Ficha #3 Control de Máquinas Eléctricas

Transistores

Colegio Vocacional Monseñor Sanabria

Especialidad: Electrotecnia

Profesor: Luis Fernando Corrales

Estudiante: Hellen Montero Romero

TRANSISTORES

• Lea el texto que se le entrega antes de realizar cualquier otra acción.

• Conteste de manera más completa las siguientes cuestiones:

1. Dibuje cuales son las condiciones de polarización de las uniones base-emisor y base.colector para que un transistor opere como amplificador:

2. Explique la operación de cada unión según su estado de operación:-Saturación. El transistor permite el paso de corriente desde el colector al emisor. De todas formas esta corriente no puede ser demasiado elevada, ya que la propia corriente calienta al transistor por efecto Joule y si se calienta excesivamente, puede estropearse de forma permanente. Para un transistor de silicio que se encuentra en saturación la tensión entre la base y el emisor es de 0,7 V y entre la base y el colector de unos 0,5 V, de donde se deduce que la tensión entre el colector y el emisor será de unos 0,2 V.

-Corte. En este estado el transistor no permite el paso de corriente entre el colector y el emisor, se comporta como si fuera un interruptor abierto.  Para un transistor de silicio que se encuentra en corte las corrientes de emisor y de colector son nulas y las tensiones entre la base y el emisor y entre la base y el colector son ambas menores de 0,7 V.

--Amplificación. Cuando un transistor se encuentra en este estado de funcionamiento, permite amplificar la potencia de una señal.     Por lo tanto si lo que se pretende es que el transistor se comporte como un interruptor controlado electrónicamente, lo único que hay que conseguir es que pase de los estados de saturación a corte y viceversa. Eso sí hay que tener en cuenta las limitaciones de corriente, para no deteriorarle.

TRANSISTORES • La corriente base es mayor o menor que la corriente del emisor? Porque?

-La corriente de base es muy pequeña, no suele llegar al 1% de la corriente de colector. Por lo que no se compara con la corriente del emisor.

• La región de la base es más estrecha o más amplia que las regiones del colector y del emisor?

- La región de base es mucho más estrecha respecto a las del colector y del emisor.

• Si la corriente del colector es de 1mA y la corriente de la base es igual a 1µA ¿Cuál es la corriente del emisor?

- Ie= Ib+Ic / Ie=0.000001+0.001 / 0.001001 A (1.001x¹º¯³)

•Mencione cuales son las 3 corrientes de un transistor. Señálelas en un circuito.-Tenemos la corriente de base, la corriente de colector y la corriente de emisor.

¿Cuál de las corrientes del transistor es la más alta? ¿porqué?-De estas tres corrientes, la del emisor es la más grande, puesto que éste se comporta como fuente de electrones.

TRANSISTORES• VOCABULARIO:

- Unión base-colector: Se polariza en inversa para garantizar el funcionamiento del transistor.

- - Unión base-emisor: Se polariza en directa para inyectar un exceso de huecos en la base, exceso que se difunde hacia el colector.

- Corriente de base: Corriente que entra al transistor por la base del mismo.

- Corriente del colector: Corriente de salida del transistor.

- Corriente del emisor: Es la más grande de las 3 , y se comporta como fuente de electrones.

- Polarización: es el campo vectorial que representa la densidad de los momentos eléctricos dipolares inducidos o permanentes en un material dieléctrico.

• COMPROBACIÓN:

1. Porqué la corriente de la base de un transistor es mucho menor que la corriente del colector?

- La corriente de base es muy pequeña, generalmente no suele llegar al 1% de la corriente de colector.

• En un circuito con transistores, la corriente de la base es 2% de la corriente del emisor de 30mA. Determine la corriente del colector.

- Ib=2%=0,6mA / Ic= Ie-Ib / Ic= 30-0,6 / Ic=29.4mA

• Para que un transistor PNP opere normalmente, la base debe ser menor o mayor con respecto al colector?

- La corriente debe ser menor a colector para operar normalmente.

TRANSISTORES

• ¿Cuál es el valor de la corriente del colector para una corriente del emisor de 5,34mA y una corriente base de 475µA?

- Ic= Ie-Ib / Ic= 0,00534-0,000475= 4,856mA

• Cómo son atendiendo al signo, las siguientes tensiones en los tipos de transistores indicados para que estos funcionen normalmente?

- VBE en un transistor NPN: en directa

- VCB en un transistor PNP: en directa

- VBC en un transistor NPN: En inversa

- VEB en un transistor PNP: en inversa

• La corriente de emisor ¿Por qué portadores está formada?

- Si el transistor es NPN esta corriente sería de electrones en cambio si es PNP la corriente sería de huecos o portadores minoritarios.

• Qué nombre recibe la corriente simbolizada por Icbo?

- La corriente que circula de colector a base si el emisor no está conectado. Es la corriente máxima que puede soportar un transistor a través de la polarización inversa de la unión colector base.

• La corriente Icbo donde se origina? A quién es debida?

- Esta se origina en el colector y se debe a que la unión formada por el colector-base está en dirección opuesta con la unión emisor –base en el circuito abierto.

• Dibuje el símbolo de un transistor PNP y establezca las tensiones que en el se presentan cuando se polariza.

- VBE en directa - VBC en inversa

TRANSISTORES• Relacione las tensiones representadas en la

pregunta anterior.

- Ie= Ib+Ic

• ¿Cuántas corrientes existen en la unión E-B de un transistor cuando se encuentra directamente polarizada?

- Solo una, y es la corriente de emisor cuando se dirige a la base.

• Dado un transistor funcionando en la zona activa. A quién es debida la corriente de emisor, la de base y la de colector?

- Se deben a las uniones E-B con polarización directa y la B-C con polarización inversa.

• A qué llamamos factor de mérito de un transistor?

- A un parámetro usado en electrónica para comparar la calidad de un sistema resonante.

• Dibuja los símbolos de 2 transistores, uno PNP y otro NPN, representando el sentido real de sus corrientes.

-

• Existe alguna relación entre la ganancia estática de corriente en Base-Común a la ganancia estática de corriente en Emisor-Común?

- No hay relación pues el sentido de ambas corrientes son opuestas entre si.

• Demuestra la ecuación fundamental del transistor Ic=ß Ib+(1+ß) Icbo a partir de Ic=α Ie+Icbo

- En esta ecuación se indica la equivalencia fundamental entre la fórmula del transistor utilizando Beta junto con la fórmula comparada en alfa

TRANSISTORES• Cómo se distingue la zona de

funcionamiento de un transistor?

- Como ejemplo, cuando la unión E-B está en polarización directa y la unión B-C en inversa, en la zona activa su aplicación es de amplificación.

• En que zona de funcionamiento se encuentran los transistores en las siguientes representaciones esquemáticas?

-

Zona activa Zona de saturación

• En qué zona o zonas se cumple la ecuación fundamental del transistor:

Ic=ß Ib + (ß + 1) Icbo - En la zona activa y de saturación

•En que zona o zonas amplifica el transistor?-El transistor amplifica en la zona activa.

•Cuáles son las zonas más empleadas en electrónica digital?-Son 3: Zona activa, Zona de Corte y zona de saturación.•Qué se entiende por configuraciones en un transistor? Cuantas son y como se llaman?-Son las 4 variables que dependen del tipo de conexión: V entrada, V salida, I entrada, I salida.•Dibuja la representación esquemática de un transistor en la configuración E-C indicando las magnitudes eléctricas de entrada y salida.•Repita para las configuraciones C-C y B-C-E-C: Vbe, Vce, C-C: Vcb, Vce, Ib, Ie.-B-C: Vbc, Vcb, Ie, Ic.

TRANSISTORES

• Qué son las curvas características de un transistor?

- Son gráficos donde podemos determinar los efectos que producen las variaciones de la tensión de polarización Vbe sobre la corriente de base Ib. Estas gráficas reciben el nombre de curvas características de transferencia. Las curvas que se obtienen son muy similares a las de un diodo cuando se polarizan directamente.

• Qué nos relacionan las características de entrada y salida en E-C?

- En la entrada se relaciona la corriente de entrada con el voltaje de entrada y en la salida se relacionan la corriente de salida con el voltaje de salida.

• En un circuito compuesto por varios transistores se han efectuado las siguientes medidas:

• Qué se entiende por polarizar un transistor?

- Polarizar es la conexión a un voltaje fijo de cd que establece las condiciones de operación para un dispositivo semiconductor, en este caso un transistor.

• Qué se entiende por punto de trabajo de un transistor?

- Es aquel donde el transistor trabaja de una forma normal y que normalmente se encuentra entre la zona de corte y saturación.

• Al polarizar un transistor , las magnitudes eléctricas que se dan en este son continuas o alternas?

- Estas magnitudes son continuas.

TRANSISTORES• Cuándo podemos decir que queda

determinado el punto de trabajo de un transistor?

- Este se determina cuando se busca el punto de intersección de la recta de carga con la punta correspondiente de base.

• Por la fisica interna del propio transistor, el fabricante, nos suele suministrar algún parámetro y alguna magnitud eléctrica que hemos de tener en cuenta a la hora de polarizar un transistor. ¿A qué magnitud y parámetro nos estamos refiriendo?

- Con el parámetro nos referimos a la ganancia de un transistor (resistencia, tensión, potencial) y con la magnitud nos referimos al punto de trabajo.

• A la hora de analizar un determinado circuito de polarización, en este se dan dos mallas. Cómo se llaman y que es lo que determinan en cada una de ellas?

- Malla #1: Vbb= Vrb+Vbe Se determina Vbb y Vcc

- Malla #2: Vcc= Vrc+Vbc en cada una de ellas.

• Representa el esquema de un circuito de polarización con resistencia colector base y resistencia de emisor, indicando las magnitudes eléctricas que intervienen en el transistor.

• Se pide lo mismo que en la pregunta anterior para un auto-polarizado?

-

Que se entiende por recta de carga?

- Es una herramienta que se emplea para hallar el valor de la corriente y la tensión del transistor en este caso.

-

TRANSISTORES

• Cómo se obtienen los valores extremos de la recta de carga?

- En el extremo de arriba se obtiene el Ic máx. y en el extremo de abajo se obtiene el Vce, el cual será igual al Vcc. El punto de operación lo definen: Vce/Ic.

• ¿Qué valores de corriente y tensión nos proporciona el punto de trabajo representado en la recta de la carga?

- Valor de corriente: Ic máximo

- Valor de tensión: Vce.

• Qué parámetros y magnitud eléctrica cambian modificando el punto de trabajo del transistor al variar la temperatura?

- La potencia máxima que puede disipar el transistor (zona B), la manera en que está conectada la base, parámetros como ß (es especificará bajo que condiciones se ha obtenido ese valor)

• Qué son los factores de estabilidad de un circuito de polarización?

- F350A (quiere decir que la polarización de la base es directa) y R350A (quiere decir que la polarización es en inversa) y como hemos visto antes cuando la polarización de la base es inversa es cuando se puede soportar una mayor Vce.

• Los factores de estabilidad son función solamente de los parámetros internos del transistor?

- Se podría decir que varía ya que estos factores nos dan la variación de una tensión o corriente en función de alguno de los parámetros susceptibles de cambio en el dispositivo.

• De los circuitos típicos de polarización estudiados, cual es el circuito más inestable y cual es el más estable? Porqué?

- El más inestable es el que carece bajo ciertas condiciones, se puede producir deriva térmica, que autodestruye en transistor. La polarización de corriente de base es el más estable aunque el que más se utiliza con componentes discretos es el circuito de autopolarización.

TRANSISTORES

• Porqué se utilizan técnicas de compensación?

- Estos van encaminados a combatir en medida de lo posible los efectos de la temperatura, u otros parámetros, en las características el transistor más que todo en el diseño, mediante el uso de otros transistores, diodos u otros que compensen dichos efectos.

• Qué dispositivos y cuál es la función general de os mismos se utilizan en las técnicas de compensación?

- Se usan dispositivos como diodos, transistores y termistores, su función general es compensar los efectos de la temperatura en la tensión Vbe o la compensación de la variación Icb mediante el diodo.

• En los siguientes circuitos de polarización, determínese el punto de trabajo del transistor, teniendo en cuenta los datos suministrados.

Ic= 20V / 5K Ic= 30v / 2ΩIc= 4mA Ic= 15AQ: Vce / Ic Q: Vce / IcQ: 20V / 4mA Q: 30V / 15AQ: 5000 Q: 2

Ic= 24V / 8Ω Ic=30,2V / 4ΩIc= 3mA Ic= 7,55 mAQ: Vce / Ic Q: Vce / IcQ: 24V / 3mA Q:30,2 / 7,55Q: 8000 Q: 4000

TRANSISTORES

Ic= 17V / 5Ω Ic= 30,2V / 3KIc= 0,00341 A Ic= Ic= 6,66 mA Q: Vce / Ic Q: Vce / IcQ: 17V / 3,41mA Q:20V / 6,66mAQ: 5000 Q: 3003

Ic= 10V / 4 Ic: 18 / 4ΩIc= 2,5 mA Ic= 0,005 AQ: Vce / Ic Q: Vce / IcQ: 10V / 2,5 mA Q: 18 / 4,5Q: 4000 Q: 4000