Transistor Bipolar

Práctica No. 5

“Transistor Bipolar”

Objetivos:

Identificar las terminales del transistor.

Medir la corriente de fuga ICBO y su variación con la temperatura.

Obtener y medir el voltaje de ruptura de la unión base – emisor y de colector – base de un transistor de silicio.

Obtener la curva característica de entrada del transistor bipolar en configuración de emisor- común observar su variación con el voltaje de colector emisor.

Obtener las curvas características de salida en configuración de emisor común. Observar su variación con la temperatura. Identificar las regiones de operación corte, saturación y activa directa.

Desarrollo Experimental:

Conceptos Básicos:

Transistor Bipolar.

Distintos encapsulados de transistores.

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificados, oscilador, conmutador o rectificador. El término “transistor” es la contracción en ingles de transfer resistor (resistencia de transferencia).

Los transistores son componentes esenciales para nuestra civilización porque toda la electrónica moderna los utiliza, ya sea en forma individual (discreta) como también formando parte de circuitos integrados, analógicos o digitales, de todo tipo: microprocesadores, controladores de motores eléctricos, procesador de señal, reguladores de voltaje, etc.

Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavarropas automáticas, automóviles, equipo de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadores, impresoras, lámparas fluorescentes, equipo de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, etc.

Sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos o tríodo, el transistor bipolar fue inventado en los laboratorios Bell de EEUU en diciembre de 1942 por John Bardeen, Walter HouserBrattain y William Bradford Shockley, los cuales fueron galardonados con el premio Nobel de Física en 1956.

Sus inventores lo llamaron así por la propiedad que tiene el transistor de cambiar su resistencia al paso de la corriente eléctrica que lo atraviesa entrando por uno de los 3 terminales (el “emisor”) y saliendo por otro (el “colector”) en función de la mayor o menor corriente eléctrica que, para excitarlo, se inyecte en el tercero (la “base”).

El transistor bipolar consta de un sustrato y tres partes contaminadas artificialmente que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores(base). A diferencia de las válvulas el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, capacitores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento solo puede explicarse mediante mecánica cuántica, luego en realidad el transistor es un dispositivo cuántico.

El transistor bipolar es el más común de los transistores y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.

Existen dos tipos de transistores: el NPN y el PNP y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.

El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregara por otra (emisor), una cantidad mayor a esta, en una factor que se llama amplificación.

Este factor se llama β (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Entonces:

IC (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a β (factor de amplificación) por IB (corriente que pasa por la patilla base).

IC = β*IB

IB (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que IC, sólo que la corriente en un caso entra al transistor y en el otro casa sale de él o viceversa.

Según la fórmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente IB cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.

En el gráfico las corrientes de base (IB) son ejemplos para poder entender que a más corriente la curva es más alta.

Material:

Osciloscopio de doble trazo

Generador de señales

Milímetro analógico y/o digital

Una pinza de punta

Una pinza de corte

6 cables caimán – caimán de 50cm.

6 cables caimán – banana de 50cm.

6 cables banana – banana de 50cm.

4 cables coaxiales que tengan en un extremo terminación BNC y en el otro caimanes

Tablilla de conexiones (protoboard)

Fuente de voltaje CD (variable)

Fuente de corriente CD (variable)

1 transistor de germanio NPN AC127

4 transistor de silicio NPN BC547

4 resistor de 1kΩ a ½ watt

1 resistor de 100kΩ a ½ watt

1 encendedor

Experimentos:

1.-Es requisito que para antes de realizar la práctica el alumno presente por escrito y en forma concisa y breve los siguientes puntos sobre el transistor bipolar:

Símbolo

Construcción interna

Diagrama típico de uniones

Modelo matemático

Comportamiento gráfico de entrada y salida

Parámetros principales y su definición

Circuitos equivalentes

Parámetro “h”

Polarización típica

El profesor deberá revisar que el alumno cumpla con este punto antes de entrar a laboratorio, así como que se presente con los circuitos correspondientes debidamente armados, de NO satisfacer estas indicaciones el alumno NO tendrá derecho a quedarse en el laboratorio y se le considerara como falta al mismo.

2.-Identificar las terminales del transistor bipolar.

Existen diversas formas que nos permiten identificar las terminales de un transistor bipolar y si este es NPN o PNP, sin embargo se recomienda que siempre se consulten las hojas de especificaciones que proporciona el fabricante y que nos indican cómo están ubicadas las terminales de emisor colector y base.

En el laboratorio es conveniente comprobar que esta ubicación es correcta y que el dispositivo este en buen estado.

En

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