE ELECTRONICA N º10 1. IDENTIFICACION ASIGNATURA GRADO PERIODO I.H.S. TECNOLOGIA ONCE SEGUNDO 6

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1 1. IDENTIFICACION ASIGNATURA GRADO PERIODO I.H.S. TECNOLOGIA ONCE SEGUNDO 6 DOCENTE(S) DEL AREA:NILSON YEZID VERA CHALA COMPETENCIA: USO Y APROPIACION DE LA TECNOLOGIA NIVEL DE COMPETENCIA: INTERPRETATIVA SABER: Transistor BJT 2. MOTIVACION AMBIENTACIÓN - SENSIBILIZACIÓN Antes de descubrirse el transistor (1950), los circuitos electrónicos estaban constituidos a base de válvulas de vacío. Estas eran voluminosas, provocaban un gran consumo de energía y su vida era corta. El invento del primer transistor por Schockley dio paso a una nueva era. El transistor bipolar es un dispositivo que posee tres capas semiconductoras con sus respectivos contactos llamados; colector(c), base(b) y emisor(e). La palabra bipolar se deriva del hecho que internamente existe una doble circulación de corriente: electrones y lagunas o agujeros. 3. ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE El transistor bipolar Distribución de corrientes En los esquemas siguientes se representa el reparto de corrientes para un transistor PNP.

2 Se ha polarizado la unión base-emisor directamente y la unión base-colector inversamente. Al polarizar directamente el emisor y la base, se establece una corriente que debería cerrarse por la malla emisor-base. Sin embargo, al ser la base muy delgada y estar el colector muy "negativo", casi toda la carga atraviesa la base hacia el colector, siendo la corriente de colector mucho mayor que la de base (99%), cumpliendo la ecuación: I E = I B + I C Aunque la corriente de base es muy pequeña, es muy importante, regulando la de colector. La corriente de colector disminuye y aumenta con la de base y si ésta se anula, la de colector también se anula. Para el caso de un transistor NPN, el razonamiento es análogo. Sin embargo, en este caso, se comprende mejor el reparto de corrientes si se considera el sentido de corriente "electrónico".

3 Parámetros del transistor. Parámetro alfa (). Indica la relación entre las corrientes de colector y emisor. Su valor es algo inferior a la unidad. Parámetro beta o ganancia de corriente (). Es la relación entre las corrientes de colector y de base. La ganancia de corriente no es constante, sino que aumenta con la corriente de colector y con la temperatura. Al diseñar circuitos con transistores se incluyen sistemas que compensen o minimicen estas variaciones. Tensiones de ruptura. En polarización inversa, las uniones no soportan cualquier tensión. Habrá que tener en cuenta: La tensión inversa colector-base con el emisor abierto (U CBO ). Suele ser elevada (de 20 a 300 voltios) y provoca una pequeña corriente de fugas (I CBO ). La tensión inversa colector-emisor con la base abierta (V CEO ). También provoca una corriente de fugas (I CEO ).

4 Características de potencia máxima El transistor posee una resistencia entre el colector y el emisor que depende de la intensidad aplicada a la base. Por efecto Joule el transistor disipa una potencia en dicha resistencia en forma de calor. Si se supera la potencia máxima indicada por el fabricante el transistor podría destruirse. La potencia máxima a que puede trabajar un transistor viene dada por la temperatura en la unión de colector y depende de la temperatura ambiente. Para aumentar la potencia en un transistor sin que se destruya se puede recurrir a colocarle un disipador de calor o aleta de refrigeración que le ayude a evacuar el calor al ambiente. Polarización del transistor Polarizar un transistor consiste en suministrar las tensiones adecuadas y conectar las resistencias oportunas para que el transistor funcione dentro de los limites indicados en el diseño, de forma que la señal aplicada a la entrada no resulte deformada a la salida. Existen tres configuraciones fundamentales, de las cuales la más utilizada es la de emisor de común: Polarización mediante una sola fuente de alimentación Por realimentación del emisor

5 Las tensiones adecuadas de V BE y V CE se consiguen eligiendo adecuadamente las resistencias, siendo común a la entrada y a la salida la caída de tensión en R E V BE = V CC - V RB - V RE V CE = V CC - V RC - V RE Un aumento de temperatura o de beta provoca un aumento de I C y por tanto de I E y de la tensión en R E. La tensión en R B disminuirá y también I B compensando el incremento de la salida. Para VBE = 0.7 V IE = IB + IC IC = β * IB IB = VCC VBE / RB + ( β+1) * RE VCE = VCC IC * RC IE * RE Por realimentación del colector La caída de tensión en R C es común al circuito de entrada y al de salida V BE = V CC - V RC - V RB V CE = V CC - V RC R C pertenece al circuito de entrada y de salida (realimentación).

6 Es más estable ante los cambios de temperatura y de beta ya que si aumenta I C lo hace V RC lo que hace disminuir la tensión en R B y por tanto la corriente de base. Aumentos de I C provocan una reducción de I B que compensa dicho incremento. Para VBE = 0.7 V I1 = IB + IC I1 = IE IC = β * IB VCE = VCC (I1 * RC) IB = VCC VBE / RC* (β+1) + RB Por realimentación del emisor con divisor de tensión. Es una variante de la polarización por realimentación del emisor donde la tensión en la base se consigue mediante un divisor de tensión (R B1 y R B2 ). V BE = V CC - V RB1 - V RE V CE = V CC - V RC - V RE Se debe llevar al circuito equivalente VBB = VTH y RBB = RTH

7 RTH = R1 // R2 VTH = (VCC /R1+R2) * R2 Con VBE = 0.7 V IB = VBB VBE / RBB IC = β * IB VCE = VCC (IC * RC) A.- CLASIFICACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES Los transistores bipolares se clasifican de la siguiente manera: 1.- Por la disposición de sus capas - Transistores PNP - Transistores NPN 2.- Por el material semiconductor empleado - Transistores de Silicio - Transistores de Germanio 3.- Por la disipación de Potencia

8 - Transistores de baja potencia -Transistores de mediana potencia - Transistores de alta potencia 4.- Por la frecuencia de trabajo - Transistores de baja frecuencia - Transistores de alta frecuencia B.- POLARIZACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES Para que un transistor bipolar funcione adecuadamente, es necesario polarizarlo correctamente. Para ellos se debe cumplir que: - La juntura BASE - EMISOR este polarizado directamente, y - La juntura COLECTOR BASE este polarizado inversamente. Ejemplo: Si el transistor es NPN, la base debe tener un voltaje positivo con respecto al emisor y el colector debe tener un voltaje también positivo pero, mayor que el de la base. En el caso de un transistor PNP debe ocurrir lo contrario. C.- CODIFICACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES Los transistores tienen un código de identificación que en algunos casos especifica la función que cumple y en otros casos indica su fabricación. Pese a la diversidad de transistores, se distinguen tres grandes grupos: Europeos, Japoneses y Americanos. CODIFICACION EUROPEA Primera letra A : Germanio B : Silicio Segunda Letra A : Diodo (excepto los diodos túnel) B : Transistor de baja potencia

9 D : Transistor de baja frecuencia y de potencia E : Diodo túnel de potencia F : Transistor de alta frecuencia L : Transistor de alta frecuencia y potencia P : Foto semiconductor S : Transistor para conmutación U : Transistor para conmutación y de potencia Y : Diodos de potencia Z : Diodo Zener Número de serie : Para equipos domésticos tales como radio, TV, amplificadores, grabadoras, etc y la letra X, Y o Z : Para aplicaciones especiales. Ejemplo : AD149, es un transistor de potencia, de germanio y sus aplicaciones son de baja frecuencia. CODIFICACION JAPONESA Primero 0 (cero) : Foto transistor o fotodiodo 1 : Diodos 2 : Transistor Segundo S : Semiconductor Tercero A : Transistor PNP de RF (radiofrecuencia)

10 B : Transistor PNP de AF (audiofrecuencia) C : Transistor NPN de RF D : Transistor NPN de AF F : Tiristor tipo PNPN G : Tiristor tipo NPNP Cuarto Número de serie : comienza a partir del número 11 Quinto Indica un transistor mejor que el anterior Ejemplo: Es un transistor PNP de RF con mejores características técnicas que el 2SA186. CODIFICACION AMERICANA Anteriormente los transistores americanos empezaban su codificación con el prefijo 2N y a continuación un número que indicaba la serie de fabricación. Ejemplo 2N3055, 2N2924, etc. Actualmente, cada fábrica le antepone su propio prefijo, así se tiene por ejemplo : TI1411, ECG128, etc. que corresponden respectivamente a TEXAS INSTRUMENTS Y SYLVANIA. PRACTICA II.- MATERIALES Y EQUIPO Una Fuente de Tensión de 0 a 12 V Un transistor 2N3904 (NPN), 2N 2222 o equivalente 9 Resistencias de ½ W: 100Ω,750Ω,910Ω, 1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 10KΩ, 270KΩ, 470KΩ.

11 Un VOM (Multímetro digital o analógico) III.- PROCEDIMIENTO POLARIZACION FIJA DE BASE - El circuito con el que se trabajó es el siguiente: En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados: Práctico Teórico Simulado VC VB VE VCE IC IE IB

12 β 188 POLARIZACION POR EMISOR - El circuito con el que se trabajó es el siguiente: En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados: Práctico Teórico Simulado VC VB VE VCE IC IE IB β 188

13 POLARIZACION POR DIVISOR DE VOLTAJE - El circuito con el que se trabajó es el siguiente: En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados: Práctico Teórico Simulado VC VB VE VCE IC IE IB β 225

14 4. EVALUACION Leyes fundamentales de la electricidad en el análisis de circuitos de corriente continua, para la selección de los componentes requeridos y el buen funcionamiento del mismo 5. ACTIVIDADES EXTRACLASE Consultar : Transistor como amplificador, Características del transistor FET y JFET 6. WEBGRAFIA y/o BIBLIOGRAFIA