SEP DGEST SNEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MATAMOROS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Diodos y transistores

Practica 4,5 y 6:

“configuraciones de transistores”

Alumno(s): Núm. de control:

Mario Arturo Cruz Colunga 11260077

Miguel Angel Fierros Peña 11260081

Hermenegildo Martínez de la Cruz 11260095

Jorge Alejandro Reyes Torres 11260108

Rubén Saldivar Rodríguez 11260117

Profesor: Ing. Carlos Octavio De la Cerda

H. MATAMOROS, TAM. 15 de noviembre de 2013

Fierros peña Miguel AngelEmail:miguelnov09@hotmail.com

Cruz Colunga Mario ArturoEmail:mario_crcolunga@hotmail.com

Reyes Torres Jorge AlejandroEmail:Jorge_199315@live.com.mx

Martínez De La Cruz HermenegildoEmail: golden_electronics80@hotmail.com

Saldivar Rodríguez RubénEmail: saldivar-53@hotmail.com

Resumen

En esta práctica fueron implementados diferentes configuraciones de polarizaciones de circuitos con transistores en este caso fueron el 2N2222 Y el 2N3903 para el primer circuito fue utilizado la configuración de polarización fija con esta configuración se realizaron una serie de cálculos y mediciones con el Primer transistor (2N2222) ,después se utilizó el 2do(2N390) transistor con la misma configuración y se realizaron casi los mismos cálculos, eso en la primera parte de la práctica .Ya par la segunda parte de la práctica se utilizó el circuito polarizado por emisor pero ahora en lugar de utilizar el 2N2222 se utilizó 2N3904 primero, en esta se menciona rediseñar el circuito para mover el punto de operación y también realizarlo con el otro modelo de transistor (2N2222).Ya para la tercera parte de la práctica se usó el circuito polarizado por divisor de tensión se utilizó ambos transistores haciendo los cálculos y mediciones con uno y cambiándolo para realizar las mediciones correspondientes

Palabras ClaveConfiguración, operación, estabilidad,

Objetivos:· Observar la estabilidad de las diferentes configuraciones con dos diferentes modelos de transistores.

Introducción

La polarización por medio de divisor de voltaje proporciona buena estabilidad del punto Q con un voltaje de fuente de polaridad única. Es el circuito de polarización más común.La polarización del emisor en general proporciona una buena estabilidad de punto Q pero requiere voltajes de alimentación tanto positivos como negativos.La estabilidad de la configuración de circuito de polarización de la base es deficiente porque su punto Q varía ampliamente con Bcd.

Características Generales

Material y Equipo:· Multímetro digital· 2 resistores de 2.2 kΩ a ½ W· 1 resistor de 27kΩ a ½ W· 1 resistor de510 Ω a ½ W· 2 transistores (2N3904 y 2N2222)· 1 resistor de 470k Ω· 1 resistor de 4.7k Ω· 1 resistor de 47Ω· 1 resistor de 1kΩ· 1 resistor de 1.5kΩ· 1Fuente de alimentación de regulada

Desarrollo1

Practica 4

I. Circuito de polarización fijaArme el circuito que aparece en la figura 1

Antes de iniciar la práctica determine las ganancias (β) de cada transistor.

1. Coloque el transistor 2N2222 en el circuito y obtenga la corriente de base IB midiendo el voltaje que cae en la resistencia de base (470KΩ) y dividiéndola entre el valor medido de la resistencia de base. Mida el voltaje entre las terminales de colector y emisor del transistor y utilice la formula IC = (VCC–VCE)/RC para determinar la corriente real del colector.

2. En base a estas dos corrientes determine la ganancia en corriente directa (βdc) de cada transistor. Βdc T1 (2N2222): ______________ Βdc T2 (2N3904): ______________

3. Utilice el transistor 2N2222 y dibuje la recta de carga del circuito.

4. Determine el punto de operación Q.

5. Rediseñe el circuito de la figura 1 de tal forma que el punto Q de operación quede colocado en el centro de la recta de carga. Dibuje el diagrama del circuito diseñado.

6. Indique la potencia que se encuentra disipando el transistor y la potenciaque está proporcionando la fuente de tensión VCC.

7. Tome las siguientes mediciones y compare y explique las diferencias con los valores calculados: VB, VC, IC, IB, VCE, VCB.

8. Repita el procedimiento anterior con el transistor 2N3904.

DesarrolloPractica 5.

2. Circuito polarizado en emisor.

Arme el siguiente circuito Figura2. Y cumpla con los requerimientos de práctica.

1. Mida los siguientes valores: VB, VC, VE, IC, IB, VCE, VCB.

2. Indique donde se encuentra el punto de operación.

3. Rediseñe el circuito para mover el punto de operación a los siguientes valores: VCE = 8V y IC = 3mA aproximadamente. ¿Qué cambios tuvo que realizar en el circuito?

4. Mida los siguientes valores en el circuito rediseñado: VB, VC, VE, IC, IB, VCE, VCB.

5. Ahora utilice el transistor 2N2222 y realice las mismas mediciones. ¿El circuito es estable o no? Explique sus conclusiones.

6. Incluya el diagrama esquemático del nuevo circuito.

7. Indique cual es la potencia que está disipando cada elemento en elCircuito.

DesarrolloPractica 6.Ensamble el circuito de la figura 3.

2

1. Determine el voltaje VCE del circuito. Realice las mediciones necesarias y compare los resultados obtenidos, explique sus diferencias.

2. Determine la potencia que está disipando el transistor e indique si está operando en forma segura. (para esto tiene que encontrar la potencia máxima a disipar por el transistor en cuestión en su hoja característica).

3. Dibuje la recta de carga del circuito e indique cual es la corriente de saturación ICsat y el voltaje de corte.

4. Aumente el valor de IC hasta el valor calculado como la corriente de saturación e indique que elementos del circuito se tuvieron que cambiar para lograrlo. Mida los voltajes VBE:____, VCE:_____ y el voltaje en VCB:_____. ¿En qué región se encuentra operando el transistor?

5. Disminuya el valor de IC hasta que el voltaje en VCE sea igual al voltaje de corte. Mida los voltajes VBE: ____, VCE: _____ y el voltaje en VCB: _____. ¿En qué región se encuentra operando el transistor?

6. Arme nuevamente el circuito de la figura 3, y mida los valores de IC y VCE para el punto Q de operación.

7. Cambie el transistor por el 2N2222 y mida nuevamente los valores de IC y VCE para el nuevo punto Q de operación. ¿Existe mucha diferencia entre ambas mediciones? Anote sus conclusiones.

Practica 4Cálculos y mediciones para obtener la Beta del transistor 2n2222A

IB=V RB

RB (1)

Valor real de R de 470 Ω465kΩ

3

VRB=14.3VSustituyendo valores en Ec. (1)

IB=14.3V465KΩ

=30.75uA

IC=V CC−V CE

RC (2)

Valor real de RC de 2.7k Ω2.7k Ω Voltaje colector-emisorVCE=0.24vVoltaje de la fuenteVCC =15v

Sustituyendo valores en Ec. (2)

IC=15V−.24V2.7K Ω

=5.51mA

β =IcIB

(3)

Sustituyendo datos en Ec. (3)

β =5.51mA30.75µA

=179.17

Cálculos y mediciones para obtener la Beta del

transistor 2n3904

Caída de voltaje en RB

VRB=14.19VSustituyendo valores en Ec. (1)

IB=14.19V465KΩ

=30.52uA

Valor real de RC de 2.7k Ω2.7k Ω Voltaje colector-emisorVCE=1.33vVoltaje de la fuenteVCC =14.96vSustituyendo valores en Ec. (2)

IC=14.96V−1.33V

2.7K Ω=5.05mA

Sustituyendo datos en Ec. (3)

β =5.05mA30.52µA

=165.43

Cálculos para graficar recta de carga del transistor 2n2222A Grafica 1 VCEcorte= 15.01v

ICSat=Vccℜ (4)

Sustituyendo valores en Ec. (4)

ICSat=

15.01v2.7 k

=5.59mA

4

Rediseño del circuito para mover el punto de operación

Ubicación del centro de la recta de cargaICm=2.79mA VCEm=7.55v

IB= Icβ

=2.79mA179.17

=15.57 µA

RB=Vcc−VBB

IB(5)

Sustituyendo valores en Ec. (5)

RB=Vcc−VBB

IB=15.1−0.66 v

15.57µA=927.4 k

Diagrama del circuito rediseñado Figura 4

R1927.4kΩ

R22.7kΩ

Q1

2N2222A

VDD

15V

Administrador (2013-11-15):

f igura 4

Potencia disipada por el transistorPT=VCEIC=(7.55)(2.79mA) = 21.06mW

Potencia suministrada por la fuentePT =VF(IR+IC) =15.1c(15.57mA+2.79mA)PT =42.36mW

Mediciones realizadas de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB. VB=0.64VC=7.41VCE=7.41VCB=6.31IC=2.89IB=15µA Cálculos realizados de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB.

IB=¿

V CC−V BERB

¿ (6)

Sustituyendo datos en la Ec. (6)

IB=¿ 15−0.7927.4K

=15.42 uA ¿

IC=β (IB) (7)Usando la Ec. (7)

IC=(179.17 ) (15.42uA )=2.76mA

V B=V B E=0.7V

V CE=V CC−ICRC (8)

Sustituyendo datos en Ec. (8)

V CE=15−(2.76mA ) (2.7K )=7.548V

V C=V CE=7.548V

V CB=V BE−V CE (9)

Sustituyendo valores en Ec. (9)

V CB=0.7V−7.548V=−6.848V

Comparando los datos medidos y calculados de la tabla 1. Se observan algunas diferencias pero la mayoría son causadas por el uso de datos aproximados o ideales en los cálculos.

Tabla 1

Dato medido CalculadoVB 0.64V 0.7VVC 7.41V 7.548VIC 2.89mA 2.76mAIB 15uA 15.42uAVCE 7.41V 7.548VVCB -6.31V -6.848V

5

Cálculos para graficar recta de carga del transistor 2n3904 figura. Grafica 2 VCEcorte= 14.96v

Sustituyendo valores en Ec. (4)

ICSat= 14.96v2.7k

=5.54mA

Rediseño del circuito para mover el punto de operación

Ubicación del centro de la recta de cargaICm=2.77mA VCEm=7.48v

IB= Icβ

=2.77mA165.43

=16.74 µA

Sustituyendo valores en Ec. (5)

RB=14.96−0.7 v16.74 µA

=852k

Diagrama del circuito rediseñado Figura 5

R1852kΩ

R22.7kΩ

Q1

2N2222A

VDD

15V

Potencia disipada por el transistorPT=VCEIC=(7.48)(2.77mA) = 20.72mW

Potencia suministrada por la fuentePT =VF(IR+IC) =(14.96)(16.74mA+2.77mA)PT =41.69mW

Mediciones realizadas de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB. VB=0.68VVC=7.17VVCE=7.18VVCB=7.64VIC=2.9mAIB=17µA Cálculos realizados de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB.

Sustituyendo datos en la Ec. (6)

IB=¿ 15−0.7852K

=16.74uA ¿

Usando la Ec. (7)

IC=(165.43 ) (16.74uA )=2.77mA

V B=V BE=0.7V

Sustituyendo datos en Ec. (8)

6

V CE=15−(2.77mA ) (2.7K )=7.521V

V C=V CE=7.521V

Sustituyendo valores en Ec. (9)

V CB=0.7V−7.521V=−6.821V

Comparando los datos medidos y calculados de la tabla 2. Se observan algunas diferencias pero la mayoría son causadas por el uso de datos aproximados o ideales en los cálculos ya que los valores reales y medidos en las resistencias son un tanto diferentes.

Tabla 2

Dato medido CalculadoVB 0.68V 0.7VVC 7.17V 7.521VIC 2.9mA 2.77mAIB 17uA 16.74uAVCE 7.18V 7.521VVCB -7.64V -6.821V

7

Practica 5Valores medidos de VB, VC, VE, IC, IB, VCE, VCB.VCC=20.2v VB=6.2vVC=10.5vVE=6.6vVCE=3.9vVCB=2.3vIC=4.32mAIB=25µA

Cálculos para indicar el punto Q de la Grafica3.

IC=V CC

RC+RE(10)

Dando valores a Ec. (10).

IC=20.2

2.2K+1.49K=5.4mA

V CEcorte=20.2V

Cálculos realizados para mover el punto de operación a V CE=8V y 3mA aproximadamente.RC= 2.2kRE=1.49kβ =165.93RB=505kVF=20.2v

IC = Vcc−VceRc+ℜ

=20v−8 v3.7 k

=3.24mA

IB = Icβ

=3.24mA165.93

=19.54µA

RB = Vcc−VRE

IB –RE (1+β) = =

20−0.719.54µA

–1.49k

(1+165.93)RB = 748kSe realizó el cambio de la resistencia de base para mover el punto de operación figura 6.

Valores medidos en el circuito rediseñadoVCC=20v VB=4.8v VC=12.4v VE=5.1VVCE=7.4vVCB=4.6v IC=3.35mAIB=20µA

Mediciones realizadas en el circuito reemplazando el transistor por el 2N2222AVCC=20.2v VB=5.2vVC=11.8vVE=5.6V VCE=6.2vVCB=3.7vIC=3.74mAIB=19µA

8

R1748kΩ

R22.7kΩ

Q1

2N2222A

VDD

15V

R31.5kΩ

f igura 6

El circuito no es estable se notaron variaciones en las mediciones al hacer el reemplazo.

VF=20v PRB = IB

2RB =(19.54 µA)2 (748k)

PRB = 287.06µW

PRc = Ic2Rc =(3.24mA)2 (2.2k)

PRc =23.09mW

PRE = (IB + Ic)2 RE=(3.24mA+ 19.59 µA)2 (1.49k)PRE = 15.83mW PQ = VCEIC= 8v (3.24mA)PQ= 25.92mW

9

Practica 6

Cálculos para determinar el VCE

IB = VBB−VBERB+ (1+β ) ℜ

= 1.666664 v−0.7v4.237 k+(166.43 )1k

=5.66µA

VBB= VccR2R1+R2

=(18)(4.7k )47 k+4.7K

= 1.66664v

RB = 47k (4.7k )47k+4.7K

=4.273k

IC=βIB=(165.43)(5.66µA)= 936.55µA

VCE= Vcc –Ic(RC+RE)= 18-(936.55µA)(3.2k)VCE=15V

MedicionesVCE= 14.7v R1 = 46.5k R2 = 4.87k

Los dos valores fueron casi exactos, las diferencias pudieron ser provocadas por valores de resistencias.

Cálculos de potencia que disipa el transistorPTRAN =VCEIC =(936.55µA)(15V)= 14.05mW

El transistor Opera de forma segura debido a que la hoja de datos indica un máximo de 625mW a 25oC lo cual se encuentra demasiado lejos.

Cálculos para determinar la recta de carga con los puntos de saturación y corte Grafica 7.

Icsat=VccRc+ℜ

= 18v3.2k

=¿ 5.625mA

VCEcorte=Vcc=18V

Cálculos para mover el punto de operación a saturación

RB=0.1βRE =0.1(165.43)(1k)= 16.54K

VBB=ICQ (RBβ

+Rl) VRL = 5.625mA(16.54K165.43

+1k )

0.7vVBB =4.33V

R1=RB Vcc

Vcc−VBB = (16.54K) (

18v18v−4.33v

¿ =

21.72k

R2= RB (VccVbb

) = (16.54K) ( 18v4.33v

¿=¿ 68.8k

Se realizó el cambio de R1 yR2.Mediciones en region de saturación:VBE=0.7v VCE=0.15v Vcb=0.55v

Cálculos para mover el punto de operación a corte

R1=RB

VccVce−Vcd

=16.54k

R2 =RB

VccVBB

=∞

Mediciones en región de corteVBE=0v VCE=17.9v Vcb=17.6v

Mediciones del circuito original figura 32N3904Vf=18V VCE=14.7V IC=1.04mA

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2N2222Vf=17.9V VCE=14.6V IC=1.08mA En las dos mediciones casi son exactamente iguales los dos valores, este circuito es muy estable.

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Conclusiones

Se Pudo comprobar como dependía los circuitos de la ganancia de corriente, el primero de en los fue el circuito de polarización fija que es la configuración más dependiente de los cambios de beta, después realizamos de la configuración de emisor el cual llevaba una resistencia en emisor, que gracias a ello el circuito no dependía de la corriente de base sino de la corriente de emisor, y de esta manera el circuito ya no dependía de beta, también se hizo un problema de diseño con la configuración de divisor de tensión en el cual se modificaba las resistencias y de esta manera alcanzar el punto más estable del circuito.

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