Polarización del Transistor BJT

Objetivos

At the end of practice we will be able to:

• 1. Getting the characteristic curve of the transistor.

• 2. Design, calculate and verify the operation of these circuits transistor biasing BJT obtaining graphs of load lines and operating points.

• a) Circuit with two power supplies.

• b) Circuit with a power source.

• c) Voltage divider circuit.

• d) Auto bias circuit.

• e) Emitter circuit resistance.

• f) Design a circuit that has the ability to move from ¼ to ¾ of the load line

Marco teórico

Funcionamiento del transistor BJT

Denominado BJT (Bipolar Junction Transistor). De acuerdo con la unión de sus componentes se clasifican en transistores de tipo NPN y PNP:

Fig. 1. Transistores PNP y NPN

• El funcionamiento de un transistor BJT puede ser explicado como el de dos diodos PNP pegados uno a otro.

• En este esquema (condición directa), la unión Base – Emisor (BE) actúa como un diodo normal.

• Note en la gráfica el flujo de electrones y huecos, siendo la corriente de huecos menor.

• A partir de ese momento, mediante el mismo mecanismo del diodo, se produce una corriente de base a emisor.

Fig. 2. Comportamiento de un transistor NPN

De acuerdo con la Ley de Kirchoff:

Fig. 3. Sentidos de la corriente en un NPN

Donde ß es el factor de amplificación (20 – 200)

Para analizar la característica i – v de un transistor se debe tomar los siguientes pares, los cuales originan una familia de curvas.

Puede distinguirse cuatro zonas del transistor:

• REGION DE CORTE: Donde ambas uniones están conectadas en contra. La corriente de base es muy pequeña, y no fluye, para todos los efectos, corriente al emisor.

• REGION LINEAL ACTIVA: El transistor actúa como un amplificador lineal. La unión BE está conectada en directo y la unión CB está en reversa.

• REGION DE SATURACION: Ambas uniones están conectadas en directo. Cuando un transistor trabaja en esta región este funciona como interruptor.

• REGION DE RUPTURA: Que determina el límite físico de operación del transistor.

POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR BJT

• La selección del punto de trabajo de un transistor se realiza a través de diferentes circuitos de polarización que fijen sus tensiones y corrientes.

• La polarización con una fuente sin resistencia de emisor es poco recomendable por carecer de estabilidad; bajo ciertas condiciones se puede producir deriva térmica que autodestruye el transistor.

• La polarización con una fuente es mucho más estable aunque el que más se utiliza con componentes discretos es el circuito de auto polarización.

• La polarización de colector-base asegura que el transistor nunca entra en saturación al mantener su tensión colector-base positiva.

A continuación se muestran esquemas de polarización y algunas formulas para poder implementar estos circuitos.

La polarización con una fuente (con resistencia de emisor)

La polarización con dos fuentes (con resistencia de emisor)

La polarización con divisor de tensión (con resistencia de emisor)

Auto polarización (con resistencia de emisor)

Explicación de la práctica

Vamos a comprobar el funcionamiento de los transistores con los diferentes métodos de polarizarlo. Primero daremos un voltaje de ingreso a cada circuito que realicemos y con una corriente de salida. El circuito de fuente doble con un voltaje extra.

Con estos datos dados podemos calcular las resistencias necesarias para la base, colector y cuando sea necesario para el emisor de cada circuito. Comprobaremos el voltaje Colector-Emisor que debe alcanzar la mitad del voltaje de alimentación o un valor aproximado.

Luego con un potenciómetro regularemos el voltaje de salida para obtener 1/4 Vcc o 3/4 Vcc según sea el caso.

Mediciones:

Para Obtener la Curva Característica del transistor, con el circuito de polarización fija con dos fuentes obtener las siguientes mediciones para 10 valores diferentes de VCC y para Vi constante y obtener la curva característica del transistor.

Para cumplir con los puntos del objetivo 2 para cada circuito medir VCE, VBE, IC, IB y obtener las respectivas gráficas de la recta de carga del transistor.

Lista de módulos y materiales

Los materiales que utilizamos para esta práctica son:

• Resistencias

• Transistores NPN y PNP

• Protoboard.

• Cables de conexión para montaje.

• Pelacables.

• Multímetro.

• 2 Fuente de alimentacion

• Potenciómetro

Cálculos, mediciones, simulaciones

• CÁLCULOS

• POLARIZACION CON DOS FUENTES

Datos:

• POLARIZACION CON UNA FUENTE

Datos:

• POLARIZACION CON PARTIDOR DE TENSION

Datos:

Los 75k obtenemos 68k + 6.8k

Ecuacion para determinar R1 y R2:

• AUTOPOLARIZACOPN DEL TRANSISTOR

Datos:

• POLARIZACION CON RESISTENCIA DE EMISOR

Datos:

• DISENAR UN CIRCUITO QUE TENGA LA CAPACIDAD DE MOVERSE DESDE ¼ HASTA ¾ DE LA RECTA DE CARGA

Datos:

• MEDICIONES

• POLARIZACION CON DOS FUENTES

V1 fijo = 13V

Vcc fijo = 20V

• POLARIZACION CON UNA FUENTE

• POLARIZACION CON PARTIDOR DE TENSION

• AUTOPOLARIZACOPN DEL TRANSISTOR

• POLARIZACION CON RESISTENCIA DE EMISOR

• UN CIRCUITO QUE TENGA LA CAPACIDAD DE MOVERSE DESDE ¼ HASTA ¾ DE LA RECTA DE CARGA

• SIMULACIONES

Análisis de datos

La demostración resultó todo un éxito, teniendo en cuenta que el HFE de los transistores altera los voltajes que se miden o quizá puede ser por agentes externos como la temperatura que provoca que el funcionamiento del transistor no sea el óptimo.

Esto quiere decir que no son exactos los voltajes medidos con respecto a los calculados, pero la variación que se produce no es tan grande que se diga como para alarmarse y decir que el transistor no esta funcionando correctamente..

Conclusiones

Practice with BJT transistors was obtained problems not possible to obtain the proper value of the practice as it uses economic transistors being connected this value change presented in which the gain and why certain changes occurred in measures wanted to get, you have to consider that when making schemes in the simulation I did not have to be very precise calculations and check, but if it conducted market fulfilling one circuit giving approximate values??.

Debemos medir correctamente el HFE del transistor para poder realizar los cálculos de una manera correcta, caso contrario los valores obtenidos no son los deseados

Bibliografía

• www.google.com/polarización del transistor BJT

• www.unicrom.com/el_transistor BJT

Autor:

Henry Muñoz