Guias didadticas #10

GUIA DIDACTICA DE ELECTRONICA N º10
1. IDENTIFICACION
ASIGNATURA
TECNOLOGIA
GRADO
ONCE
PERIODO
SEGUNDO
I.H.S.
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.
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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:
IE = 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".
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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 (UCBO).
Suele ser elevada (de 20 a 300 voltios) y provoca una pequeña corriente de fugas
(ICBO).

La tensión inversa colector-emisor con la base abierta (VCEO).
También provoca una corriente de fugas (ICEO).
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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
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Las tensiones adecuadas de VBE y VCE
se consiguen eligiendo adecuadamente
las resistencias, siendo común a la
entrada y a la salida la caída de tensión
en RE


VBE = VCC - VRB - VRE
VCE = VCC - VRC - VRE
Un aumento de temperatura o de beta
provoca un aumento de IC y por tanto de
IE y de la tensión en RE. La tensión en
RB disminuirá y también IB
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 RC es común al
circuito de entrada y al de salida


VBE = VCC - VRC - VRB
VCE = VCC - VRC
RC pertenece al circuito de entrada y de
salida (realimentación).
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Es más estable ante los cambios de temperatura y de beta ya que si aumenta I C lo
hace VRC lo que hace disminuir la tensión en RB y por tanto la corriente de base.
Aumentos de IC provocan una reducción de IB 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 (RB1 y
RB2).


VBE = VCC - VRB1 - VRE
VCE = VCC - VRC - VRE
Se debe llevar al circuito equivalente
VBB = VTH y RBB = RTH
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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
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- 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
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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
100 – 999 : Para equipos domésticos tales como radio, TV, amplificadores, grabadoras, etc.
10 – 99 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)
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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.
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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
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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
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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
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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
http://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-transistor.php
http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/EL%20TRANSISTOR.htm
http://perso.wanadoo.es/jalons3/curso/identra.htm
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