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Universidad Abierta Interamericana Facultad de Tecnología en Informática E L E C T R O M AG N E T I S M O - E S T AD O S Ó L I D O I I TRABAJO PRÁCTICO 4 Transistores Profesor: Lic. Carlos Vallhonrat / Ing. Marcos Solá Integrantes: García, Francisco Germán Olivieri, Juan Pablo Aieta, Mónica Sanchez, Patricio 5 AÑO - SEDE BOULOGNE Estudio del funcionamiento del transistor bipolar como elemento digital Objetivos Efectuar el estudio del funcionamiento de un transistor bipolar como elemento digital, mediante la obtención de la recta de carga del circuito estudiado y la identificación de las zonas de saturación y de corte. Introducción teórica El transistor bipolar es un dispositivo compuesto básicamente por tres capas de materiales semiconductores extrínsecos, que dan lugar a dos junturas. Existen dos tipos de transistores de acuerdo a la disposición de las capas semiconductoras: NPN y PNP. El transistor presenta tres terminales de conexión, uno por cada capa, que se denominan: base, colector y emisor. La base tiene conductividad contraria a la de los otros terminales y es la encargada de realizar el control de la corriente que atraviesa por el colector y emisor. El transitor presenta tres modos de funcionamiento: Saturación: es el estado en que el transitor funciona como un interruptor cerrado (Vce ~ nula, Ic máxima); Corte: es el estado contrario al anterior en el cual el transistor funciona como un interruptor abierto (Vce máxima, Ic ~ nula); Amplificación: es el estado en el cual el transistor permite, a través de pequeñas señales (corriente de base – Ib), manejar corrientes mucho mayores (del orden de cien veces) en la rama colector-emisor. Elementos necesarios Multímetro (3), Protoboard. Fuente de corriente continua (2). Resistencias: Rc = 390 , Rb = 10 K. Transistor BD137. Desarrollo de la experiencia a. Verificación e identificación de los terminales de un transistor 1. Con el multímetro en la escala de resistencia eléctrica verificar la polaridad de las puntas del multímetro. 2. Muchos multímetros digitales permiten medir la ganancia de corriente () de los transistores en una posición generalmente identificada como hfe. Sólo cuando base, colector y emisor del transistor están correctamente ubicados puede leerse el valor correspondiente. b. Determinación de la recta de carga del circuito. 3. Armar el circuito de la figura, utilizando dos fuentes de tensión, Vbb y Vcc, y tres multímetros, dos como miliamperímetros, Ib e Ic, y uno como voltímetro Vce. 4. Ajustar Vcc =10 V y Vbb = 0 V. Comenzar a variar Vbb hasta conseguir sucesivamente los valores indicados en la tabla, anotando las lecturas correspondientes de Ic, Ib y Vce. 5. Calcular el valor de la ganancia de corriente =Ic/Ib. 6. Completar la tabla con los valores medidos ( Vce, Ic, Ib ) y los valores calculados ( ). 7. Representar la curva Ic vs Vce, recta de carga del circuito ensayado. Cuestionario Identificar en la curva representada en 5., la zona de saturación y la zona de corte. Si tomamos como entrada a Vbb y como salida a Vce; explicar qué función lógica resulta y dar su tabla de verdad. Explicar qué consideraciones debieran tenerse respecto de las tensiones de entrada y de salida para que el circuito funcione según la tabla de verdad realizada. 1) Verificar mediante Tester si el transistor es PNP o NPN Se verifica que es PNP 2) Calcular Rc, las Intensidades y el Beta del transistor del siguiente circuito. Malla I Vbb – Vbe – Ib.Rb = 0 5 – 0,7 – Ib.18kOhm = 0 Ib = 4,3 / 18kOhm Ib = 0,24 mA Malla II Vcc – Rc.Ic = 0 20v – Rc.Ic = 0 Rc = 20 / Ic Reemplazando Ic Rc = 0,26 KOhm Beta obtenido del Tester = 315 Ic = Beta.Ib Ic = 315.0,24 mA Ic = 75,6 mA 3) Realizar los mismos calculos para Vbb = 10v y Vcc = 10v Malla I 10v – 0,7v – Rb.Ib = 0 Ib = 0,51mA Malla II 10v – Rc.Ic = 0 Rc = 10v / Ic Reemplazando Ic Rc = 64Ohm Beta obtenido del Tester = 306 Ic = 306.0,51 mA Ic = 156,06 mA 4) Obtener los Vce, Ib y Ic variando los valores de Vbb Vbb Vce 0 1 2 3 3,5 4 4,5 5 6 7 Ib 10,09 8,88 5,52 2,82 1,86 0,89 0,54 0,45 0,35 0,29 Ic 0 0,04 0,071 0,124 0,147 0,179 0,205 0,236 0,289 0,339 0 6,73 22,4 34,4 39,4 43,1 44,4 44,8 45,3 45,5 5) TABLA: Valores de Ic vs Vce para distintos valores de Vbb 12 10 8 6 vce 4 2 0 0 6,73 22,4 34,4 39,4 43,1 44,4 44,8 45,3 45,5