Polarización del Transistor BJT

Objetivos

At the end of practice we will be able to:

• 1. Getting the characteristic curve of the
  transistor.

• 2. Design, calculate and verify the operation
  of these circuits transistor biasing BJT obtaining graphs of
  load lines and operating points.

• a) Circuit with two power supplies.

• b) Circuit with a power source.

• c) Voltage divider circuit.

• d) Auto bias circuit.

• e) Emitter circuit resistance.

• f) Design a circuit that has the ability to
  move from ¼ to ¾ of the load line

Marco
teórico

Funcionamiento del transistor
BJT

Denominado BJT (Bipolar Junction Transistor). De acuerdo
con la unión de sus componentes se clasifican en
transistores de tipo NPN y PNP:

Fig. 1. Transistores PNP y
NPN

• El funcionamiento de un transistor BJT puede ser
  explicado como el de dos diodos PNP pegados uno a
  otro.

• En este esquema (condición directa), la
  unión Base – Emisor (BE) actúa como un
  diodo normal.

• Note en la gráfica el flujo de electrones y
  huecos, siendo la corriente de huecos menor.

• A partir de ese momento, mediante el mismo mecanismo
  del diodo, se produce una corriente de base a
  emisor.

Fig. 2. Comportamiento de un
transistor NPN

De acuerdo con la Ley de Kirchoff:

Fig. 3. Sentidos de la corriente en
un NPN

Donde ß es el factor de amplificación (20
– 200)

Para analizar la característica i – v de un
transistor se debe tomar los siguientes pares, los cuales
originan una familia de curvas.

Puede distinguirse cuatro zonas del
transistor:

• REGION DE CORTE: Donde ambas uniones
  están conectadas en contra. La corriente de base es
  muy pequeña, y no fluye, para todos los efectos,
  corriente al emisor.

• REGION LINEAL ACTIVA: El transistor
  actúa como un amplificador lineal. La unión BE
  está conectada en directo y la unión CB
  está en reversa.

• REGION DE SATURACION: Ambas uniones
  están conectadas en directo. Cuando un transistor
  trabaja en esta región este funciona como
  interruptor.

• REGION DE RUPTURA: Que determina el
  límite físico de operación del
  transistor.

POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
BJT

• La selección del punto de trabajo de un
  transistor se realiza a través de diferentes circuitos
  de polarización que fijen sus tensiones y corrientes.

• La polarización con una fuente sin
  resistencia de emisor es poco recomendable por carecer de
  estabilidad; bajo ciertas condiciones se puede producir
  deriva térmica que autodestruye el
  transistor.

• La polarización con una fuente es mucho
  más estable aunque el que más se utiliza con
  componentes discretos es el circuito de auto
  polarización.

• La polarización de colector-base asegura que
  el transistor nunca entra en saturación al mantener su
  tensión colector-base positiva.

A continuación se muestran esquemas de
polarización y algunas formulas para poder implementar
estos circuitos.

La polarización con una fuente (con
resistencia de emisor)

La polarización con dos fuentes (con
resistencia de emisor)

La polarización con divisor de tensión
(con resistencia de emisor)

Auto polarización (con resistencia de
emisor)

Explicación de la
práctica

Vamos a comprobar el funcionamiento de los transistores
con los diferentes métodos de polarizarlo. Primero daremos
un voltaje de ingreso a cada circuito que realicemos y con una
corriente de salida. El circuito de fuente doble con un voltaje
extra.

Con estos datos dados podemos calcular las resistencias
necesarias para la base, colector y cuando sea necesario para el
emisor de cada circuito. Comprobaremos el voltaje Colector-Emisor
que debe alcanzar la mitad del voltaje de alimentación o
un valor aproximado.

Luego con un potenciómetro regularemos el voltaje
de salida para obtener 1/4 Vcc o 3/4 Vcc según sea el
caso.

Mediciones:

Para Obtener la Curva Característica del
transistor, con el circuito de polarización fija con dos
fuentes obtener las siguientes mediciones para 10 valores
diferentes de VCC y para Vi constante y obtener la curva
característica del transistor.

Para cumplir con los puntos del objetivo 2 para cada
circuito medir VCE, VBE, IC, IB y obtener las respectivas
gráficas de la recta de carga del transistor.

Lista de
módulos y materiales

Los materiales que utilizamos para esta práctica
son:

• Resistencias

• Transistores NPN y PNP

• Protoboard.

• Cables de conexión para montaje.

• Pelacables.

• Multímetro.

• 2 Fuente de alimentacion

• Potenciómetro

Cálculos,
mediciones, simulaciones

• CÁLCULOS

• POLARIZACION CON DOS FUENTES

Datos:

• POLARIZACION CON UNA FUENTE

Datos:

• POLARIZACION CON PARTIDOR DE
  TENSION

Datos:

Los 75k obtenemos 68k + 6.8k

Ecuacion para determinar R1 y
R2:

• AUTOPOLARIZACOPN DEL TRANSISTOR

Datos:

• POLARIZACION CON RESISTENCIA DE
  EMISOR

Datos:

• DISENAR UN CIRCUITO QUE TENGA LA CAPACIDAD DE
  MOVERSE DESDE ¼ HASTA ¾ DE LA RECTA DE
  CARGA

Datos:

• MEDICIONES

• POLARIZACION CON DOS FUENTES

V1 fijo = 13V

Vcc fijo = 20V

• POLARIZACION CON UNA FUENTE

• POLARIZACION CON PARTIDOR DE TENSION

• AUTOPOLARIZACOPN DEL TRANSISTOR

• POLARIZACION CON RESISTENCIA DE EMISOR

• UN CIRCUITO QUE TENGA LA CAPACIDAD DE MOVERSE DESDE
  ¼ HASTA ¾ DE LA RECTA DE CARGA

• SIMULACIONES

Análisis
de datos

La demostración resultó todo un
éxito, teniendo en cuenta que el HFE de los transistores
altera los voltajes que se miden o quizá puede ser por
agentes externos como la temperatura que provoca que el
funcionamiento del transistor no sea el óptimo.

Esto quiere decir que no son exactos los voltajes
medidos con respecto a los calculados, pero la variación
que se produce no es tan grande que se diga como para alarmarse y
decir que el transistor no esta funcionando
correctamente..

Conclusiones

Practice with BJT transistors was obtained problems not
possible to obtain the proper value of the practice as it uses
economic transistors being connected this value change presented
in which the gain and why certain changes occurred in measures
wanted to get, you have to consider that when making schemes in
the simulation I did not have to be very precise calculations and
check, but if it conducted market fulfilling one circuit giving
approximate values??.

Debemos medir correctamente el HFE del transistor para
poder realizar los cálculos de una manera correcta, caso
contrario los valores obtenidos no son los deseados

Bibliografía

• www.google.com/polarización del
  transistor BJT

• www.unicrom.com/el_transistor
  BJT

Autor:

Henry Muñoz