PREPARAORIO 5Tema :

Realizado por:

Alumno (s): XAVIER ALEXANDER SEGURA GUERRERO

Fecha de Entrega: 2007_/_11 /_07 f. _______________________________ Año mes día Recibido por:__________________________________________________

AGOSTO 07 – MARZO 08

CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNTURA (TBJ)

LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALLaboratorio de Electrónica de Potencia.

Nombre: XAVIER ALEXANDER SEGURA GUERERO

PRACTICA Nº 5

TEMA: TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNTURA (TBJ)

1. OBJETIVO1.1. Diseñar el circuito de control para un transistor bipolar de juntura de

potencia.1.2. Conocer las características de conmutación transistor bipolar de juntura

2. MARCO TEORICO

Transistores bipolares

El transistor es un dispositivo de tres terminales, a diferencia del diodo, que tiene dos terminales. Este consiste en un material de tipo p y uno de tipo n; el transistor consiste en dos materiales de tipo n separados por un material de tipo p (transistor npn) o en dos materiales p separados por un material n (transistor pnp).

El emisor, capa de tamaño medio diseñada para emitir o inyectar electrones, está bastante contaminado. La base, con una contaminación media, es una capa delgada diseñada para pasar electrones. El colector, capa grande diseñada para colectar electrones, está poco contaminado.

El transistor se puede concebir como dos uniones pn colocadas "espalda contra espalda", éstas se denominan transistores bipolares de unión (BJT, bipolar función transistor).

TBJ TRANSISITOR BIPOLAR DE JUNTURA

Las curvas características predicen el funcionamiento de un TBJ. Hay tres curvas, una curva característica de la entrada, una curva característica de la transferencia y una curva característica de salida.

CURVAS CARACTERÍSTICAS:

Los elementos con características no lineales son difíciles de especificar por medio de valores fijos o funciones matemáticas sencillas, de ahí que, una de las mejores formas de hacerlo es mediante la representación de familias de curvas en las constan los diversos parámetros y su variación en función de las condiciones a las que están sujetos.

Los transistores son elementos con tres terminales, pero su uso corresponden a una configuración de cuatro, por lo que resulta indispensable que uno de ellos sea común a la entrada y a la salida. Esta particularidad da como consecuencia el desarrollo de tres configuraciones de circuitos que son: BASE COMÚN, EMISOR COMÚN Y

COLECTOR COMÚN, siendo las dos primeras las más generalizadas en cuanto al a la obtención de características.

Las curvas características mencionadas se las puede obtener en forma estática o en forma dinámica. La modalidad estática consiste en armar un circuito en el que se puede ajustar los valores de corriente de entrada a valores fijos y variando punto a punto los valores de la tensión en los terminales de salida, se puede observar la variación de la corriente en dichos terminales. Este método es sencillo, bastante preciso y poco costoso, pero es incomodo debido al gran número de valores que deben ser leídos. Las curvas características sólo pueden ser utilizados luego de ser dibujados los resultados.

El método dinámico es muy rápido y permite apreciar inmediatamente las curvas en la pantalla de un osciloscopio, pero requiere adicionalmente a éste, un módulo llamado “Trazador de Curvas Características”. En nuestro laboratorio disponemos de uno solo de estos aparatos, por lo tanto, este será utilizado por le profesor en forma demostrativa. En la presente práctica se obtendrán las curvas características en emisor común con el método dinámico.

CURVAS CARACTERÍSTICAS DE SALIDA

Para cada configuración del transistor, emisor común, base común, colector común las curvas de salida son levemente diferentes. Una característica de salida típica para un TBJ en modo común del emisor se demuestra a continuación:

Después de la curva inicial, las curvas aproximan una línea recta. La cuesta o el gradiente de cada línea representa la impedancia de la salida, para una corriente particular de la base de la entrada. Se observa que para cada corriente de base, el gráfico es de colector común, se tiene un valor de la corriente de salida, es útil pensar que el TBJ puede ser utilizado como una fuente de corriente controlada por corriente.

CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LA ENTRADA

Se necesita ver una curva característica de la entrada típica para una señal pequeña TBJ.

El voltaje bajo del emisor Vbe se cotiza como 0.6Vo 0.7V ambos valores de V son una aproximación y el valor de Vbe entre esta gama.

CONFIGURACIÓN COMÚN DEL EMISOR:

Aquí el terminal del emisor es común a la entrada y a la señal de salida. El arreglo es igual para un transistor de PNP. Utilizado en esta manera el transistor tiene las ventajas de una impedancia media de la entrada, de la impedancia media de la salida, del aumento de alto voltaje y del alto aumento actual.

CONFIGURACIÓN DE LA BASE COMÚN:

Aquí la base es el terminal común. Utilizado con frecuencia para los usos del RF. esta etapa tiene las características siguientes. Impedancia baja de la entrada, alto aumento actual de la impedancia de la salida, de la unidad (o menos) y aumento de alto voltaje.

CONFIGURACIÓN DEL COLECTOR COMÚN:

Esta última configuración también se conoce más comúnmente como el seguidor del emisor. Esto es porque la señal de entrada aplicada en la base "se sigue" absolutamente de cerca en el emisor con un aumento del voltaje cerca de la unidad. Las características son una alta impedancia de la entrada, una impedancia muy baja de la salida, un aumento del voltaje de la unidad (o menos) y un alto aumento actual. Este circuito también se utiliza extensivamente como impedancias que convierten de un "almacenador intermediario" o para alimentar o conducir los cables largos o las cargas bajas de la impedancia.

POLARIZACIÓN:

La polarización de un transistor implica establecer voltajes (VCE) y corrientes (IB, IC) directos que determinen un punto de trabajo o de operación, el cual mantendrá fijo esas características.

Los voltajes y corrientes directos de polarización deben estar dentro de los límites establecidos por el fabricante, los cuales son:

VCE < VCE máx.

IC < IC máx

PCE < PCE máx

El punto de operación podrá estar ubicado dentro de tres regiones de trabajo, estas son:

Región Activa o Lineal: La juntura Base–Emisor polarizada directamente y la juntura Base–Colector polarizada inversamente.

Región de Saturación: La juntura Base–Emisor polarizada directamente y la juntura Base–Colector polarizada directa.

Región de Corte: La juntura Base–Emisor polarizada inversamente y la juntura Base–Colector polarizada inversamente.

Si se desea que el transistor actúe como amplificador el punto de trabajo debe ubicarse en la región lineal de trabajo, en lo posible en la parte media de la recta de carga:

VCE = VCC – IC·(RC + RE)

3. EQUIPOS Y MATERIALES Osciloscopio Fuente variable de 40V /1A. Fuente variable de 150V /15A. Resistencia de 100Ω/45W Grupo motor generador de DC

4. PREPARATORIO

4.1 Diseñar un control PWM en base a un LM555 de 1 kHz con una fuente de 12 V

CONECCTION DIAGRAM

U1

1

DIS7

OUT3

RST4

8

THR6

CON5

TRI2

GND

VCC

LM555CH

R1

R2

C20.01uFC3

VCC

;

; ; Ciclo de trabajo =

; ;

Para el ciclo de trabajo de 1 kHzCiclo de trabajo =

Asumo

Sea

Sea

Forma de onda del PWM

Para que exista variación del ciclo de trabajo se dispone del uso de un potenciómetro para

Forma de onda del PWM

Este fue el diagrama utilizado para este punto de la práctica, la ventaja de utilizar el LM555 es que éste circuito integrado nos permite implementar directamente y de una manera más sencilla un PWM.

Con las resistencias y manipulamos la frecuencia con la que se quiere trabajar, con los valores implementados se obtuvo una frecuencia de 1000 Hz; el potenciómetro

regula el ancho de pulso, el capacitor produce la oscilación necesaria, la alimentación fue de 12 V, y la salida, es decir, el PWM se lo obtiene a través del pin 3.

4.2 Diseñar el circuito de la Figura 5.3 si la fuente de potencia a usarse es de 100V y una resistencia de 100Ω, tener en cuenta la potencia de la resistencia de la base.

4.3 Diseñar el circuito de la Figura 5.4 si la fuente de potencia a usarse es de 100V y una resistencia de 100Ω, tener en cuenta la potencia de la resistencia de la base.

BIBLIOGRAFÍA:

COUGHLIN, Robert Amplificadores Operacionales y Circuitos Lineales RASHID M., Electrónica de Potencia, Pretince - Hall. http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd40106b.pdf Hoja Guía Práctica 3. Laboratorio de Electrónica de Potencia