PRACTICA 3. TRANSISTORES BJT. ELECTRÓNICA ANALÓGICA.

JUAN ALBERTO LÓPEZ GARCÍA. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TULANCINGO.

30 DE OCTUBRE DE 2013

Transistores BJT.

Los transistores fueron creados en los laboratorios Bell en el año de 1947, sus siglas en ingles BJT

(Bipolar Junction Transistor) se le da por la unión de tres materiales semiconductores, se pueden

encontrar en unión NPN y PNP, unión de materiales tipo N y P, anteriormente se habían descubierto

los transistores FET (Field Effect Transistor), pero en ese momento no se les había encontrado una

aplicación, por lo que no se fabricaron masivamente hasta después, por eso se les considera a los

BJT como los primeros en tener aplicaciones reales.

Los transistores BJT poseen tres terminales (E) Emisor, (C) Colector y (B) Base como se muestra

en la simbología de la siguiente imagen.

La unión Base-Emisor funciona como un diodo, por lo que podemos dividir el transistor en mallas,

para ser más exacto dos mallas, una de la unión Colector-Emisor, y otra de la unión Base-Emisor,

en cada unión se posee un voltaje, (VCE) Voltaje Colector-Emisor y (VBE) Voltaje Base-Emisor, este

último vendría siento el voltaje del diodo.

Por lo que en un transistor BJT tendríamos varias reglas, como la “primera ley de Kirchhoff”, que dice

que en un nodo, todas las corrientes que entran son iguales a las que salen, por lo que en el transistor

tendríamos:

Ie=Ic+Ib

Ie= Corriente de emisor

Ic= Corriente de colector

Ib= Corriente de base

Igual existe una dirección directa entre Ic e Ib, que dice que:

Ic=β Ib

Donde β es la ganancia correspondiente al transistor, y en los transistores BJT varia de entre 80 a

300, es adimensional porque solo se considera una ganancia. Con esta ecuación podemos decir que

los transistores BJT también funcionan como amplificadores de corriente.

Materiales utilizados.

Transistor BC548

Transistor 2N2222

Transistor TIP31

Resistencia 1kΩ

Resistencia 56kΩ

Fuente de voltaje 12V DC

Fuente de voltaje de 0-5V DC

Multímetro

Tablilla de experimentación.

Desarrollo de la práctica.

Creamos el circuito correspondiente a las instrucciones dadas por el profesor, conectamos la

resistencia de 56kΩ a la base con la fuente variable de 0-5V para que la corriente de la base se

mantuviera en rango de µA (Micro-Amperes), y conectamos la resistencia de 1kΩ al colector,

alimentada por la fuente de 12V, este voltaje no lo cambiaremos, y por último el emisor conectado a

tierra.

Como primer caso conectamos el BC548B, de acuerdo a su hoja de especificaciones, sabemos que

sus terminales son las siguientes:

Y aquí se aprecia la imagen de la tablilla de experimentación, con el BC548B:

De acuerdo a las instrucciones de la práctica, debíamos tomar lectura de los siguientes datos con el

multímetro: Ib, Ic, VCE y debíamos obtener β con la misma relación de Ic=β Ib, por lo que para

calcular β tenemos que:

β=𝐼𝑐

𝐼𝑏

Las lecturas que obtuvimos al ir variando el voltaje de 0-5V de la base, se muestran en la siguiente

tabla:

CB548B

Vin (Voltaje de la base) IB (A) IC (A) VCE (Volts) β= Ic / Ib

0 0 0 12 0

0.2 0 0 12 0

0.5 5.7143E-08 0.0000062 12 108.5

0.6 3.75E-07 0.0000633 12 168.8

0.7 1.2929E-06 0.0002635 11.9 203.812155

0.8 3.0357E-06 0.00068 11.49 224

0.9 4.4821E-06 0.00103 11.13 229.800797

1.0 6.125E-06 0.00145 10.72 236.734694

1.2 9.3036E-06 0.00224 9.92 240.767754

1.4 1.3714E-05 0.003349 8.81 244.197917

1.6 1.7375E-05 0.00428 7.9 246.330935

1.8 2.0054E-05 0.00496 7.22 247.337489

2.0 2.4107E-05 0.00596 6.22 247.22963

3.0 4.1786E-05 0.00991 2.27 237.162393

4.0 5.8929E-05 0.01154 0.63 195.830303

5.0 7.7679E-05 0.01188 0.29 152.937931

De acuerdo a la hoja de especificaciones del BJT BC548B tenemos:

Al obtener el promedio de la ganancia tenemos que β= 186.46, por lo que al comparar con la hoja

de especificaciones podemos decir que está dentro del rango de hfe.

Al graficar Ic en función de Ib obtenemos la siguiente gráfica.

Podemos observar en el grafico que cuando La base está en 0V, la corriente en Ib es de 0A, y por la

relación que tenemos que Ic=β Ib, Ic=0A, y el voltaje VCE se mantiene en 12V, pero al ir

incrementando el V de entrada, Ib va teniendo valores más grandes, por lo que Ic igual va creciendo,

y VCE va disminuyendo, podemos ver que casi llegamos a la zona de corte del transistor, donde

VCE=0V y donde la corriente Ic se mantendría constante.

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

-0.00001 0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007 0.00008 0.00009

IC (Ib) CB548B

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007 0.00008 0.00009

VCE (Volts)

Después de concluir con el BJT CB548B, decidimos probar el BJT TIP31, de acuerdo a su hoja de

especificaciones tenemos que sus terminales son las siguientes:

Las lecturas que obtuvimos al ir variando el voltaje de 0-5V de la base, se muestran en la siguiente

tabla:

TIP31

Vin (Voltaje de la base) IB (mA) IC (mA) VCE (Volts) β= Ic / Ib

0 0 0 12.1 0

0.2 0 0 12.1 0

0.5 1.1875E-06 0.0000703 12.1 59.2

0.6 2.7554E-06 0.0001794 11.9 65.1095269

0.7 4.9089E-06 0.0003394 11.83 69.1393234

0.8 5.8929E-06 0.00042 11.7 71.2727273

0.9 7.3214E-06 0.00052 11.6 71.0243902

1.0 0.00000875 0.00065 11.5 74.2857143

1.2 1.2321E-05 0.00093 11.24 75.4782609

1.4 1.7321E-05 0.00136 10.81 78.5154639

1.6 1.9464E-05 0.00156 10.6 80.146789

1.8 2.3214E-05 0.0019 10.27 81.8461538

2.0 2.6786E-05 0.0022 9.95 82.1333333

3.0 4.4821E-05 0.00404 8.13 90.1354582

4.0 6.3036E-05 0.006 6.18 95.184136

5.0 7.9821E-05 0.00784 4.33 98.2192394

De acuerdo a la hoja de especificaciones del BJT TIP31 tenemos:

Al obtener el promedio de la ganancia tenemos que β= 68.23, por lo que al comparar con la hoja de

especificaciones podemos decir que está cerca del rango de hfe.

Al graficar Ic en función de Ib obtenemos la siguiente gráfica.

-0.001

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

-0.00001 0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007 0.00008 0.00009

IC (Ib) TIP31

Podemos observar en el grafico que cuando La base está en 0V, la corriente en Ib es de 0A, y por la

relación que tenemos que Ic=β Ib, Ic=0A, y el voltaje VCE se mantiene en 12V, pero al ir

incrementando el V de entrada, Ib va teniendo valores más grandes, por lo que Ic igual va creciendo,

y VCE va disminuyendo, podemos ver que nos faltó incrementar el voltaje de base para llegar a la

zona de corte del transistor, donde VCE=0. Y donde la corriente Ic se mantendría constante. Esto

pudo afectarnos que al promediar β nos diera un poco fuera del rango marcado en la hoja de

especificaciones.

Después de concluir con el BJT CB548B, decidimos probar el BJT 2N2222, de acuerdo a su hoja de

especificaciones tenemos que sus terminales son las siguientes:

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007 0.00008 0.00009

VCE (Volts)

Las lecturas que obtuvimos al ir variando el voltaje de 0-5V de la base, se muestran en la siguiente

tabla:

2N2222

Vin (Voltaje de la base) IB (mA) IC (mA) VCE (Volts) β= Ic / Ib

0 0 0 12 0

0.2 0 0 12 0

0.5 1.9643E-07 0.00004 12 203.636364

0.6 1.3304E-06 0.000278 11.89 208.966443

0.7 1.8321E-06 0.0003885 11.79 212.046784

0.8 4.0732E-06 0.00088 11.28 216.045594

0.9 5.3571E-06 0.00111 11.1 207.2

1.0 0.0000075 0.00171 10.46 228

1.2 1.0179E-05 0.00231 9.85 226.947368

1.4 1.5179E-05 0.00351 8.64 231.247059

1.6 1.7679E-05 0.00412 8.04 233.050505

1.8 2.1071E-05 0.00498 7.2 236.338983

2.0 2.4643E-05 0.00581 6.35 235.768116

3.0 4.2321E-05 0.00973 2.49 229.907173

4.0 0.00006 0.01192 0.255 198.666667

5.0 7.8214E-05 0.01198 0.1978 153.16895

De acuerdo a la hoja de especificaciones del BJT 2N2222 tenemos:

Al obtener el promedio de la ganancia tenemos que β= 188.81, por lo que al comparar con la hoja

de especificaciones podemos decir que está dentro del rango de hfe.

Al graficar Ic en función de Ib obtenemos la siguiente gráfica.

Podemos observar en el grafico que cuando La base está en 0V, la corriente en Ib es de 0A, y por la

relación que tenemos que Ic=β Ib, Ic=0A, y el voltaje VCE se mantiene en 12V, pero al ir

incrementando el V de entrada, Ib va teniendo valores más grandes, por lo que Ic igual va creciendo,

y VCE va disminuyendo, podemos ver si llegamos a la zona de corte del transistor, donde VCE es

muy cercano a 0V e Ic se mantiene constante.

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

-0.00001 0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007 0.00008 0.00009

IC (Ib) 2N2222

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.00007 0.00008 0.00009

VCE (Volts)

Conclusión:

Los transistores BJT trabajan tienen tres zonas características:

1. Zona de corte: Cuando la corriente en la base es igual a cero, es decir está a tierra) o tiene

una corriente muy chica que se considere despreciable, la corriente en Ic será cero, y el VCE

es igual al voltaje aplicado al colector (Vcc).

2. Zona de saturación: Cuando la corriente en el colector se mantiene constante aunque

aumentes la corriente en la base, pero en este caso VCE es igual a cero.

3. Zona de operación. Esta es la zona en la que trabajamos la mayoría del tiempo en la práctica,

en esta zona podemos observar que cuando aumentamos Ib, se incrementa de igual forma

Ic, pero VCE va disminuyendo.

Donde más pudimos observar este comportamiento fue en los transistores BJT 2N2222 y el BC548B,

donde partimos de la zona de corte, pero solo en el 2N2222 llegamos a la zona de saturación. Y

podemos decir que un BJT funciona como un regulador de corriente.