Practica 5 Dispo

8/11/2019 Practica 5 Dispo

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESIME ZACATENCO

INGENIERA EN COMUNICACIONES Y

ELECTRNICA

DISPOSITIVOS

PRACTICA 05

TRANSISTOR BIPOLAR

MONROY MARN ADRIN

Grupo 5CV3


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Pr !"#!$ No% 5

Transistor Bipolar

Objetivos:

1. Identificar las terminales del transistor.2. Medir la corriente de fuga I CBO y su variacin con la temperatura.

. O!tener y medir el volta"e de ruptura de la unin !ase # emisor y de colector # !ase de untransistor de silicio.

$. O!tener la curva caracter%stica de entrada del transistor !ipolar en configuracin de emisor&com'n o!servar su variacin con el volta"e de colector emisor.

(. O!tener las curvas caracter%sticas de salida en configuracin de emisor com'n. O!servar su variacin con la temperatura. Identificar las regiones de operacin corte) saturacin yactiva directa.

Desarrollo Experimental:

Conceptos B*sicos+

Tr$&'#'"or B#po($r%

,l transistor es un dispositivo electrnico semiconductor -ue cumple funciones deamplificados) oscilador) conmutador o rectificador. ,l t rmino transistor es la contraccin en inglesde transfer resistor /resistencia de transferencia0.

os transistores son componentes esenciales para nuestra civili acin por-ue toda laelectrnica moderna los utili a) ya sea en forma individual /discreta0 como tam!i n formando partede circuitos integrados) analgicos o digitales) de todo tipo+ microprocesadores) controladores de

motores el ctricos) procesador de se3al) reguladores de volta"e) etc.

4ctualmente se los encuentra pr*cticamente en todos los enseres dom sticos de usodiario+ radios) televisores) gra!adores) reproductores de audio y video) 5ornos de microondas)lavarropas autom*ticas) automviles) e-uipo de refrigeracin) alarmas) relo"es de cuar o)computadoras) calculadores) impresoras) l*mparas fluorescentes) e-uipo de rayos 6) tomgrafos)ecgrafos) etc.


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7ustituto de la v*lvula termoinica de tres electrodos o tr%odo) el transistor !ipolar fueinventado en losla!oratorios Bell de ,,88 en diciem!re de 19$2 por :o5n Bardeen) ;alter o!elde ?%sica en 19(@.

7us inventores lo llamaron as% por la propiedad -ue tiene el transistor de cam!iar su

resistencia al paso de la corriente el ctrica -ue lo atraviesa entrando por uno de los terminales/el emisor0 y saliendo por otro /el colector0 en funcin de la mayor o menor corriente el ctrica-ue) para eAcitarlo) se inyecte en el tercero /la !ase0.

,l transistor !ipolar consta de un sustrato y tres partes contaminadas artificialmente -ueforman dos uniones !ipolares) el emisor -ue emite portadores) el colector -ue los reci!e orecolecta y la tercera) -ue est* intercalada entre las dos primeras) modula el paso de dic5osportadores/!ase0. 4 diferencia de las v*lvulas el transistor es un dispositivo controlado por corrientey del -ue se o!tiene corriente amplificada. ,n el dise3o de circuitos a los transistores se lesconsidera un elemento activo) a diferencia de los resistores) capacitores e inductores -ue sonelementos pasivos. 7u funcionamiento solo puede eAplicarse mediante mec*nica cu*ntica) luegoen realidad el transistor es un dispositivo cu*ntico.

,l transistor !ipolar es el m*s com'n de los transistores y como los diodos) puede ser degermanio o silicio.

,Aisten dos tipos de transistores+ el > > y el > y la direccin del flu"o de la corriente encada caso) lo indica la flec5a -ue se ve en el gr*fico de cada tipo de transistor.

,l transistor es un dispositivo de patillas con los siguientes nom!res+ !ase /B0) colector /C0 y emisor /,0) coincidiendo siempre) el emisor) con la patilla -ue tiene la flec5a en el gr*fico detransistor.

,l transistor es un amplificador de corriente) esto -uiere decir -ue si le introducimos unacantidad de corriente por una de sus patillas /!ase0) el entregara por otra /emisor0) una cantidadmayor a esta) en una factor -ue se llama amplificacin.

,ste factor se llama /!eta0 y es un dato propio de cada transistor.

,ntonces+

IC /corriente -ue pasa por la patilla colector0 es igual a /factor de amplificacin0por I B /corriente -ue pasa por la patilla !ase0.IC D EIBIB /corriente -ue pasa por la patilla emisor0 es del mismo valor -ue I C) slo -ue lacorriente en un caso entra al transistor y en el otro casa sale de l o viceversa.


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7eg'n la formula anterior las corrientes no dependen del volta"e -ue alimenta el circuito/Fcc0) pero en la realidad si lo 5ace y la corriente I B cam!ia ligeramente cuando se cam!ia Fcc. Fer figura.

,n el gr*fico las corrientes de !ase /I B0 son e"emplos para poder entender -ue a m*scorriente la curva es m*s alta.

Material:

Osciloscopio de do!le tra oGenerador de se3alesMult%metro analgico yHo digital8na pin a de punta8na pin a de corte@ ca!les caim*n # caim*n de ( cm.@ ca!les caim*n # !anana de ( cm.@ ca!les !anana # !anana de ( cm.

$ ca!les coaAiales -ue tengan en un eAtremo terminacin B>C y en el otro caimanesTa!lilla de coneAiones /proto!oard0?uente de volta"e CJ /varia!le0?uente de corriente CJ /varia!le01 transistor de germanio > > 4C12K$ transistor de silicio > > BC($K$ resistor de 1=L a Natt1 resistor de 1 =L a Natt1 encendedor

Experimentos:

1. ,s re-uisito -ue para antes de reali ar la pr*ctica el alumno presente por escrito y enforma concisa y !reve los siguientes puntos so!re el transistor !ipolar+a) 7%m!olob) Construccin internac) Jiagrama t%pico de unionesd0 Modelo matem*ticoe0 Comportamiento gr*fico de entrada y salidaf) ar*metros principales y su definicing0 Circuitos e-uivalentes


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50 ar*metro 5i) olari acin t%pica

,l profesor de!er* revisar -ue el alumno cumpla con este punto antes de entrar ala!oratorio) as% como -ue se presente con los circuitos correspondientes de!idamente armados) de>O satisfacer estas indicaciones el alumno >O tendr* derec5o a -uedarse en el la!oratorio y se le

considerara como falta al mismo.

2. Identificar las terminales del transistor !ipolar.

,Aisten diversas formas -ue nos permiten identificar las terminales de un transistor !ipolar y si este es > > o > ) sin em!argo se recomienda -ue siempre se consulten las 5o"as deespecificaciones -ue proporciona el fa!ricante y -ue nos indican cmo est*n u!icadas lasterminales de emisor colector y !ase.

,n el la!oratorio es conveniente compro!ar -ue esta u!icacin es correcta y -ue eldispositivo este en !uen estado.

,n el caso -ue no se cuete con la informacin suficiente) mediante algunas medicionesreali adas en el la!oratorio) es posi!le identificar las terminales de los transistores !ipolares y eltipo de transistor > > o > de -ue se trate.

2.1. 8sar el mult%metro en su funcin de 5metro y aplicar la prue!a conocida comoprue!a de amplificador e identificar las terminales del transistor.

a0 8se un mult%metro analgico en su funcin de 5metro. Mida el efecto rectificante entrelas uniones emisor & !ase y colector # !ase /para el caso de un transistor > >) cuando se colocael positivo de la fuente interna del 5metro en la !ase / 0 y el negativo en cual-uiera de las otrasdos terminales de!er* medirse !a"a resistencia) al invertir la polaridad) la resistencia medidade!er* de ser alta /use la misma escala del mult%metro para la reali acin de estas prue!as0. ,ntrelas terminales de colector # emisor se o!servar* alta resistencia sin importar como se colo-ue lapolaridad de las terminales de las uniones certificantes en el transistor !ipolar y el tipo de transistor > > o > . ara distinguir la terminal del colector de la terminal de emisor ser* necesario aplicar la prue!a del amplificador.

!0 > o > la prue!a del amplificador consiste en lo siguiente+ ara el caso del > >)conectar el positivo del 5metro a la terminal -ue supuestamente es el colector y el negativo alemisor) la lectura -ue de!e de aparecer en el 5metro es de alta resistencia) en seguida 5acer contacto con el dedo entre colector y la !ase /esto es e-uivalente a colocar entre estas terminalesuna resistencia de orden de M o5ms0 y o!servar la disminucin de la resistencia medida entrecolector # emisor) cuando la terminal -ue se elige como colector es la correcta esta disminucin enel valor de la resistencia es considera!le) si la terminal elegida como colector no es tal) sino la deemisor al efectuar dic5a prue!a la disminucin de la resistencia no ser* tan importante. ara estar seguro de cual es cual) de!er* reali arse am!os casos y comparar las resistencias medidas.

2.2. Otra forma -ue permite identificar las terminales de este dispositivo es mediante el usode un mult%metro digital -ue nos permite medir la !eta de transistor. ,sto es -ueelegimos en el mult%metro digital la funcin de medicin de la !eta colocamos lasterminales del transistor como creamos -ue est*n correctas y medimos la !eta) cuandoel dispositivo est* correctamente colocando la !eta medida) generalmente es grande


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)#*ur$ 3% Circuito propuesto para medir la corriente I CBO y su variacin con la temperatura usandoel transistor de germanio.

ICBO D ICO D $.@( m4 a temperatura am!iente.

ICBO1 D ICO1 D $. m4 a temperatura mayor -ue la am!iente.

ara aumentar la temperatura acer-ue un cerillo encendido por cinco segundos.

$. O!servar y medir el volta"e de ruptura de la unin !ase # emisor y de la unin colector #!ase de un transistor !ipolar con tecnolog%a planar.

4ctualmente la gran mayor%a de los transistores !ipolares est*n construidos con tecnolog%aplanar) en ellos las regiones del emisor) !ase y colector presentan diferentes concentraciones deimpure as y tama3os de!ido a las caracter%sticas de construccin -ue se tienen en las unionesemisor # !ase y colector & !ase) el volta"e de ruptura -ue se presenta en la unin emisor # !ase esmenor -ue el -ue se presenta en la unin colector # !ase) lleg*ndose en la pr*ctica a generali ar diciendoP -ue launin emisor # !ase de un transistor !ipolar de silicio se comporta como un diodo

ener.

4rme el circuito de la figura $ y o!tenga la curva del diodo emisor # !ase posteriormentedesconecte en emisor) conecte el colector y o!tenga la curva del diodo colector # !ase) use unase3al senoidal con volta"e pico entre 1 y 12F a una frecuencia entre @ < y 1Q< .

?igura $.a. Circuito propuesto para o!tener la curva del diodo emisor !ase y colector !ase de untransistor !ipolar.


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?igura$.!. Curva del diodo emisor&!ase.

Reporte el volta"e al cual rompe la unin emisor # !ase F ,B D 9 F.

?igura $.c. Curva del diodo colector # !ase.

)#*ur$ -(. O!tener las curvas caracter%sticas de entrada del transistor !ipolar en configuracin emisor

com'n. O!servar su variacin con el volta"e de colector # emisor.

4rmar el circuito de la figura ( /o!servar -ue este circuito es seme"ante al de la figura $)solo 5aga los cam!ios necesarios0) el cual permite o!tener el comportamiento de la unin emisor #!ase del transistor !ipolar y o!servar su variacin con el volta"e de colector # emisor.


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?igura (.a Circuito propuesto para o!tener el comportamiento del diodo emisor # !ase en un

transistor !ipolar y su variacin con el volta"e colector # emisor.

?igura (.!. Curvas caracter%sticas de entrada del transistor !ipolar.


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)#*ur$ 5

Reporte en la ta!la 1 los valores medidos de corriente en la !ase para los diferentesvolta"es de !ase # emisor.

IB ./A 12 # $ 'o4r2($ !ur $ 2( #o o21#'or 6 4$'2

VBE .V 12 # o 'o4r2($ !ur $ 2( #o o21#'or 6 4$'2!u$& o VCE70V

VBE .V 12 # o 'o4r2($ !ur $ 2( #o o21#'or 6 4$'2!u$& o VCE70%5V

VBE .V 12 # o 'o4r2($ !ur $ 2( #o o21#'or 6 4$'2!u$& o VCE75V

,0 .K . .K@+00 .K . 1 . 1+50 .K .K .K(T$4($ +%

@. O!tener las curvas caracter%sticas de salida del transistor !ipolar en configuracin deemisor com'n. O!servar y reportar su variacin con la temperatura. 4rmar el cuito de lafigura @ y o!tener una a una las curvas caracter%sticas de salida del transistor !ipolar emisor # com'n) para diferentes corrientes en la !ase.

?igura @.a circuito propuesto para o!tener las curvas caracter%sticas de salida del transistor !ipolar.


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?igura @.!. Curvas caracter%sticas de salida del transistor !ipolar u!icando las regiones de corte)saturacin y activa directa

?igura @.c. Curvas caracter%sticas del transistor !ipolar.

)#*ur$ 8

Reporte los valores medidos de corriente de colector para los valores de volta"e colector #emisor solicitado en la ta!la 2) eli"a los valores adecuados para la corriente de !ase) tal -ue la IB)5aga -ue el transistor !ipolar tra!a"e en la regin de corte) los valores de I B2 y I B lo 5agan tra!a"ar en la regin activa directa /de amplificacin0 y la corriente I B$ lo lleve a la regin de saturacin.

Corr#2&"2 2& ($4$'2

M2 #r (o' $(or2' 2 !orr#2&"2 2 !o(2!"or IC .1A p$r$ !$ $ u&o 2 (o'$(or2'%

F C, DF

F C, D2F

F C, D$F

F C, D@F

F C, DF

F C, D1 F

F C, D12F

IB+ Cor"2 . 2 . . $ . @ .1 .1IB, A!"# $ . 1 . K . 9 . $ .1 .11 .1IB3 A!"# $ . 1 . . 9 . 9 .11 .1 .11IB-S$"ur$!#9& . $ . 9 . 9 . 9 . 9 .1 .91T$4($ ,

?i"e la corriente de !ase en el valor de I B /regin 4ctiva0) acer-ue un cerillo encendido altransistor !ipolar por (seg. S o!serve -ue le pasa a la corriente de colector. Jigas si aumento o

disminuye la corriente.

De 4.23 mA a Temperatura ambiente pasa a 4.83 mA con una temperatura ambiente mayor por lotanto aumenta .

Reporte en la gr*fica de a!a"o la curva caracter%stica de salida del transistor !ipolar para laIB a temperatura am!iente y a mayor temperatura. Ilustre so!re la misma grafica el cam!io condiferentes colores de tinta.


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)#*ur$ :% Curva caracter%stica de salida en configuracin de emisor com'n para el transistor !ipolar a dos diferentes temperaturas y considerando la corriente en la !ase constante.

uestionario

1.- Dibuje el diagrama de bandas de un transistor bipolar en el cual la unin emisor baseeste polarizada directamente y la unin colector base presente polarizacin cero.

8nin ,misor # Base.


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8nin Colector # Base.

2.- Determinar el valor de la alfa ( para las lecturas !ue se realizaron en el circuito de lafigura 2 .

R+

".- #scriba la e$presin matem%tica !ue se usa para determinar el aumento de la corrientede fuga en una unin rectificante cuando aumenta la temperatura& '%galo tanto para el casodel silicio como para el germanio .

ara el silicio

ara el germanio

.- Defina !ue otras corrientes de fuga pueden obtenerse entre las terminales de untransistor bipolar e indi!ue con !ue literales se conocen.

a corriente de fuga con la terminal de emisor a!ierta I C.


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5 ieD a impedancia de entrada del transistor /correspondiente a la resistencia del emisor re0.

5 re D Representa la dependencia de la curva I B # F B, del transistor en el valor de F C, . ,s

usualmente un valor muy pe-ue3o y es generalmente despreciado /se considera cero0.

5 fe D a ganancia de corriente del transistor. ,ste par*metro es generalmente referido como 5 fe o

como la ganancia de corriente continua / 0 en las 5o"as de datos.

5oe D a impedancia de salida del transistor. ,ste t rmino es usualmente especificado como una

admitancia) de!iendo ser invertido para convertirlo a impedancia.

18.- partir de las curvas caracter3sticas de la pregunta 0 obtenga los par%metros

' fe& 'oe & para la gr%fica !ue obtuvo con la corriente de 9 " y un : /# ; : respectivamente.

11.- /uando la corriente en la base es cero& ,/u%nto debe de valer la corriente de

colector

,s cero ya -ue

12.-


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1".- Determine los par%metros '3bridos ' fe& 're & usando las gr%ficas de la pregunta

anterior para una corriente de base de 8=

1 .- note sus conclusiones.

,n esta pr*ctica pudimos o!servar la configuraciones de un transistor !ipolar adem*s de

su funcionamiento el cual pude emplearse en cual-uier *m!ito de la electrnica digital y laelectrnica analgica as% mismo pudimos o!servar la corriente fuga y su variacin con latemperatura con la cual se pudo o!tener las curvas caracter%sticas de entrada y salida del transistor !ipolar lo cual nos llev a ver las regiones de corte) saturacin y activa directa.

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