Informe Final 6.Docx

(1)

UNMSM

Facultad de Ing. Electrónica, Eléctrica y

de Telecomunicaciones

Apellidos

Apellidos y

y Nombres

Nombres

Matrícula

Guevara Palomino, Carlos Alexander

Saldivar Hospina Jimmy Luis

Cabrera Marquez Jordy

Aybar Velásquez Johnny Romario

Fonseca Dueñas Luigi

15190255

16190098

16190064

16190062

16190257

Curso

Tema

Curso

Tema

Dispositivos Electrónicos

El transistor bipolar PNP

2N3906. Características básicas

Informe

Fechas

Nota

FINAL

Realización

Entrega

Número

15/06/17

22/06/17

66 Grupo

Profesor

Grupo

Profesor

G6

(2)

EXPERIENCIA Nº 6

El transistor bipolar PNP 2N3906

Características básicas

I)

TEMA: EL TRANSISTOR BIPOLAR PNP 2N3906.

CARACTERÍSTICA

CARACTERÍSTICAS

S BASICAS.

BASICAS.

II)

OBJETIVOS:

II)

OBJETIVOS:

1.

VerifiVerifi cacar lar las s condicionecondiciones s de ude un tran transns isis totor bipolr bipolaar Pr P NPNP ..

2.

CC omomprobaprobar lar las s caracaractecteríríss ticas ticas de funcionade funcionamientmiento un trao un transns isis totorr bipol

bipolaar Pr P NPNP ..

III)

III) MARCO

MARCO TEÓRICO:

TEÓRICO:

Transistor Transistor

Distintos encapsulados de transistores.

El transistor es un dispositivo

El transistor es un dispositivo electrónicoelectrónico semiconductorsemiconductor que cumple funciones deque cumple funciones de amplificador,

amplificador, oscilador,oscilador, conmutadorconmutador oo rectificador.rectificador. El término "transistor" es la El término "transistor" es la contracción en

contracción en inglés inglés dede transfer resistor transfer resistor (("resistencia"resistencia de transferencia"). Actualmentede transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, se los encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorecentes, equipos de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorecentes, equipos de

(3)

activo, a diferencia de los resistores, capacitores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica.

De manera simplificada, la corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la "base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de calor, frecuencia de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor, etc. Los tres tipos de esquemas básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.

Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de "base" para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenador. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenador (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Puerta (Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo, con la salvedad que en el triodo los equivalentes a Puerta, Drenador y Fuente son Reja, Placa y Cátodo.

Los transistores de efecto de campo, son los que han permitido la integración a gran escala que disfrutamos hoy en día, para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios miles de transistores interconectados por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.

Tipos de transistor:



Transistor de punta de contacto. Primer transistor que obtuvo ganancia,

inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de

germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que

constituyen el emisor y el colector. La corriente de emisor es capaz de

modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de

"transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en

su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un

golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el

transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de

banda. Hoy día ha desaparecido.



Transistor de unión bipolar, BJT por sus siglas en inglés, se fabrica

básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de

Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio

entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante.

Sobre el sustrato de cristal se contaminan en forma muy controlada tres

zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando

formadas dos uniones NP.

(4)

La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas), normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al indio, Aluminio o Galio y donantes N al Arsénico o Fósforo. La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas.

El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de

dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de

contaminación (difusión gaseosa, epitelial, etc.) y del comportamiento cuántico

de la unión.



Fototransistor, sensible a la radiación electromagnética, en frecuencias

cercanas a la de la luz.



Transistor de unión unipolar.



Transistor de efecto de campo, FET, que controla la corriente en función

de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.



Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido

mediante una unión PN.



Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET,

en el que la compuerta se aísla del canal mediante un

dieléctrico.



Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde

MOS

significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la

compuerta es metálica y está separada del canal

semiconductor por una capa de óxido.

Transistor bipolar

Regiones operativas, configuraciones

El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.

Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.

(5)

El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor), una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación. Este factor se llama b (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Entonces:

- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificación) por Ib (corriente que pasa por la patilla base).

-Ic = β * Ib

- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, sólo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, o viceversa.

Según la fórmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.

En el segundo gráfico las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poder entender que a más corriente la curva es más alta.

(6)

Regiones operativas del transistor

- Región de corte: Un transistor esta en corte cuando: corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0)

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)

- Región de saturación: Un transistor está saturado cuando: corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = I máxima) En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de Ohm.

Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector β veces más grande. (Recordar que Ic = β * Ib)

- Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante ) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta región es la mas importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador.

Configuraciones: Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación. y se dice que el transistor no está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0)

- Emisor común - Colector común - Base común

Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores.

(7)

IV)

MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO:

1. Una Fuente de corriente continua Variable.

2. Un Multímetro.

(8)

4. Un Voltímetro de cc.(analógico)

7. Resistencias: 510Ω, 1K Ω, 51K Ω

8. Cables cocodrilo / banano

(9)

10. Transistor PNP 2N3906

11. Osciloscopio digital

(10)

V)

PROCEDIMIENTO:

1. Verificamos el estado operativo del transistor, usando el ohmímetro. Llenamos la tabla 1.

Resistencia

 (Ω)  (Ω)

Base-Emisor

782 Ω

>20 M

Base-Colector

786 Ω

>20 M

Colector-Emisor

>20 M

2.

Armamos el siguiente circuito

.

a) Medimos las corrientes que circulan por el colector (Ic) y la base (Ib). Obtener el β (P1=0Ω).

b) Medimos los voltajes entre colector-emisor (Vce), entre base-emisor (Vbe) y entre base-emisor-tierra (Ve).

(11)

d) C ambiamos R1 a 68 KΩ, repetir los pasos (a) y (b) y anotamos los datos de la tabla 3 (por ajuste de P1).

e) Aument amos la resistencia de P1 a 100 KΩ, 250 KΩ, 500 KΩ y 1MΩ. Observamos lo que sucede con las corrientes Ic e Ib y con el voltaje Vce. Llenamos la tabla 5.

P1

100 KΩ 250 KΩ 500 KΩ 1 MΩ

Ic (mA.)

0,2

0,8

0,01

0 Ib (uA.)

9 4,2

0,2

0 Vce (v.)

10,8

11,8

11,9

11,97

3. Ajustamos el generador de señales a 50 mv.pp, 1KHz, onda senoidal. Observar la salida Vo con el osciloscopio. Completamos la tabla 4.

Tabla

Vi(mv.pp) Vo(v.pp)

Av

Vo(sin Ce)

Av(sin Ce)

2(Q1)

--- --- --- ---

---3(Q2)

570 mA

9 V

63,3.

10−

1,6 V

356,26.

10−

VI) CUESTIONARIO FINAL:

1.

Explicar el comportamiento del transistor al hacer su verificación

operativa con el Ohmimetro.

Es un elemento que se comporta como una resistencia variable que depende

de una señal eléctrica de control, entonces al cambiar el valor de la señal de

control cambia la cantidad de corriente que pasa por el transistor.

ß = I

C

/ I

B

Valores (R11=68

KΩ)

Ic

(mA.)

Ib

(uA.)

β

Vce

(v.)

Vbe

(v.)

Ve (v.)

Teóricos

Medidos

4,5 mA

22,5

uA

200 7,88 V

0,9 V

1,84 V

(12)

de valor fijo, varía produciendo más o menos corriente en la medida que hay

más o menos corriente en la base.

Como en el transistor no se acumula carga toda la corriente que entra a él debe

salir, entonces:

I

E

= I

C

+ I

B

= (ß +1) I

B

Si ß >> 1 Þ I

E

» I

C

2. Representar la Recta de Carga en un Gráfico I

c

vs. V

ce

del circuito del

Experimento. Ubicar los puntos correspondientes a las tablas 2, 3 y 5.

(Papel milimetrado)

3. ¿En qué regiones de trabajo se encuentran los puntos de las Tablas 2 y

3?



Q1 de la tabla 2:

Datos:

R

1= 56.1KΩ

R

2= 21.77KΩ

R

e= 0.30KΩ

R

c

=

0.96KΩ

V

BE

= 0. 619v

P1= 0KΩ

= 9.6

(13)

VHJ =

12v x 21.77k



= 12v x 21.77k



= 3.355 v

56.1k



+ 21.77k



+ 0k



78.77k



Req = (P1 + R1)(R2) = (56.1k



)(21.77k



) = 15.68 k



P1 + R1 + R2

56.1k



+ 21.77k



IB =

3.355v

–

0.619v

= 2.736v

= 0.1474 mA = 147.4



A

(9.6)(300



) + 15.68k



18560



Ic = x IB

(14)

ICQ = 1.415 mA

VEC = 12v

–

(0.3K



+ 0.96 k



)(1.415 mA)

VEC = 10.217 v

Corriente de saturación



VCE = 0v

Ic máx. = Vcc

=

12v

= 9.524 mA

Rc + Re 0.96k



+ 0.3K

 

VBC = VB

–

VC

PERO:

Vc + 12 = Ic

Rc

Vc = IcxRc

–

12v

Vc = (1.415 mA) (0.96k



)

–

12v

Vc = - 10.614 v



VB

–

(- VHJ) = IB

Req

VB = IB x Req

–

VHJ

(15)



Q2 de la tabla 3:

Datos:

R

1= 67.4KΩ

R

2= 21.77KΩ

R

e= 0.3KΩ

R

c= 0.96KΩ

V

BE

= 0.612v

P1= 0

β

= 10.78

(16)

VHJ =

12v x 21.77k



= 12v x 21.77k



= 2.930 v

67.4k



+ 21.77k



+ 0



89.77k



Req = (P1 + R1)(R2) = (67.4k



)(21.77k



) = 16.455 k



P1 + R1 + R2

67.4k



+ 21.77k



IB =

2.93v

–

0.612v

= 2.318v

= 117.731



A

(10.78)(300



) + 16.455k



19.689k



Ic = x IB



Ic = 10.78(117.731



A)

(17)

Corriente de saturación



VCE = 0v

Ic máx. = Vcc

=

12v

= 9.524 mA

Rc + Re 0.96k



+ 0.3K

 

VBC = VB

–

VC

PERO

Vc + 12 = Ic

Rc

Vc = IcxRc

–

12v

Vc = (1.269 mA) (0.96k



)

–

12v

Vc = - 10.782 v



VB

–

(- VHJ) = IB

Req

VB = IB x Req

–

VHJ

VB = (117.731



A)( 16.455k



)

–

2.93v

VB = 1.937v

–

2.93v

VB= - 0.993 v

(18)

VBC = 8.502 v

4. ¿Qué sucedería con el punto de operación si cambiamos R1 a 120K

Ω? _ = 18.51Ω V_th = 1.859V β = 75 _ = _ℎ+ + = .−.6.  + = 3.21  _ = _  _(_  _) = 12  3.21 × 1330 = 7.307 

Se acerca más al punto de corte.

El resultado del voltaje sale positivo ya que se tomó la malla en dirección del

desplazamiento de la corriente.

5. Explicar comparativamente lo ocurrido en la tabla 4.

Tenemos los siguientes casos:

(19)

Con carga:

Como podemos ver en las imágenes la señal se amplifica cuando el circuito

esta con carga, siendo la frecuencia la misma, asi mismo de los datos

experimentales obtenemos que el voltaje de salida sin carga es de 1.8v ,

cuando es con carga tenemos 9v. Esta amplificacion lo podemos constatar

con la relacion Av obtenidos del experimento:

 =  _{}

Sin Carga:

 = 1.8 570 10−_ = 3.1579

Con carga:

 = 9 570 10−_ = 15.78

Obteniendo asi la siguiente tabla:

Tabla 4

(20)

VII) CONCLUSIONES:



Se concluye que la señal de voltaje de salida se amplifica, es decir,

aumenta cuando el circuito esta con carga.



La variación del potenciómetro genera cambios en la ganancia de

corriente y voltaje.



Aumentar el valor de la resistencia no genera mayor ganancia pero

disminuye la estabilidad en un amplificador.



Se busca tener una buena ganancia y estabilidad.

VIII) BIBLIOGRAFÍA:

 Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio. Stanley Wolf y Richard Smith.

 Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, 10 Edición –

Robert L. Boylestad& Louis Nashelsky.

 ELECTRONICA INTEGRADA (9ª ED.) JACOB MILLMAN; CHRISTOS C. HALKIAS , EDITORIAL HISPANO EUROPEA, S.A., 1991