Polarización del BJT PDF

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polarización del semiconductor bjt en corte y saturacion...

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE QUERETARO ANDRE ROBLES Practica: polarización del BJT. FISICA

Resumen. En esta práctica se trabajo con transistores bipolares de manera que con dos diferentes tipos de transistores y diferente polarización, se realizo su análisis mediante un circuito que contiene un transistor bipolar y un par de resistencias, los datos recabados fueron analizados y comparados mediante simulación, y de ese modo se realizo la comparación de resultados. Introducción. Para la realización de esta practica se comenzo con la verificacion del funcionamiento de los transistores 2N3904 y 2N3906 en un arreglo con dos resistencias una de 100 kohms y un 1 kohm respectivamente, y con ayuda de la fuente de voltaje para la realizacion del analisis apoyandonos con un protoboard para realizar la representacion fisica del circuito, y la indispensable ayuda del multimetro digital para la verificacion de voltajes y corrientes que fluyen en el circuito. despues se busco comparar y verificar los parametros de funcionamiento del BTJ en donde se midieron voltajes en cada una de las terminales del transistor y por ultimo se concluyo al obtener las curvas caracteristicas del transistor.

Marco teórico Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en

algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS. Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones: •

• •

Emisor: que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga. Base: la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. Colector: de extensión mucho mayor.

Desarrollo A: Verificar funcionamiento del BJT El analisis realizado para los terminales BE,EB,BC y CB. Dieron los siguientes resultados . en los casos BE y EB se notó que en uno no se obtenía el voltaje ya que como se ha mencionado hace la función de un diodo al polarizarlo inversamente es decir que al realizar el analisis en BE existía un voltaje y al invertirlo se comportaba como circuito abierto, para BC el voltaje es mayor que el de CB determinando claramente que la manera en la que se tomen las puntas del BTJ esta

tendrán distintas lecturas y cada una de esas combinaciones diferentes funciones, tal como se mostrara en las tablas comparativas.

encuentran en su hoja de datos siendo hFE o β de 30-300. Es importante mencionar que cuando IB =0 para VCE = 0, Ic=0 al aumentar el voltaje colector-emisor se observa que la corriente de colector se estabilizo aunque a un valor bajo como el μA, debido a que la corriente de fuga del diodo colector se encontró en inverso, si se aumenta VCE se alcanza la región de ruptura que se observa en la gráfica 1.1. C: Curvas características del transistor

Figura 1.1 Datasheet de los transistores 2N3904 y 2N3906. B: Parámetros del BJT con la construcción del circuito y los valores respectivos que se pidieron los valores que se obtuvieron utilizando Vcc=7.5v y en IB=10µA fueron: la fuente VBB se polarizo directamente la unión B-E y controla la corriente de base, se observó que el voltaje C-E pudo variar cambiando Vcc. Obteniendo en la Simulación una corriente de base de 10μA y del transistor 2N3904 fueron 6.013 Voltios y base emisor 674.41mVoltios, en la práctica fueron 4.37 Voltios y 650 mVoltios respectivamente para el transistor 2N3906. de acuerdo con la ecuación 1 del análisis de mallas para el transistor NPN, se obtiene una ganancia de: 142 y a nivel práctico de 149, la cual está entre los parámetros que se

En este inciso mediante la comparación grafica del comportamiento de las distintas configuraciones del BJT se podrá observar que entre simulación y práctica de la corriente de salida contra el voltaje de salida del colector y el emisor las variaciones de error son pocas de hecho en algunos casos similares a los valores ideales tal como se muestran en su datasheet con diversos valores constantes de la corriente base. Como se mencionó anteriormente la región de saturación no aparece bruscamente en las gráficas para VCE= 0, y existe una transición gradual considerada como tensión de saturación comprendida entre el 0.1 y 0.3 Voltios; también si se producen variaciones pequeñas de la corriente de base origina variaciones en la corriente del colector elevadas con las que el transistor es capaz de ser utilizado como un amplificador de corrientes en el orden de los mili, tal fue nuestro caso ya que a nivel práctico la corriente del colector nos do 1.275 mA.

Figura 1.2 Simulación del circuito para la practica con el transistor 2N3904.

12

voltaje v

10 8 6

ic

4 vcc

2 0 1

3

5

7

9 11 13 15 17 19

corriente mA

Figura 1.3 Construcción del circuito físico con el transistor 2N3904.

Simulación Vcc=1.48V Transistor 2N3904 Vce (V) Ic (A) 1 0.00291 1.25 0.00301 1.28 0.00315 1.35 0.00326 1.45 0.00353 1.48 0.00364 1.58 0.00391 1.64 0.00400 1.75 0.00406 1.80 0.00410 1.85 0.00414 2.8 0.0042 3.74 0.00425 4.69 0.0043 5.63 0.00435 6.59 0.0044 7.53 0.00446 8.48 0.00451 9.43 0.00456 10.38 0.00461 Tabla 1.1 del transistor 2N3904 nivel simulación Vce

Grafica 1,1 valores teóricos transistor 2N3904 npn transistor 2N3904 Vce (V) Ic (A) 1 0.01 1.5 0.07 1.9 0.11 2 0.12 2.7 0.19 2.8 0.20 2.9 0.21 3 0.22 3.5 0.27 3.6 0.28 3.7 0.29 3.8 0.30 3.9 0.31 4 0.32 5 0.32 6 0.32 7 0.32 8 0.32 9 0.32 10 0.32 11 0.32 12 0.32 13 0.32 14 0.32 15 0.32 Tabla 1.2 valores prácticos transistor 2N3904 polarizado en npn

el paso de electrones a través de huecos es mas lenta.

20

10

20

5

15

0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 corriente mA

voltaje

voltaje

15

10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 corriente mA

Grafica 1.2 representación grafica del comportamiento del transistor 2N3904 en npn. pnp transistor 2N3904 Vce (V) Ic (A) 1 0.001 1.5 0.007 1.9 0.011 2 0.012 2.7 0.019 2.8 0.020 2.9 0.021 3 0.022 3.5 0.027 3.6 0.028 3.7 0.029 3.8 0.030 3.9 0.031 4 0.032 5 0.032 6 0.032 7 0.032 8 0.032 9 0.032 10 0.032 11 0.032 12 0.032 13 0.032 14 0.032 15 0.032 Tabla 1.3 valores prácticos transistor 2N3904 polarizado en pnp En este caso la configuración pnp impide en gran medida el paso de corriente debido a que

Grafica 1.3 representacion grafica del comportamiento del transistor 2N3904 en pnp.

Figura 2.1 Simulación del circuito para la practica con el transistor 2N3906 simulación transistor 2N3906 Vce (V) Ic (A) 1 0.00345 1.5 0.00395 1.9 0.003138 2 0.003140 2.7 0.003215 2.8 0.003310 2.9 0.003411 3 0.003515 3.5 0.003618 3.6 0.003621 3.7 0.003735 3.8 0.003845 3.9 0.003965

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0.00440 0.00441 0.00442 0.00443 0.00444 0.00445 0.00446 0.00447 0.00448 0.00449 0.00450 0.00451

8 0.44 9 0.44 10 0.44 11 0.44 12 0.44 13 0.44 14 0.44 15 0.44 Tabla 2.2 valores prácticos transistor 2N3906 polarizado en npn

15 10 5 0

20 voltaje v

voltaje

20

Tabla 2.1 del transistor 2N3904 nivel simulación Vec pnp

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 corriente mA

15 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 corriente mA

Grafica 2.1 representacion grafica de valores teóricos del transistor 2N3906. npn transistor 2N3906 Vce (V) Ic (A) 1 0.30 1.5 0.31 1.9 0.32 2 0.32 2.7 0.32 2.8 0.33 2.9 0.34 3 0.35 3.5 0.39 3.6 0.40 3.7 0.41 3.8 0.42 3.9 0.43 4 0.44 5 0.44 6 0.44 7 0.44

Grafica 2.2 representación grafica del comportamiento del transistor 2N3906 en npn. pnp transistor 2N3906 Vce (V) Ic (A) 1 0.0030 1.5 0.0031 1.9 0.0031 2 0.0032 2.7 0.0032 2.8 0.0032 2.9 0.0033 3 0.0034 3.5 0.0035 3.6 0.0039 3.7 0.0041 3.8 0.0042 3.9 0.0043 4 0.0044 5 0.0044 6 0.0044 7 0.0044 8 0.0044 9 0.0044 10 0.0044 11 0.0044

12 13 14 15

0.0044 0.0044 0.0044 0.0044

Tabla 2.3 valores prácticos transistor 2N3906 polarizado en pnp

voltaje

20 15 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 corriente mA

Grafica 2.3 representacion grafica del comportamiento del transistor 2N3906 en pnp. Conclusiones: Referencias [1] ITESM Depto. De Ingeniería Eléctrica. (2007). Modos de operación del transistor bipolar 2016, de ITESM Sitio web:http://elab.mty.itesm.mx/docs/PB2_Mod os_de_Opera cion_BJTs.pdf [2] Milton Kaufman, Arthur H. Seidman. (1985). Manual para ingenieros y técnicos en electrónica. UAM: Mc. Graw Hill. [3] Germán Villalba Madrid, (Transistor bipolar).2011. 2016, Departamento de ingeniería y comunicación de la universidad de Murcia Sitio web: http://ocq.um.es/ingenierias/tecnologia-ysistemas-electrncos/material-de-clase1/tema-3-transistores-de-union-bipolarbjt.pdf [4] El transistor bipolar, Gerold W. Neudeck, Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 2° Edición, 1994....