Electrónica I –Laboratorio #3 1

Resumen: Por medio de la siguiente práctica podremos

analizar los funcionamientos y las distintas características

de los transistores, así como la clasificación entre ellos y

sus más marcadas diferencias.

Index Terms— Palabras Claves. Transistor, NPN, PNP, corte,

saturación, activa, MOSFET, BJT.

I. INTRODUCCION.

En esta práctica analizaremos toda la teoría de

los transistores, como los BJT y los MOSFET.

Aquí se lograra ver la diferencia de ambos

transistores debido a que los BJT son

transistores de unión bipolar y los MOSFET son

transistores de efecto de campo.

Primero se realizara el estudio de las

características de cada uno de los transistores

utilizados en las practicas, Por ejemplo, sus

terminales, si son NPN o PNP, etc. También se

tratara muy específicamente en los BJT sus tres

modos de operación, corte, activo y saturación.

En donde el corte las uniones Emisor-base,

Colector-base se encuentran polarizadas

inversamente. En modo activo se usa

principalmente como amplificador de señales.

En modo de saturación ambas uniones se

encuentran polarizadas inversamente y las

corrientes de colector y emisor son máximas.

En la última práctica se realizara el análisis de

los transistores de efecto de campo MOSFET.

Aquí se entablaran las diferencias que existen

entre estos y los BJT. Al igual que los anteriores

también se le reconocerá sus terminales: Fuente,

drenaje, compuerta y sustrato o cuerpo. Por

último se analizaran las distintas regiones de

operación de los MOSFET que son la región de

corte, la de tríodo y la de saturación.

II. PRACTICA 4 INCISOS A,B,C,D.

A. Reconocimiento del transistor BJT.

En primer instante utilizamos el transistor

2N3904 su descripción física se comentara a

continuación. Es un dispositivo semiconductor

físicamente es negro y posee tres terminales,

según uso general se encuentra catalogado para

amplificar pequeñas señales. Este es un transistor

NPN, se constato de manera práctica en el

laboratorio con ayuda del multimetro.

Colocamos el multimetro en la función de

diodos, luego colocamos el negativo en la base y

colector, nos dimos cuenta que marcaba una

tensión de alrededor de 0.6. Así mismo ocurrió

cuando el negativo lo colocamos en el emisor y

el positivo en la base. Por ultimo colocamos el

negativo en la base y el positivo primero en el

colector y luego en el emisor y no marco nada.

Según lo anterior podemos darnos cuenta según

la teoría de diodos que de base a colector o a

emisor se encuentra en polarización directa. Y al

contrario están en inversa.

El reconocimiento de las tres terminales son

características dadas por el fabricante así que

tenemos que remitirnos a la hoja del fabricante

obtenida del sitio Web:

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairch

ild/2N3904.pdf. En esta colocan al transistor

boca arriba, es decir la forma circular arriba y lo

miran con las terminales de frentes colocadas a

la izquierda de la siguiente manera

Estudio de las características de un transistor

Electrónica I –Laboratorio #3 2

Figura 1. Transistor 2N3904

Las hoja del fabricante nos proporciona su

máxima corriente que son 200 mA, 40 V en la

tensión colector- emisor, de colector –base 60 V

y de emisor-base 6 V.

Tabla 1. Características del 2N3904

Para el transistor 2N3906 podemos describir sus

características físicas como similares a las del

2N3904. La única diferencia es que es un

transistor PNP, lo constatamos con el método

utilizado en el anterior transistor, probando de

qué manera marcaba la prueba de diodo

polarización directa. En este encontramos que

marca una tensión cercana a los 0.6 V cuando el

negativo del multimetro se coloca en la base y el

positivo primero en el colector y después en el

emisor.

El saber cuales eran las terminales se obtuvo por

medio de hoja del fabricante con la siguiente

imagen que es un instructiva para localizar las

terminales, aunque por lo general siempre se

localiza la base del transistor en el medio, es

decir, la que se encuentra justo entra las otras

terminales.

Figura 2. Transistor 2N3906

Los datos mas importantes de la hoja del

fabricante son los voltajes entre cada una de las

terminales así como la máxima corriente que

soporta.

Tabla 2. Características del 2N3906

B. Polarización con una fuente.

En la primera práctica de polarización con una

sola fuente se trabajo con el transistor 2N3904,

aquí. Primero se procedió a realizar el siguiente

montaje con la ayuda de nuestras herramientas

básicas.

Figura 3. Transistor 2N3904

Después de haber realizado el montaje se

dispone de la toma de valores con ayuda del

multimetro para esto se tiene en cuenta todas las

recomendaciones pertinentes. Se hallaron los

siguientes valores.

Vth (V)

V. R1 (V) V. Rc (V)

V. Re (V)

V. B-E (mV)

V. C.-B. (V)

V. C.-E (V)

0,5 11,98 0,003 0,0195 515 11,47 11,97

Electrónica I –Laboratorio #3 3

1,002 10,99 0,5345 0,3498 644,3 10,45 11,1

1,506 10,49 1,259 0,8527 663,1 9,234 9,904

2,014 9,984 2 1,425 673,1 7,975 8,66

2,535 9,461 2,759 1,946 680,4 6,696 7,386

3,012 8,87 3,502 2,427 687,4 5,445 6,14

3,513 8,647 4,203 2,921 693,7 4,261 4,964

4,003 7,972 4,922 3,463 701,2 3,038 3,756

4,5 7,47 5,646 3,95 707,7 1,83 2,543

5,033 6,932 6,424 4,423 715,8 0,5154 1,232

5,501 6,469 7,052 4,785 735,8 0,3650 0,1509

Tabla 3. Polarización una fuente 2N3904

Como la próxima tabla requería el calculo de las

corrientes se calculo cada una de ellas, excepto

la de base, dividiendo la tensión obtenida en los

resistores de colector y emisor entre sus

respectivos valores de resistencia, I=V/R.

Después de obtener las corrientes de cada una de

las terminales del transistor se prosiguió a hallar

α y β que son los la ganancia de corriente de

base y emisor común respectivamente. Estos

valores se hallaron con la formula α=Ic/Ie; y β=

Ic/Ib. Recordemos que el α debe ser cercano a 1

cuando se encuentre en activa ya que la

idealización de un transistor es que la corriente

del colector sea igual al de emisor, por eso es

que esta ganancia oscila entra valores de 0.98 a

0.998. Por otro lado se en los resultados de β se

obtiene rangos cercanos al 150, aunque esto

varia según la temperatura y la fabricación del

transistor. En la resolución de ejercicios se

estima un β igual a 100. Estas dos ganancias se

encuentran relacionadas con la siguiente formula

α= β/ (β+1).

Ib (A) Ic (A) Ie (A) α β

0 7,5E-06 7,22E-05 0,103846 -

8,57E-06 0,001336 0,001296 1,031411 155,9764

1,86E-05 0,003148 0,003158 0,996628 169,5851

2,91E-05 0,005 0,005278 0,947368 171,5737

3,61E-05 0,006898 0,007207 0,957002 191,0665

5,13E-05 0,008755 0,008989 0,97398 170,6628

6,23E-05 0,010508 0,010819 0,971251 168,5921

7,2E-05 0,012305 0,012826 0,959385 170,8316

8,85E-05 0,014115 0,01463 0,964823 159,4915

9,66E-05 0,01606 0,016381 0,980375 166,2526

0,000208 0,01763 0,017722 0,994796 84,59693

Tabla 4. Continuación Polarización una fuente 2N3904

De las anteriores dos tablas podemos identificar

las regiones de corte, activa y saturación del

transistor. De la región de corte vemos que

pertenece a los primeros rangos del voltaje

Thevenin cuando este es cercano a 0 ya que no

esta circulando corriente por el transistor y

produce que Vcb no supere los 0.4 para estar en

región activa. Entre 0.5V y 1V vemos que la

diferencia de tensión entre el colector y la base

van superando los 0.4 V. Por los últimos valores

vemos que el transistor entra en región de

saturación ya que la tensión del colector con

respecto a la base es menor que 0.5 V debido a

un aumento de la corriente de base y colector.

Esto produce el forzamiento de un β y que la

tensión entre colector y emisor se mantenga

cercana a 0.2 V.

A continuación se expondrán los valores

obtenidos para el transistor 2N3906 que es un

transistor PNP. La descripción del este montaje

es prácticamente igual al de 2N3904, lo único

que varia en el montaje es el manejo de la fuente

de DC con tensiones negativas debido a que el

transistor es PNP y para que pueda estar en

región activa la tensión maneja da entre colector

y base debe ser menor a 0.4 V.

Electrónica I –Laboratorio #3 4

Figura 4. Montaje 2N3906.

Vth (V)

V. R1 (V)

V. Rc (V)

V. Re (V)

V. B-E (mV)

V. C.-B. (V)

V. C.-E (V)

-0,51 -11,56 -0,001 -6E-05 -507 -11,56 -12,06

-1,05 -11 -0,773 -0,388 -561,8 -10,43 -11,1

-1,512 -10,53 -1,234 -0,831 -679,6 -9,33 -9,99

-2,005 -10,04 -1,95 -1,311 -690,4 -8,111 -8,811

-2,514 -9,544 -2,702 -1,815 -698,5 -6,846 -7,553

-3,05 -9,007 -3,48 -2,342 -706,4 -5,529 -6,245

-3,514 -8,537 -4,154 -2,797 -713,4 -4,392 -5,114

-4,016 -8,03 -4,883 -3,393

-720,17 -3,152 -3,88

-4,509 -7,534 -5,598 -3,779 -728,1 -1,941 -2,675

-5,513 -7,022 -6,332 -4,277 -737,1 -0,7011 -1,438

-5,553 -6,525 -7,035 -4,761 -752,5 0,5074 -244,7

Tabla 5. Polarización una fuente 2N3906

Ib (A) Ic (A) Ie (A) α β

0 1,78E-03 0 - -

5E-06 1,37E-03 1,39E-03 0,9856 2,74E+02

1E-05 2,90E-03 2,98E-03 0,9732 2,56E+02

2E-05 4,76E-03 4,80E-03 0,9935 2,44E+02

3E-05 6,54E-03 0,0066 0,9953 2,35E+02

4E-05 8,49E-03 8,52E-03 0,9955 2,15E+02

5E-05 1,00E-02 1,01E-02 0,9953 2,00E+02

6E-05 0,0122 0,0126 0,9714 1,92E+02

8E-05 0,014 0,014 0,9999 1,75E+02

0,0001 0,0158 0,0158 0,9993 1,58E+02

0,0001 0,0176 0,0176 0,9974 1,45E+02

Tabla 6. Continuación Polarización una fuente 2N3906

C. Polarización con dos fuentes.

Este caso el circuito se alimenta con dos voltajes

DC uno en el resistor de colector y otro en el

resistor de emisor, para el caso de esta polariza

la resistencia Thevenin de la base debe ser

menor a la de utilizada en la polarización

anterior.

Figura 5. Dos fuentes 2N3904.

Primero se trabajo para la realización del anterior

montaje. En este montaje se utilizo en 2N3904,

la fuente ubicada en el resistor de colector Vcc

estaba fija con una tensión de 12V , y Vee se

variaba de -15V a 0V con una escala de -1 V.

VEE (V) V. Rb (V) V.Rc (V) Re (V)

V. B-E (mV)

V. C-B (V)

V. C-E (V)

-15 -3,604 16,11 10,48 800 -6E-01 0,196

-13,96 -3 15,41 10,14 792 -0,581 0,205

-12,93 -2,424 14,69 9,742 784,9 -0,551 0,22

-11,85 -1,843 13,9 9,275 774,9 -0,383 0,387

-10,94 -1,404 13,12 8,796 763,5 0,624 1,3

-9,93 -1,173 11,86 8,006 750,7 1,56 2,305

-8,933 -1,01 10,56 7,178 736,9 2,584 3,325

-8,007 -0,877 9,374 6,396 728,6 3,614 4,362

-7,026 -0,7423 8,12 5,56 719,6 4,749 5,493

-6,026 -0,6165 6,833 4,694 712,4 5,896 6,618

-4,983 -0,491 5,504 3,784 704,5 7,1 7,83

-3,95 -0,373 4,177 2,936 699,9 8,29 9,011

-2,945 -0,2597 2,893 1,992 693,4 9,46 10,15

-2,027 -0,157 1,72 1,183 686,2 10,51 11,22

-1,049 -0,0471 0,4965 0,344 662,7 11,62 12,3

0 0 12 0 0 12,08 12,08

Tabla 7. Polarización dos fuentes 2N3904

Luego se hallaron las corrientes de las terminales

dividiendo la tensión de las resistencias de las

terminales entres sus respectivas resistencias. Y

Electrónica I –Laboratorio #3 5

por ultimo se hallaron α y β con las formulas ya

dadas.

Ib Ic Ie α β

-0,0005 0,0403 0,0388 1,03762 74,87305771

-0,0004 0,0385 0,0376 1,02581 86,03916667

-0,0004 0,0367 0,0361 1,01784 101,5088696

-0,0003 0,0348 0,0344 1,01159 126,3293543

-0,0002 0,0328 0,0326 1,00682 156,5242165

-0,0002 0,0297 0,0297 0,99994 169,3563512

-0,0002 0,0264 0,0266 0,99303 175,1287129

-0,0001 0,0234 0,0237 0,98928 179,0359179

-0,0001 0,0203 0,0206 0,98579 183,2278055

-9E-05 0,0171 0,0174 0,98259 185,6492295

-7E-05 0,0138 0,014 0,98182 187,7637475

-6E-05 0,0104 0,0109 0,96031 187,5730563

-4E-05 0,0072 0,0074 0,98031 186,5912591

-2E-05 0,0043 0,0044 0,9814 183,5031847

-7E-06 0,0012 0,0013 0,97424 176,5684713

0 0,03 0 - -

Tabla 8. Continuación Polarización dos fuentes 2N3904

Se identifican de igual manera que en la

polarización de una sola fuente las regiones que

se encuentra el transistor. En análisis y

resultados ampliaremos las diferencias entra

estos dos tipos de polarización.

A continuación se indicaran los valores del

análisis de polarización con dos fuentes con el

2N3906.

VEE (V) V. Rb (V) V.Rc (V) Re (V)

V. B-E (mV)

V. C-B (V)

V. C-E (V)

0 0 0 0 0 -12 -12

1,05 -0,239 -0,415 -0,2842 -0,6943 -11,5 -12,245

2,07 -0,1055 -1,702 -1,158 -0,7325 -10,345 -11,096

3,04 -0,2002 -3,02 -2,05 -0,7496 -9,175 -9,925

3,93 -0,3008 -4,297 -2,96 -0,7609 -7,978 -8,735

5,032 -0,4302 -5,59 -3,796 -0,7697 -6,8 -7,59

5,963 -0,5688 -6,852 -4,645 -0,7769 -5,7 -6,478

7,021 -0,7243 -8,072 -5,491 -0,7787 -0,4636 -5,417

8,012 -0,9005 -9,28 -6,29 -0,7895 -3,594 -4,335

8,987 -1,07 -10,45 -7,092 -0,795 -2,62 -3,431

10,019 -1,305 -11,572 -7,881 -0,7995 -1,711 -2,528

11,012 -1,543 -12,672 -8,632 0,8045 -0,8624 -1,66

12,01 -1,82 -13,761 -9,362 -0,8094 -0,657 -0,8751

13,015 -2,48 -14,712 -10,012 -0,8132 0,5441 -0,2692

13,981 -2,693 -14,97 -10,424 -0,8149 0,5874 -0,2273

15,017 -3,32 -15,91 -10,87 -0,8182 0,6019 -0,2163

Tabla 9. Polarización dos fuentes 2N3904

Ib Ic Ie α β

0 0 0 - -

4E-05 0,001 0,0011 0,98566 29,08472803

2E-05 0,0043 0,0043 0,9921 270,2227488

3E-05 0,0076 0,0076 0,99439 252,6723277

4E-05 0,0107 0,011 0,97989 239,2777593

6E-05 0,014 0,0141 0,99401 217,6285329

8E-05 0,0171 0,0172 0,99572 201,7951648

0,0001 0,0202 0,0203 0,99228 186,684156

0,0001 0,0232 0,0233 0,99587 172,6152138

0,0002 0,0261 0,0263 0,99461 163,5864486

0,0002 0,0289 0,0292 0,99113 148,5295019

0,0002 0,0317 0,032 0,99092 137,5605962

0,0003 0,0344 0,0347 0,99217 126,6465659

0,0004 0,0368 0,0371 0,99187 99,36532258

0,0004 0,0374 0,0386 0,96937 93,11084293

0,0005 0,0398 0,0403 0,98797 80,2688253

Tabla 10. Continuación Polarización dos fuentes

2N3906

D. Análisis en AC

En este punto analizamos el siguiente montaje

que incluye la alimentación con una tensión AC.

Electrónica I –Laboratorio #3 6

Figura 6. Regulador de tensión

Se procedió a montar el circuito de la figura,

utilizando un transistor 2N3904, un potenciómetro

de 1kΩ ajustado a 400Ω para Rc, una resistencia

de 270Ω para Re y un potenciómetro de 10kΩ

ajustado a 6.7kΩ para Rb. Para la señal de entrada

se ajusto el generador de señales, una onda

sinusoidal con alguna frecuencia cualquiera en el

orden de los kHz, un voltaje pico-pico de 2V y una

señal DC de 4V. La salida mostrada debe tomarse

en el colector. Es necesario introducir una señal

DC, para poder tener una corriente de base, debido

a que en una onda seno el nivel DC es 0, así se

polariza el transistor.

IV. CONCLUSIONES Y

OBSERVACIONES

Este laboratorio nos permitió constatar toda la

teoría base para circuitos que incluyen

transistores. Como de manera de inicio vimos el

reconocimiento de este dispositivo, nuestra

familiarización con este para esto debimos

identificar previamente sus terminales saber si

era PNP o NPN, y además consultar la hoja del

fabricante. Como un paso más avanzado

trabajamos en lo que respecta a las diversas

maneras de polarizar un transistor para esta

práctica utilizamos dos, la primera que era la

polarización con una fuente y la otra con dos

fuentes. Para incursionar mas sobre cuales son

sus diferencia podemos nombrar el bajo costo y

la facilidad de polarizar con una fuente asi como

debemos tener en cuenta para esta polarización

que la tensión en la base debe ser mucho mayor

que la tensión manejada entra base y emisor,

mientras la de dos fuente requiera mas inversión

pero a su será mas eficiente debido a que

podemos tener una ganancia mas amplia. Otra

diferencia radica en una mayor Rth en la

polarización de dos fuentes para una mayor

estabilidad, las otras resistencias se dejan a

criterio para que el transistor trabaje en la región

que el diseñador desee. Podemos decir que el

resistor de colector debe ser grande para que el

transistor trabaje en región activa y no halla

algún tipo de problema en la tensión entre el

receptor y la base. Por otro lado el resistor

ubicado en el emisor, o la retroalimentación

negativa cuando se trabaja el emisor a tierra, es

decir, emisor común, debe ser pequeña

comparado con los resistencias de colector y

base.

Para el análisis AC se debe tener en cuenta que

la función senoidal con una tensión pico -pico de

2V aplicada en la rama de la base debe ser

amplificada por el circuito. Para esto se alimenta

el circuito con una tensión en DC por la rama del

colector para que se obtenga una ganancia y

lograr una señal con más nivel de tensión. Para

esto también se tiene que aumentar el nivel de

offset del generador de señales para obtener el

resultado requerido.

V. REFERENCIAS

.

SEDRA, Adel; SMITH, Kenneth.

Circuitos Microelectrónicos. 5ª Ed. McGraw

HIll. Mexico 2006.

Julio A. Maldonado, Nadime I.

Rodríguez. Colaboración de Ing. Mauricio

Pardo. Manual de guías de Laboratorio.

Electrónica I.. Universidad del Norte.

Malvino, Albert. Zbar, Paul. Miller,

Michael A. Practicas de electrónica. 7ª Edición.

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