Informe Previo 6 Paretto 321h3j
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- Words: 3,368
- Pages: 20
U.N.M.S.M Facultad de Ing. Electrónica, Eléctrica y Telecomunicaciones Apellidos y Nombres
Matricula
Boulangger Ñañez, Joan Manuel
17190247
Curso
Tema
Dispositivos Electrónicos
El transistor bipolar PNP. Características básicas
Informe
Fechas
Previo Numero 6
Nota
Realización
Entrega
06-06-18
20-06-18
Grupo
Profesor
“L3”: Miercoles 2p.m.-4p.m. (2018-I)
Ing. Luis Paretto Q.
TRANSISTOR BIPOLAR PNP 1. Indicar y explicar cada una de las especificaciones de funcionamiento de un transistor bipolar.
Los transistores son aparatos electrónicos semiconductores, encargados de la transmisión de una señal saliente (salida) en presencia de una entrante (entrada), como parte de un circuito electrónico de algún tipo. El término “transistor” proviene del inglés transfer resistor (resistor de transferencia), e inicialmente fueron diseñados para modular la corriente eléctrica. Los transistores, en ese sentido, cumplen funciones de amplificación, oscilación, conmutación o rectificación de la señal eléctrica dentro del circuito determinado, y se utilizan en gran parte de los circuitos integrados de los artefactos electrónicos contemporáneos.
Los transistores bipolares se usan generalmente en electrónica analógica. También en algunas aplicaciones de electrónica digital como la tecnología TTL o BICMOS. Se consideran dispositivos activos porque pueden obtener una mayor corriente de salida a partir de , corriente o tensión de entrada, y por lo tanto, se utilizan en amplificación de corrientes y tensiones. Disponen de 3 terminales, pudiendo adoptar varias configuraciones: considerándose como entrada dos de ellos y de salida el tercero.
Un transistor PNP es uno que controla el flujo de corriente principal, alterando el número de agujeros en lugar del número de electrones en la base. El dispositivo tiene tres cables denominados conectores que se conectan a otras partes de un circuito. Los conectores se llaman base, colector y emisor, y cada uno tiene una función específica.
Entre el emisor y la base aparece una corriente (IEp + IEn)debido a que la unión está en directa. El efecto transistor provoca que la mayor parte de la corriente anterior no circule por la base, sino que siga hacia el emisor (I). Entre el colector y la base circula una corriente miń ima por estar polarizada en inversa (ICn más una parte ínfima de I). Por la base realmente circula una pequeña corriente del emisor, más otra de colector, más la corriente de recombinación de base (IEn + ICn + IBr).
De ello podemos sacar una relación: IE + IB + IC = 0
(1)
Cada una de las corrientes del transistor se puede poner en función de sus componentes de la siguiente forma: IE = IEn + IEp
(2)
IC = ICn + I
(3)
IB = IEn + ICn + IBr
(4)
De aquí podemos sacar dos relaciones importantes, son α y β α = IC/IE
(5)
β = IC/IB = α/ ( 1 – α) (6) A partir de las ecuaciones anteriores se puede obtener una más que es útil cuando se trabaja con pequeñas corrientes de polarización, en las que el efecto de la corriente inversa que circula entre colector y base puede no ser despreciable: IC = βIB + (β + 1)IC0
(7)
Donde IC0 es la corriente inversa de saturación.
2. De los manuales, obtener los datos de los transistores bipolares: 2N3906, BC557, A5Y27, 2N6026, AC126, AC128, BD138, AF127, AF178, ASY26, TR50Y, BC556, TR85.
Código
Tipo
Ic (A)
VCEO (V)
Pd (W)
hFE
fT (MHz)
Encapsulado
Conexiones (123)
Obs
2N3906
PNP
0.2
40
0.4
100 – 300
250
TO – 92
EBC
-
BC557
PNP
0.1
45
0.5
140 (TYP)
150
TO – 92
CBE
-
A5Y27
PNP
0.2
15
0.15
30
6
TO - 5
EBC
-
2N6026
PNP
4
60
36
30
0.8
TO - 220
EBC
-
AC126
PNP
0.1
12
0.5
100
1
TO - 1
EBC
-
AC128
PNP
1
16
1
45
1
TO - 1
EBC
-
BD138
PNP
0.5
60
6.5
40 – 160
75
TO – 126
ECB
-
AF127
PNP
0.01
15
0.075
50
75
TO - 72
EBC
-
AF178
PNP
0.01
25
0.075
20
80
TO - 72
EBC
-
ASY26
PNP
0.2
15
0.15
30
4
TO - 5
EBC
-
TR50Y
PNP
0.1
20
0.45
50
70
TO – 62
EBC
-
BC556
PNP
0.1
65
0.5
75
150
TO - 92
EBC
-
TR85
PNP
1
32
0.55
60 – 90
70
TO – 1
EBC
NTE 158
3. Determinar el punto de operaciones del circuito del experimento (Valores teóricos de la tabla 2, 3 y 5) TABLA 2 Datos: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=56k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. El transistor PNP 2N6026 está hecho de silicio, entonces su VBE= 0.7v y β=80.
Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 =
Req =
𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
56K × 22K (56 + 22)K
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟓. 𝟕𝟗𝟒𝟖𝟕𝐤Ω
Hallando Ib
𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−3.384 + 0.7 15.79487 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-63.116µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −63.116µ A × 80 Ic=-5.049m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄 Ve = 330 × (−5.049m )
Ve =-1.666 v 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−5.049m A)
VCE =-5.2848 v
𝑽=
V=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
22K × (−12) (56 + 22)𝐾
𝑽 = − 𝟑. 𝟑𝟖𝟒𝟔𝟏𝐯
Valores (R1=56kΩ) Teóricos
𝑰𝑪 (𝒎𝑨)
𝑰𝑩 (µ𝑨)
𝜷
𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝑽𝑩𝑬 (𝑽)
𝑽𝑬 (𝑽)
−5.049
−63.116
80
−5.28
0.7
−4.88
TABLA 3 Para: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝒆𝒒 = 𝑽= 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 Req =
68K × 22K (68 + 22)K
V=
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟔. 𝟔𝟐𝟐𝐤Ω
𝑽 = − 𝟐. 𝟗𝟑𝟑𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−2.933v + 0.7 16.6222 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-51.508 µ A Se sabe que:
22K × (−12) (68 + 22)𝐾
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −51.508 µA × 60 Ic=-3.090m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄 Ve = 330 × (−3.090m A)
Ve =-1.019 v 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−3.090m A)
VCE =-7.891 v
TABLA 5 PARA: P1=100kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 100)K × 22K (68 + 100 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22k × (−12) (68 + 100 + 22)𝑘
𝐕 = −𝟏. 𝟑𝟖𝟗𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟏𝟗. 𝟒𝟓𝟐𝐤Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐛 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞 −1.3894736 + 0.7
19.452631 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-14.919µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −14.919µ A × 80
Ic=-1.193m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−1.193mA)
VCE =-10.394 v
PARA: P1=250kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 (𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑽= 𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷 𝟏 + 𝑹𝟐 𝑅𝑒𝑞 =
(68 + 250)K × 22K (68 + 250 + 22)K
𝑉=
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟎. 𝟓𝟕𝟔𝟒𝟕𝟎𝟓𝟗𝐤 Ω
22K × (−12) (68 + 250 + 22)𝐾
𝐕 = −𝟎. 𝟕𝟕𝟔𝟒𝟕𝟎𝟓 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−0.7764705 + 0.7 20.57647058 × 103 + (60 + 1)330
Ib=-43.64098µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −43.64098µ × 60
Ic=-0.2618459m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−0.2618459m A)
VCE =-11.6517449 v
Para: P1=500kΩ; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 500)K × 22K (68 + 500 + 22)K
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟏𝟕𝟗𝐤 Ω
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 500 + 22)𝐾
𝐕 = −𝟎. 𝟒𝟒𝟕 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−0.44745762 − 0.0 21.17966101 × 103 + (80 + 1)330
Ib=- 9.331μ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −9.331µ A × 80
Ic=- 0.746 mA También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−0.746m A)
VCE =-11.030 v
Para: P1=1M Ω; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 1000)K × 22K (68 + 1000 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 1000 + 22)𝐾
𝐕 = −𝟎. 𝟐𝟒𝟐 𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟓𝟓𝟓𝐤 Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑 𝒆𝒒 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−0.242 + 0.0 21.5559633 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-5.011µ A
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃
Se sabe que:
𝐼𝑐 = −5.011µ × 80
Ic= -0.400m A
También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−0.400m A )
VCE =-11.468 v
P1 𝑰𝑪 (𝒎𝑨) 𝑰𝑩 (µ𝑨) 𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝟏𝟎𝟎 𝑲Ω −1.193 −14.919 -10.394
𝟐𝟓𝟎 𝑲Ω −0.261 −43.64 −11.651
𝟓𝟎𝟎 𝑲Ω −0.746 −9.331 −11.030
𝟏 𝑴Ω −0.400 −5.011 -11.468
U.N.M.S.M Facultad de Ing. Electrónica, Eléctrica y Telecomunicaciones Apellidos y Nombres
Matricula
Boulangger Ñañez, Joan Manuel
17190247
Curso
Tema
Dispositivos Electrónicos
El transistor bipolar NPN. Características básicas
Informe
Fechas
Previo Numero 7
Nota
Realización
Entrega
06-06-18
20-06-18
Grupo
Profesor
“L3”: Miercoles 2p.m.-4p.m. (2018-I)
Ing. Luis Paretto Q.
TRANSISTOR BIPOLAR PNP
El transistor NPN es un dispositivo electrónico que está compuesto por tres regiones semi-conductoras interconectadas N-P-N. Este elemento tiene por lo tanto tres pines de conexión. El transistor es bipolar. Las uniones PN o NP están compuestas por materiales semiconductor. Un material semi-conductor puede funcionar como conductor y como aislante de acuerdo a la polarización eléctrica que se conecte. El transistor NPN tiene dos funciones básicas, ser un interruptor electrónico o un amplificador. Este tipo de transistor también se puede clasificar como BJT.
El transistor NPN está compuesto por tres capas de materiales semi-conductores, este arreglo es como un pastel de tres capas, Capa N-P-N. Estos materiales son cristales de silicio que se encuentran dopados de forma distinta.
Cuando un cristal de material semi-conductor, (Silicio ó Germanio), se “dopa” con Boro, produce un cristal semiconductor con sólo 3 electrones disponibles de 4, por lo tanto se genera un “hueco” eléctrico. En cambio, cuando el cristal es dopado con impurezas como arsénico, (el arsénico tiene 5 electrones en su última capa), el cristal se queda con un electrón de más. En resumen:
SÍMBOLO DE UN TRANSISTOR NPN El símbolo de un transistor NPN incluye a los tres pines antes mencionados, el Colector, Base y Emisor. Este sería el diagrama más usado para este tipo de transistor. Algunos transistores más comunes NPN de pequeña señal son: 2N2222 y 2N3904. SI se requiere de mayor potencia, se puede usar un TIP21C. En las hojas de datos se encuentra especificada la ubicación de cada uno de estos tres pines.
APLICACIONES DEL TRANSISTOR NPN Un transistor NPN, que también se llama BJT, puede ser usado para dos cosas. El transistor puede funcionar como un interruptor controlado electrónicamente o como un amplificador con ganancia variable. El transistor es también la base para el desarrollo de sistemas digitales como compuertas lógicas. Las compuertas lógicas son la base de los sistemas embebidos. Entonces podemos plantear que el transistor es la base de la tecnología digital actual. Regresando a las aplicaciones comunes, la más usada es el uso del transistor NPN como interruptor electrónico, para este funcionamiento, el transistor debe de operar en las zonas llamadas corte y saturación. TRANSISTOR NPN COMO AMPLIFICADOR Existen dos tipos de transistores, los bipolares que se controlan mediante una entrada de corriente y los de efecto de campo que son activados mediante una entrada de voltaje. Para un amplificador electrónico se utiliza una pequeña corriente en la base del transistor para controlar una corriente mayor entre el colector y el emisor. Para
este
tipo
de
transistores
bipolares,
la
amplificación es entonces respecto de la corriente. La corriente del colector es proporcional a la corriente en la base multiplicada por la “beta” del transistor. Entonces este es el factor de ganancia en un transistor NPN. Ic = hFE*Ib Ic = Corriente de colector hFE = Beta del transistor Ib = Corriente en la base Este factor de ganancia depende de la corriente del colector y puede llegar a variar, es por eso que no es recomendable el uso de transistores como amplificadores electrónicos y se recomienda mejor el uso de amplificadores operacionales. Por ejemplo, en el transistor
2N2222A, el cual es un transistor NPN bipolar, su Hfe puede valer desde 35 hasta 300 dependiendo de la corriente del colector y del voltaje colector-emisor. (VCE). Para determinar la corriente en el emisor Ie, se puede usar la siguiente ecuación. Ie = Ib + Ic = (1/hFE+1)*Ic
1. De los manuales obtener las especificaciones del funcionamiento de los transistores bipolares PN2222A, 2N3904, 2SC784, AC127, NTE373, BC147, BC549, C451, D313, BF4948, BD135, C548B, C829, C828, BC547.
Código
Tipo
Ic (A)
VCEO (V)
Pd (W)
hFE
fT (MHz)
Encapsulado
Conexiones (123)
Obs
PN2222A
NPN
0.1
10
0.1
35
1
TO – 92
EBC
-
2N3904
NPN
0.2
40
0.4
100 – 300
300
TO – 92
EBC
-
2SC784
NPN
0.2
30
0.1
25 - 140
250
TO – 98 - 1
EBC
-
AC127
NPN
0.5
12
0.34
50
1.5
TO - 1
EBC
-
NTE373
NPN
1.5
160
1
60 – 200
140
TO – 126
EBC
Comp. NTE374
BC147
NPN
0.2
45
0.25
110
150
X09
EBC
-
BC549
NPN
0.1
30
0.5
110
200
TO - 92
EBC
-
C451
NPN
1.2
-
25
15
90
TO - 62
EBC
2SC451
D313
NPN
3
60
30
40 – 320
8
TO - 220
EBC
2SD313
BF494B
NPN
0.03
20
0.3
220
260
TO – 92
EBC
-
BD135
NPN
0.5
45
6.5
40 – 250
50
TO – 126
EBC
-
NPN
0.1
30
0.5
125 – 300
300
TO - 92
CBE
BC548
NPN
0.03
20
0.25
40
75
TO – 92
EBC
2SC829
C548B
C829
C828
BC547
NPN
0.1
65
0.5
75
150
TO - 92
EBC
2SC828
NPN
0.1
50
0.5
110
300
TO – 92
EBC
-
2. Determinar el punto de operación del circuito del experimento (Valores teóricos de tabla 2, 3 y 5) TABLA 2 Datos: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=56k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373. El transistor NPN NTE 373 está hecho de silicio, entonces su VBE= 0.7v y β=10.
Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 =
Req =
𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
56K × 22K (56 + 22)K
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟓. 𝟕𝟗𝟒𝐤Ω
Hallando Ib
𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
3.384 − 0.7 15.79487 × 103 + (10 + 1)330
Ib=138.173µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 138.173µ A × 10 Ic=1.381m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄
Ve = 330 × (1.381m )
Ve =0.455 v
𝑽=
V=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
22K × (12) (56 + 22)𝐾
𝑽 = 𝟑. 𝟑𝟖𝟒𝐯
𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(1.381m A)
VCE =10.164 v
Valores (R1=56kΩ) Teóricos
𝑰𝑪 (𝒎𝑨)
𝑰𝑩 (µ𝑨)
𝜷
𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝑽𝑩𝑬 (𝑽)
𝑽𝑬 (𝑽)
1.381
138.173
10
10.164
-0.7
9.469
TABLA 3 Para: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373. Sabemos: 𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝒆𝒒 = 𝑽= 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 Req =
68K × 22K (68 + 22)K
V=
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟔. 𝟔𝟐𝟐𝐤Ω
𝑽 = 𝟐. 𝟗𝟑𝟑𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
2.933 − 0.7 16.6222 × 103 + (10 + 1)330
Ib=110.259 µ A Se sabe que:
22K × (−12) (68 + 22)𝐾
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 110.256 µA × 10 Ic=1.102m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄 Ve = 330 × (1.102m A)
Ve =363.66 v 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(1.102m A)
VCE =10.544 v
Valores (R1=68kΩ) Teóricos
𝑰𝑪 (𝒎𝑨)
𝑰𝑩 (µ𝑨)
𝜷
𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝑽𝑩𝑬 (𝑽)
𝑽𝑬 (𝑽)
1.102
110.259
10
10.544
-0.7
9.844
TABLA 5 PARA: P1=100kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 100)K × 22K (68 + 100 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22k × (−12) (68 + 100 + 22)𝑘
𝐕 = 𝟏. 𝟑𝟖𝟗𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟏𝟗. 𝟒𝟓𝟐𝐤Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐛 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞 1.389 − 0.7
19.452631 × 103 + (10 + 1)330
Ib=29.849µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 29.849µ A × 10
Ic=0.298m A También se sabe:
𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(0.298mA)
VCE = 11.604v
PARA: P1=250kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 Sabemos: 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 (𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑽= 𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷 𝟏 + 𝑹𝟐 𝑅𝑒𝑞 =
(68 + 250)K × 22K (68 + 250 + 22)K
𝑉=
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟎. 𝟓𝟕𝟔𝐤 Ω
22K × (−12) (68 + 250 + 22)𝐾
𝐕 = 𝟎. 𝟕𝟕𝟔 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
0.7764705 − 0.7 20.57647058 × 103 + (10 + 1)330
Ib=3.156µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 3.156µ × 10
Ic=0.315m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(0.315m A)
VCE =11.582 v
Para: P1=500kΩ; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 500)K × 22K (68 + 500 + 22)K
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟏𝟕𝟗𝐤 Ω
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 500 + 22)𝐾
𝐕 = 𝟎. 𝟒𝟒𝟕 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
0.447 − 0.0 21.17966101 × 103 + (10 + 1)330
Ib=1.807μ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 1.807µ A × 10
Ic=0.1807 mA También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(0.146m A)
VCE =11.806 v
Para: P1=1M Ω; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 1000)K × 22K (68 + 1000 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 1000 + 22)𝐾
𝐕 = 𝟎. 𝟐𝟒𝟐 𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟓𝟓𝟓𝐤 Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑 𝒆𝒒 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
0.242 + 0.0 21.5559633 × 103 + (10 + 1)330
Ib=9.608µ A
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃
Se sabe que:
𝐼𝑐 = 9.608µ × 10
Ic= 0.9608m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(0.9608m A )
VCE =11.88 v P1 𝑰𝑪 (𝒎𝑨) 𝑰𝑩 (µ𝑨) 𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝟏𝟎𝟎 𝑲Ω 0.356 3.156 -9.61
𝟐𝟓𝟎 𝑲Ω 0.180 1.807 11.582
𝟓𝟎𝟎 𝑲Ω 1.807 0.1807 11.806
𝟏 𝑴Ω 9.608 0.9608 11.88
Matricula
Boulangger Ñañez, Joan Manuel
17190247
Curso
Tema
Dispositivos Electrónicos
El transistor bipolar PNP. Características básicas
Informe
Fechas
Previo Numero 6
Nota
Realización
Entrega
06-06-18
20-06-18
Grupo
Profesor
“L3”: Miercoles 2p.m.-4p.m. (2018-I)
Ing. Luis Paretto Q.
TRANSISTOR BIPOLAR PNP 1. Indicar y explicar cada una de las especificaciones de funcionamiento de un transistor bipolar.
Los transistores son aparatos electrónicos semiconductores, encargados de la transmisión de una señal saliente (salida) en presencia de una entrante (entrada), como parte de un circuito electrónico de algún tipo. El término “transistor” proviene del inglés transfer resistor (resistor de transferencia), e inicialmente fueron diseñados para modular la corriente eléctrica. Los transistores, en ese sentido, cumplen funciones de amplificación, oscilación, conmutación o rectificación de la señal eléctrica dentro del circuito determinado, y se utilizan en gran parte de los circuitos integrados de los artefactos electrónicos contemporáneos.
Los transistores bipolares se usan generalmente en electrónica analógica. También en algunas aplicaciones de electrónica digital como la tecnología TTL o BICMOS. Se consideran dispositivos activos porque pueden obtener una mayor corriente de salida a partir de , corriente o tensión de entrada, y por lo tanto, se utilizan en amplificación de corrientes y tensiones. Disponen de 3 terminales, pudiendo adoptar varias configuraciones: considerándose como entrada dos de ellos y de salida el tercero.
Un transistor PNP es uno que controla el flujo de corriente principal, alterando el número de agujeros en lugar del número de electrones en la base. El dispositivo tiene tres cables denominados conectores que se conectan a otras partes de un circuito. Los conectores se llaman base, colector y emisor, y cada uno tiene una función específica.
Entre el emisor y la base aparece una corriente (IEp + IEn)debido a que la unión está en directa. El efecto transistor provoca que la mayor parte de la corriente anterior no circule por la base, sino que siga hacia el emisor (I). Entre el colector y la base circula una corriente miń ima por estar polarizada en inversa (ICn más una parte ínfima de I). Por la base realmente circula una pequeña corriente del emisor, más otra de colector, más la corriente de recombinación de base (IEn + ICn + IBr).
De ello podemos sacar una relación: IE + IB + IC = 0
(1)
Cada una de las corrientes del transistor se puede poner en función de sus componentes de la siguiente forma: IE = IEn + IEp
(2)
IC = ICn + I
(3)
IB = IEn + ICn + IBr
(4)
De aquí podemos sacar dos relaciones importantes, son α y β α = IC/IE
(5)
β = IC/IB = α/ ( 1 – α) (6) A partir de las ecuaciones anteriores se puede obtener una más que es útil cuando se trabaja con pequeñas corrientes de polarización, en las que el efecto de la corriente inversa que circula entre colector y base puede no ser despreciable: IC = βIB + (β + 1)IC0
(7)
Donde IC0 es la corriente inversa de saturación.
2. De los manuales, obtener los datos de los transistores bipolares: 2N3906, BC557, A5Y27, 2N6026, AC126, AC128, BD138, AF127, AF178, ASY26, TR50Y, BC556, TR85.
Código
Tipo
Ic (A)
VCEO (V)
Pd (W)
hFE
fT (MHz)
Encapsulado
Conexiones (123)
Obs
2N3906
PNP
0.2
40
0.4
100 – 300
250
TO – 92
EBC
-
BC557
PNP
0.1
45
0.5
140 (TYP)
150
TO – 92
CBE
-
A5Y27
PNP
0.2
15
0.15
30
6
TO - 5
EBC
-
2N6026
PNP
4
60
36
30
0.8
TO - 220
EBC
-
AC126
PNP
0.1
12
0.5
100
1
TO - 1
EBC
-
AC128
PNP
1
16
1
45
1
TO - 1
EBC
-
BD138
PNP
0.5
60
6.5
40 – 160
75
TO – 126
ECB
-
AF127
PNP
0.01
15
0.075
50
75
TO - 72
EBC
-
AF178
PNP
0.01
25
0.075
20
80
TO - 72
EBC
-
ASY26
PNP
0.2
15
0.15
30
4
TO - 5
EBC
-
TR50Y
PNP
0.1
20
0.45
50
70
TO – 62
EBC
-
BC556
PNP
0.1
65
0.5
75
150
TO - 92
EBC
-
TR85
PNP
1
32
0.55
60 – 90
70
TO – 1
EBC
NTE 158
3. Determinar el punto de operaciones del circuito del experimento (Valores teóricos de la tabla 2, 3 y 5) TABLA 2 Datos: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=56k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. El transistor PNP 2N6026 está hecho de silicio, entonces su VBE= 0.7v y β=80.
Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 =
Req =
𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
56K × 22K (56 + 22)K
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟓. 𝟕𝟗𝟒𝟖𝟕𝐤Ω
Hallando Ib
𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−3.384 + 0.7 15.79487 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-63.116µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −63.116µ A × 80 Ic=-5.049m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄 Ve = 330 × (−5.049m )
Ve =-1.666 v 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−5.049m A)
VCE =-5.2848 v
𝑽=
V=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
22K × (−12) (56 + 22)𝐾
𝑽 = − 𝟑. 𝟑𝟖𝟒𝟔𝟏𝐯
Valores (R1=56kΩ) Teóricos
𝑰𝑪 (𝒎𝑨)
𝑰𝑩 (µ𝑨)
𝜷
𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝑽𝑩𝑬 (𝑽)
𝑽𝑬 (𝑽)
−5.049
−63.116
80
−5.28
0.7
−4.88
TABLA 3 Para: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝒆𝒒 = 𝑽= 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 Req =
68K × 22K (68 + 22)K
V=
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟔. 𝟔𝟐𝟐𝐤Ω
𝑽 = − 𝟐. 𝟗𝟑𝟑𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−2.933v + 0.7 16.6222 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-51.508 µ A Se sabe que:
22K × (−12) (68 + 22)𝐾
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −51.508 µA × 60 Ic=-3.090m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄 Ve = 330 × (−3.090m A)
Ve =-1.019 v 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−3.090m A)
VCE =-7.891 v
TABLA 5 PARA: P1=100kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 100)K × 22K (68 + 100 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22k × (−12) (68 + 100 + 22)𝑘
𝐕 = −𝟏. 𝟑𝟖𝟗𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟏𝟗. 𝟒𝟓𝟐𝐤Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐛 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞 −1.3894736 + 0.7
19.452631 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-14.919µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −14.919µ A × 80
Ic=-1.193m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−1.193mA)
VCE =-10.394 v
PARA: P1=250kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 (𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑽= 𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷 𝟏 + 𝑹𝟐 𝑅𝑒𝑞 =
(68 + 250)K × 22K (68 + 250 + 22)K
𝑉=
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟎. 𝟓𝟕𝟔𝟒𝟕𝟎𝟓𝟗𝐤 Ω
22K × (−12) (68 + 250 + 22)𝐾
𝐕 = −𝟎. 𝟕𝟕𝟔𝟒𝟕𝟎𝟓 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−0.7764705 + 0.7 20.57647058 × 103 + (60 + 1)330
Ib=-43.64098µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −43.64098µ × 60
Ic=-0.2618459m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−0.2618459m A)
VCE =-11.6517449 v
Para: P1=500kΩ; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 500)K × 22K (68 + 500 + 22)K
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟏𝟕𝟗𝐤 Ω
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 500 + 22)𝐾
𝐕 = −𝟎. 𝟒𝟒𝟕 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−0.44745762 − 0.0 21.17966101 × 103 + (80 + 1)330
Ib=- 9.331μ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = −9.331µ A × 80
Ic=- 0.746 mA También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−0.746m A)
VCE =-11.030 v
Para: P1=1M Ω; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor PNP 2N6026. 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 1000)K × 22K (68 + 1000 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 1000 + 22)𝐾
𝐕 = −𝟎. 𝟐𝟒𝟐 𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟓𝟓𝟓𝐤 Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑 𝒆𝒒 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
−0.242 + 0.0 21.5559633 × 103 + (80 + 1)330
Ib=-5.011µ A
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃
Se sabe que:
𝐼𝑐 = −5.011µ × 80
Ic= -0.400m A
También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(−0.400m A )
VCE =-11.468 v
P1 𝑰𝑪 (𝒎𝑨) 𝑰𝑩 (µ𝑨) 𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝟏𝟎𝟎 𝑲Ω −1.193 −14.919 -10.394
𝟐𝟓𝟎 𝑲Ω −0.261 −43.64 −11.651
𝟓𝟎𝟎 𝑲Ω −0.746 −9.331 −11.030
𝟏 𝑴Ω −0.400 −5.011 -11.468
U.N.M.S.M Facultad de Ing. Electrónica, Eléctrica y Telecomunicaciones Apellidos y Nombres
Matricula
Boulangger Ñañez, Joan Manuel
17190247
Curso
Tema
Dispositivos Electrónicos
El transistor bipolar NPN. Características básicas
Informe
Fechas
Previo Numero 7
Nota
Realización
Entrega
06-06-18
20-06-18
Grupo
Profesor
“L3”: Miercoles 2p.m.-4p.m. (2018-I)
Ing. Luis Paretto Q.
TRANSISTOR BIPOLAR PNP
El transistor NPN es un dispositivo electrónico que está compuesto por tres regiones semi-conductoras interconectadas N-P-N. Este elemento tiene por lo tanto tres pines de conexión. El transistor es bipolar. Las uniones PN o NP están compuestas por materiales semiconductor. Un material semi-conductor puede funcionar como conductor y como aislante de acuerdo a la polarización eléctrica que se conecte. El transistor NPN tiene dos funciones básicas, ser un interruptor electrónico o un amplificador. Este tipo de transistor también se puede clasificar como BJT.
El transistor NPN está compuesto por tres capas de materiales semi-conductores, este arreglo es como un pastel de tres capas, Capa N-P-N. Estos materiales son cristales de silicio que se encuentran dopados de forma distinta.
Cuando un cristal de material semi-conductor, (Silicio ó Germanio), se “dopa” con Boro, produce un cristal semiconductor con sólo 3 electrones disponibles de 4, por lo tanto se genera un “hueco” eléctrico. En cambio, cuando el cristal es dopado con impurezas como arsénico, (el arsénico tiene 5 electrones en su última capa), el cristal se queda con un electrón de más. En resumen:
SÍMBOLO DE UN TRANSISTOR NPN El símbolo de un transistor NPN incluye a los tres pines antes mencionados, el Colector, Base y Emisor. Este sería el diagrama más usado para este tipo de transistor. Algunos transistores más comunes NPN de pequeña señal son: 2N2222 y 2N3904. SI se requiere de mayor potencia, se puede usar un TIP21C. En las hojas de datos se encuentra especificada la ubicación de cada uno de estos tres pines.
APLICACIONES DEL TRANSISTOR NPN Un transistor NPN, que también se llama BJT, puede ser usado para dos cosas. El transistor puede funcionar como un interruptor controlado electrónicamente o como un amplificador con ganancia variable. El transistor es también la base para el desarrollo de sistemas digitales como compuertas lógicas. Las compuertas lógicas son la base de los sistemas embebidos. Entonces podemos plantear que el transistor es la base de la tecnología digital actual. Regresando a las aplicaciones comunes, la más usada es el uso del transistor NPN como interruptor electrónico, para este funcionamiento, el transistor debe de operar en las zonas llamadas corte y saturación. TRANSISTOR NPN COMO AMPLIFICADOR Existen dos tipos de transistores, los bipolares que se controlan mediante una entrada de corriente y los de efecto de campo que son activados mediante una entrada de voltaje. Para un amplificador electrónico se utiliza una pequeña corriente en la base del transistor para controlar una corriente mayor entre el colector y el emisor. Para
este
tipo
de
transistores
bipolares,
la
amplificación es entonces respecto de la corriente. La corriente del colector es proporcional a la corriente en la base multiplicada por la “beta” del transistor. Entonces este es el factor de ganancia en un transistor NPN. Ic = hFE*Ib Ic = Corriente de colector hFE = Beta del transistor Ib = Corriente en la base Este factor de ganancia depende de la corriente del colector y puede llegar a variar, es por eso que no es recomendable el uso de transistores como amplificadores electrónicos y se recomienda mejor el uso de amplificadores operacionales. Por ejemplo, en el transistor
2N2222A, el cual es un transistor NPN bipolar, su Hfe puede valer desde 35 hasta 300 dependiendo de la corriente del colector y del voltaje colector-emisor. (VCE). Para determinar la corriente en el emisor Ie, se puede usar la siguiente ecuación. Ie = Ib + Ic = (1/hFE+1)*Ic
1. De los manuales obtener las especificaciones del funcionamiento de los transistores bipolares PN2222A, 2N3904, 2SC784, AC127, NTE373, BC147, BC549, C451, D313, BF4948, BD135, C548B, C829, C828, BC547.
Código
Tipo
Ic (A)
VCEO (V)
Pd (W)
hFE
fT (MHz)
Encapsulado
Conexiones (123)
Obs
PN2222A
NPN
0.1
10
0.1
35
1
TO – 92
EBC
-
2N3904
NPN
0.2
40
0.4
100 – 300
300
TO – 92
EBC
-
2SC784
NPN
0.2
30
0.1
25 - 140
250
TO – 98 - 1
EBC
-
AC127
NPN
0.5
12
0.34
50
1.5
TO - 1
EBC
-
NTE373
NPN
1.5
160
1
60 – 200
140
TO – 126
EBC
Comp. NTE374
BC147
NPN
0.2
45
0.25
110
150
X09
EBC
-
BC549
NPN
0.1
30
0.5
110
200
TO - 92
EBC
-
C451
NPN
1.2
-
25
15
90
TO - 62
EBC
2SC451
D313
NPN
3
60
30
40 – 320
8
TO - 220
EBC
2SD313
BF494B
NPN
0.03
20
0.3
220
260
TO – 92
EBC
-
BD135
NPN
0.5
45
6.5
40 – 250
50
TO – 126
EBC
-
NPN
0.1
30
0.5
125 – 300
300
TO - 92
CBE
BC548
NPN
0.03
20
0.25
40
75
TO – 92
EBC
2SC829
C548B
C829
C828
BC547
NPN
0.1
65
0.5
75
150
TO - 92
EBC
2SC828
NPN
0.1
50
0.5
110
300
TO – 92
EBC
-
2. Determinar el punto de operación del circuito del experimento (Valores teóricos de tabla 2, 3 y 5) TABLA 2 Datos: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=56k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373. El transistor NPN NTE 373 está hecho de silicio, entonces su VBE= 0.7v y β=10.
Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 =
Req =
𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
56K × 22K (56 + 22)K
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟓. 𝟕𝟗𝟒𝐤Ω
Hallando Ib
𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
3.384 − 0.7 15.79487 × 103 + (10 + 1)330
Ib=138.173µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 138.173µ A × 10 Ic=1.381m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄
Ve = 330 × (1.381m )
Ve =0.455 v
𝑽=
V=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
22K × (12) (56 + 22)𝐾
𝑽 = 𝟑. 𝟑𝟖𝟒𝐯
𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(1.381m A)
VCE =10.164 v
Valores (R1=56kΩ) Teóricos
𝑰𝑪 (𝒎𝑨)
𝑰𝑩 (µ𝑨)
𝜷
𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝑽𝑩𝑬 (𝑽)
𝑽𝑬 (𝑽)
1.381
138.173
10
10.164
-0.7
9.469
TABLA 3 Para: P1=0Ω; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373. Sabemos: 𝑹𝟏 × 𝑹𝟐 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝒆𝒒 = 𝑽= 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 Req =
68K × 22K (68 + 22)K
V=
𝐑𝐞𝐪 = 𝟏𝟔. 𝟔𝟐𝟐𝐤Ω
𝑽 = 𝟐. 𝟗𝟑𝟑𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = Ib =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
2.933 − 0.7 16.6222 × 103 + (10 + 1)330
Ib=110.259 µ A Se sabe que:
22K × (−12) (68 + 22)𝐾
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 110.256 µA × 10 Ic=1.102m A
También se sabe: 𝑽𝒆 = 𝑹𝒆 × 𝑰𝒄 Ve = 330 × (1.102m A)
Ve =363.66 v 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(1.102m A)
VCE =10.544 v
Valores (R1=68kΩ) Teóricos
𝑰𝑪 (𝒎𝑨)
𝑰𝑩 (µ𝑨)
𝜷
𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝑽𝑩𝑬 (𝑽)
𝑽𝑬 (𝑽)
1.102
110.259
10
10.544
-0.7
9.844
TABLA 5 PARA: P1=100kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 100)K × 22K (68 + 100 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22k × (−12) (68 + 100 + 22)𝑘
𝐕 = 𝟏. 𝟑𝟖𝟗𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟏𝟗. 𝟒𝟓𝟐𝐤Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐛 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞 1.389 − 0.7
19.452631 × 103 + (10 + 1)330
Ib=29.849µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 29.849µ A × 10
Ic=0.298m A También se sabe:
𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(0.298mA)
VCE = 11.604v
PARA: P1=250kΩ; Re=330Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 Sabemos: 𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 (𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑽= 𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷 𝟏 + 𝑹𝟐 𝑅𝑒𝑞 =
(68 + 250)K × 22K (68 + 250 + 22)K
𝑉=
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟎. 𝟓𝟕𝟔𝐤 Ω
22K × (−12) (68 + 250 + 22)𝐾
𝐕 = 𝟎. 𝟕𝟕𝟔 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
0.7764705 − 0.7 20.57647058 × 103 + (10 + 1)330
Ib=3.156µ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 3.156µ × 10
Ic=0.315m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(0.315m A)
VCE =11.582 v
Para: P1=500kΩ; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 Sabemos: 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 500)K × 22K (68 + 500 + 22)K
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟏𝟕𝟗𝐤 Ω
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 500 + 22)𝐾
𝐕 = 𝟎. 𝟒𝟒𝟕 𝐯
Hallando Ib 𝑰𝒃 = 𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑𝐞𝐪 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
0.447 − 0.0 21.17966101 × 103 + (10 + 1)330
Ib=1.807μ A Se sabe que:
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃 𝐼𝑐 = 1.807µ A × 10
Ic=0.1807 mA También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = 12 − (330 + 1000)(0.146m A)
VCE =11.806 v
Para: P1=1M Ω; Re=330 Ω; Rc=1K Ω; R1=68k Ω; R2=22k Ω y un transistor NPN NTE 373 𝑹𝒆𝒒 = 𝑅𝑒𝑞 =
(𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 ) × 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹𝟐
(68 + 1000)K × 22K (68 + 1000 + 22)K
𝑽= 𝑉=
𝑹𝟐 × 𝑽𝑪𝑪 𝑹𝟏 + 𝑷𝟏 + 𝑹 𝟐
22K × (−12) (68 + 1000 + 22)𝐾
𝐕 = 𝟎. 𝟐𝟒𝟐 𝐯
𝑹𝒆𝒒 = 𝟐𝟏. 𝟓𝟓𝟓𝐤 Ω
Hallando Ib 𝑰𝒃 =
𝐼𝑏 =
𝐕 − 𝐕𝐁𝐄 (𝒄𝒐𝒓𝒕𝒆) 𝐑 𝒆𝒒 + (𝛃 + 𝟏)𝐑𝐞
0.242 + 0.0 21.5559633 × 103 + (10 + 1)330
Ib=9.608µ A
𝑰𝒄 = 𝑰𝒃 × 𝛃
Se sabe que:
𝐼𝑐 = 9.608µ × 10
Ic= 0.9608m A También se sabe: 𝑽𝒄𝒆 = 𝑽𝑪𝑪 − (𝑹𝒆 + 𝑹𝑪 )𝑰𝑪 Vce = −12 − (330 + 1000)(0.9608m A )
VCE =11.88 v P1 𝑰𝑪 (𝒎𝑨) 𝑰𝑩 (µ𝑨) 𝑽𝑪𝑬 (𝑽)
𝟏𝟎𝟎 𝑲Ω 0.356 3.156 -9.61
𝟐𝟓𝟎 𝑲Ω 0.180 1.807 11.582
𝟓𝟎𝟎 𝑲Ω 1.807 0.1807 11.806
𝟏 𝑴Ω 9.608 0.9608 11.88
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