Práctica 6 Curvas del Transistor

Obtención de las Curvas características de un transistor

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA

INTRODUCCIÓN

PRACTICA 6

El 2N3904 es un transistor NPN de propósito general. Puede ser utilizado como amplificador o como interruptor. Esta especificado para una corriente máxima de colector (IC) de 200mA y un voltaje colector-emisor (VCE) máximo de 40V. Su ganancia de corriente   ó hFE  puede ser entre 40 y 300.

Este parámetro varía mucho de un transistor a otro, aunque sean de la misma referencia ye l mismo fabricante. La máxima potencia que puede disipar es de 625mW, lo cual implica que el producto I C  VCE debe mantenerse siempre por debajo de este valor.

En esta práctica utilizaremos el transistor 2N3904 en la configuración emisor común, que es la más empleada en amplificadores. Este modo de conexión se denomina así porque el emisor es la terminal común a los circuitos de entrada y salida.

Inicialmente, centraremos nuestro interés en analizar cuantitativamente como se comporta la corriente de colector (IC) en función del voltaje colector-emisor (VCE) para diferentes valores de la corriente de base (IB). Los resultados obtenidos los representaremos en una gráfica, la cuál corresponderá a una familia de curvas características de salida para este tipo de dispositivo en particular. También aprenderemos un método para visualizar directamente estas curvas en un osciloscopio y derivar información a partir de ellas Objetivos de aprendizaje.  Obtener las curvas características de salida de un transistor a partir de datos experimentales.  Observar las curvas características de un transistor con el osciloscopio.  Familiarizarte con la polarización de un transistor  Aprender a probar transistores  Aprender a medir la ganancia de corriente de un transistor.

Materiales provistos por el laboratorio

INVESTIGACIÓN PREVIA 

Que es un transistor



Como funciona un transistor



Interpretar las hojas de especificaciones o Datasheet de un transistor

EQUIPO: UNIVERSIDAD: Juego de Puntas Necesarias a criterio del alumno (Caimán - Caimán, BNC-BNC,BNC –Caimán, Caimán – Banana, Banana - Banana)

ALU MNO :

1 Computadora con Multisim 1 Multímetro Digital 1 Fuente regulada de 12V, 9V

MATERIALES: UNIVERSIDAD:

ALUMNO: 1 Diodos rectificador 1N 4004 o equivalente (D1) 1 Protoboard 1 Transformador (MAGOM M504 o equivalente) Primario: 120V/60Hz ó 220V/50Hz Secundario: 9V Corriente: 450mA 1 Resistencia de 22,1/ 2W  RB 

1 Resistencia de 100,1/ 2W  RC1

1 Resistencia de 220,1/ 2W  RC 2 

1 Transistor NPN 2N3904 o equivalente  Q1 1 Potenciómetros de 5k (P1, P2)

PROCEDIMIENTO 1. Tome el transistor 2N3904. Identifique la base (B), el colector (C) y el emisor (E), figura 1. Observe la forma de la capsula y los datos inscritos en ella.

Figura 1. Identificase la base (B), el colector (C) y el emisor (E).

2. Con su multímetro configurado como óhmetro o como probador de diodos, pruebe las uniones BE y BC en condiciones de polarización directa ye n condiciones de polarización inversa, como se indica en las figuras 3a y 3b respectivamente. Deberá obtener una lectura de baja resistencia en el primer caso y de alta resistencia en el segundo, ¿por qué?. También deberá obtener una lectura de alta resistencia entre el colector (C) y el emisor (E), con cualquier polaridad de las puntas de prueba, ¿por qué?.

Figura 3 .Prueba de las uniones BE y BC en polarización directa. (b) Prueba de las uniones BE y BC en polarización inversa.

3. Si su multímetro posee la función de probador de transistores, mida también la ganancia de corriente   ó hFE  , como se muestra en la figura 4.

Figura 4. Midiendo la ganancia de corriente.

Figura 5. Circuito Experimental para determinar las curvas características de salida del transmisor.

4. Arme ahora sobre el Protoboard el circuito de prueba mostrado en la figura 5. En el lugar de los medidores de corriente   A y mA , coloque puentes de alambre fácilmente removibles.

Utilizaremos el potenciómetro P1 para fijar la corriente de base (IB) y el potenciómetro P2 para fijar el voltaje colector-emisor (VCE). Las resistencias RB y RC limitan las corrientes IB e IC a valores seguros. La fuente de alimentación del colector (VCC) puede ser externa o como manera opcional sobre el mismo Protoboard utilizando un regulador de tres terminales de 12V (LM340T12) y unos pocos componentes asociados.

Figura 6. Fotografía del Montaje.

5. Retire el puente del circuito de base e instale en su lugar el multímetro, configurado como micro amperímetro, para medir la corriente de base (IB). Gire lentamente el potenciómetro P1 hasta que la corriente de base (IB) sea de 150 A , figura 7.

Figura 7. Midiendo la corriente de base (IB) Retire el multímetro y reinstale el puente del circuito de base.

Mida entonces el voltaje resultante entre base y emisor (VBE), figura 8. Anote los resultados obtenidos.

Figura 8. Midiendo el voltaje base-emisor (VBE) 6. Con su multímetro configurado como voltímetro de CD, mida el voltaje entre colector y emisor (VCE), girando lentamente el potenciómetro P2 hasta que la lectura sea de 6V o un valor muy próximo, figura 9.

Figura 9. Midiendo el voltaje colector-emisor (VCE) Retire entonces el puente del circuito de colector e instale en su lugar el multímetro, configurado como miliamperímetro, para medir la corriente de colector (IC), figura 10. Anote los valores

obtenidos. Hecho esto, retire el multímetro y reinstale el puente de colector.

Figura 10. Midiendo la corriente de colector.

7. Repita el paso 6 para diferentes valores de IB, desde 250 A hasta 0 A , en pasos de 50 A . En cada caso, repita el paso 7 para diferentes valores de VCE, desde 12V hasta 0V, en pasos de 2V. Si es necesario, elimine la resistencia de colector (RC) por un puente. Registre todos los resultados obtenidos en una tabla de datos como la figura 11.

Figura 11. Tabla de datos 8. Utilizando los datos de la tabla anterior, dibuje para IB  150 A la curva característica de color correspondiente en una plantilla como la de la figura 12. Para ello represente cada pareja de valores VCE e IC por un punto y luego estos últimos mediante un trazo continuo. La gráfica obtenida es la curva solicitada.

Identifíquela como IB  150 A . repita el mismo procedimiento para los otros valores de IB registrados. Su resultado final será una familia de curvas características de colector, las cuales describen el comportamiento del transistor para una gran variedad de condiciones de funcionamiento del circuito. Derive sus propias conclusiones.

Figura 11. Plantilla para graficar las curvas características de colector.

9. Las curvas características de colector de nuestro transistor particular pueden ser también visualizadas en un osciloscopio de dos canales operando en el modo X  Y . Para ello, puede utilizarse un montaje como el de la figura 12a. En las figuras 12b hasta la figura 12f se aprecian algunas de las curvas obtenidas.

En este caso, el canal X (entrada horizontal) monitorea el voltaje colector-emisor (VCE), mientras que el canal Y (entrada vertical) monitorea el voltaje sobre la resistencia de colector (VTC), el cual es directamente proporcional a la corriente de colector (IC). Seleccionando unos factores de escala adecuados para estas entradas, pueden hacerse medidas de corriente y voltaje muy precisas.

Figura 12. Visualizando las curvas características de salida en un osciloscopio. El efecto neto del rectificador de media onda formado por el diodo D1 y el secundario del transformador T1 es variar automáticamente el voltaje de alimentación de colector (VCC), y por tanto el voltaje colector-emisor (VCE) entre cero y un valor máximo (13V, aproximadamente). Este efecto se denomina un barrido de voltaje.

10.

Arme el circuito en Multisim y obtenga sus conclusiones

NOTAS PARA LOS ALUMNOS: (OPTATIVO) 

El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina o en procesador de textos (PC) sin excepción.  Las prácticas impresas solo sirven de guía y referencia.  No se aceptan copias fotostáticas del reporte final.  La entrega del reporte final de la práctica es por alumno.

CONCLUSIONES DE APRENDIZAJE:

RECURSOS BIBLIOGRAFICOS:   

Fascinating I.C Projects, P.K. Aggarwal,Editorial BPB, 1990.

Power Supplies for All Occasions, M.C. Sharma, Editorial BPB, 1990.

Fundamentos de microelectrónica, nanoelectrónica y fotónica Albella Martín, José María Pearson 2005  Electrónica: teoría de circuitos Boylestad, Robert L. Pearson 1997 Fundamentals of semiconductor devices Anderson, Betty Lise McGraw Hill 2005