UMNG. Rodríguez, Juan y Guachetá, Fabián. Transistor BJT.
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Informe de laboratorio: Polarización del transistor BJT Rodríguez, Juan C. y Guachetá, Fabián [u1802559, u1802523]@unimilitar.edu.co Universidad Militar Nueva Granada Criterio C En el presente documento se encuentra plasmado el informe Resumen — En de la segunda práctica del laboratorio de electrónica, cuyo fin es dar a conocer los resultados prácticos de la formación teórica del estudiante en el tema de polarización del transistor BJT, para esto, se hace uso de tres circuitos diferentes y tres transistores 2N3904. La práctica se divide en tres grandes partes: realizar los cálculos correspondientes a cada circuito, hacer la simulación de cada montaje y llevar a cabo la medición de corrientes y voltajes; todo esto con el fin de comparar los result ados teóricos con los experimentales. A continuación se presentan los aspectos generales del tema, el procedimiento experimental llevado acabo y los resultados obtenidos con cada una de sus respectivas conclusiones.
I. ASPECTOS GENERALES El transistor es un dispositivo semiconductor el cual puede variar una corriente de salida en función de una corriente de entrada. Esta variación permite controlar grandes corrientes a la salida, en comparación con las corrientes de entrada, cumpliendo así funciones de amplificador. De igual forma, este componente puede ser usado como interruptor electrónico al alternar su estado de funcionamiento entre las zonas de corte y saturación. Además de esto, también puede llegar a ser empleado como oscilador, conmutador o rectificador de una señal de entrada. Conocer, diseñar e implementar los circuitos de polarización es objetivo principal del presente laboratorio. De acuerdo a la guía del laboratorio, se tendrán en cuenta tres montajes o configuraciones diferentes para llevar a cabo la correcta polarización del transistor: emisor común, emisor común realimentado por colector y universal. Los dos primeros circuitos se denominan de esta esta manera manera porque el emisor emisor es común tanto a las terminales de entrada como a las de salida, en el caso del segundo montaje se ali menta la base al conectarla luego de la resistencia de colector (R C). Por último, la principal característica de la configuración universal es el divisor de voltaje que hay a la entrada de la base. II. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para llevar a cabo la práctica de laboratorio se establecen unos criterios con los cuales se dan valores iniciales al diseño de cada circuito. Estos, dependen de los últimos números del código de cada estudiante y en este caso son 3, 9 y 2 (A, B, C). Criterio A R C = 750Ω y R E = 100Ω Criterio B VCC = 20v
VCQ = 40% de VCC
Tabla 1: Criterios para la implementación de R C, R E, VCC y VCQ.
Además de esto, se realiza un cálculo experimental del Beta al usar un potenciómetro como resistencia de base y con ello encontrar el valor de éste. β = 258 A. Materiales • Transistores 2N3904. •Resistencias de valores de acuerdo a lo calculado y relacionado en los criterios. •Fuentes de voltaje •Multímetro •Cables de conexión •Caimanes B. Cálculos Para obtener los valores de R B, IC e IB en cada configuración trabajada, se hace uso de las siguientes formulas:
1 − = 2 + − = 3 − = 4 − = 5 + + ℎ = ℎ ++1 + 6 ∗ ℎ = 7 + ℎ = 0.1 8 ∗ ℎ = 9 + =
Luego, se procede a calcular los valores mencionados para cada montaje:
E mi sor común común Se hace uso de (1), (2) y (4) para dar solución al circuito.
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20−8 = 14.1 1 750Ω+ 100Ω 14.11 = = 38.44 367 20 − 0.7 = = 502Ω 38.44 =
E misor común, realimentado por colector Se hace uso de (1), (3) y (5) para dar solución al circuito.
20−8 = 16 750Ω 16 = = 43.59 367 =
De (5) se obtiene que
Fig. 1: Simulación de Emisor común.
− − + = 10 20 − 0.7 − 43.59 ∗ 367750Ω+ 100Ω = = 130Ω 43.59 Configuración universal Se hace uso de (1), (2), (6), (7), (8) y (9) para dar solución al circuito.
20−8 = 14.12 750Ω+ 100Ω 14.12 = = 38.47 367 ℎ = 14.12(3.67Ω + 367+13.67Ω) + 0.7 = 2.26 ℎ = 0.1∗367∗ 100 = 3.67Ω =
Fig. 2: Simulación de Emisor común realimentado por colector.
De (9) se obtiene que
=
ℎ ∗ 11 − ℎ
Luego, de (8)
=
ℎ ∗ 12 − ℎ
Se sustituye (11) en (12)
=
ℎ ∗ ℎ−∗
ℎ
− ℎ ℎ ∗ 3.67Ω ∗ 20 = = = 4137.57Ω − ℎ 20 − 2.26 Se reemplaza en
=
ℎ ∗ 3.67Ω ∗ 4137.57Ω = = 32478.02Ω − ℎ 4137.57Ω − 3.67Ω
C. Simulación e Implementación Así pues, se realizan las respectivas simulaciones de cada circuito para corroborar que los resultados teóricos concuerden con los simulados. Esto con el fin de realizar los montajes de los componentes en la protoboard para luego analizar las corrientes y voltajes que se presentan. Teniendo en cuenta los valores obtenidos por los cálculos y criterios, se realizan las simulaciones correspondientes a cada configuración.
Fig. 3: Simulación de Configuración universal.
D. Montaje Finalmente se realizan cada uno de los montajes en la protoboard y se revisa que los valores de corrientes y voltajes sean aproximadamente iguales a los obtenidos en los pasos anteriores. En este caso, debido a la variación del beta en cada transistor, se obtienen valores erróneos y por consiguiente se procede a variar la resistencia de base para así mantener estable el voltaje entre colector y emisor. Los montajes presentados a continuación son los circuitos modificados de acuerdo a lo mencionado anteriormente.
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De acuerdo a las tablas, se puede decir que existe una relación entre los tres montajes dado que se obtienen resultados similares entre los métodos usados. También cabe resaltar que para los primeros dos circuitos la variación del beta fue significativa y por ello no se mantenía un voltaje estable.
IV. CONCLUSIONES
Fig. 4: Montaje de Emisor común.
Mediante simulación, cálculos y montaje de los circuitos electrónicos de la presente práctica se observó el funcionamiento del transistor teniendo en cuenta la variación de R B en cada una de las confi guraciones usadas.
Fig. 5: Montaje de Emisor común realimentado por colector.
Fig. 6: Montaje de Configuración universal.
III. RESULTADOS La toma de datos se lleva a cabo luego del montaje en protoboard con la ayuda de un multímetro, usado para medir la corriente base y colector, y además el voltaje entre colector y emisor.
IC (mA) IB (A) VCE (V)
Cálculos 14.11 38.44 8
Simulación 13.62 56.5 8.29
Montaje 14.4 31.8 7.92
Tabla 1: Resultados para Emisor común.
IC (mA) IB (A) VCE (V)
Cálculos 16 43.59 8
Simulación 13.7 58.8 8.39
Montaje 14.4 31.8 7.92
Tabla 2: Resultados para Emisor común con realimentación por colector..
IC (mA) IB (A) VCE (V)
Cálculos 14.12 38.47 8
Simulación 13.1 55.5 8.89
Montaje 14.3 30.3 8.03
Tabla 1: Resultados para Configuración universal.
Dado que el punto de operación de un transistor puede variar mucho debido al beta del mismo, se concluyó que la mejor alternativa para contrarrestar este tipo de inconsistencia es el uso o implementación de un circuito “inmune” a los cambios del beta. Por ende la configuración universal es la alternativa más estable para lograr la polarización deseada en un transistor, ya que esta resiste los cambios de temperatura que pueden interferir con el beta, dado que el divisor de voltaje encontrado en la base se ocupa de regular las tensiones ante eventuales cambios de temperatura.
