Polarización del transistor

polarizacion transistor

Recordemos que el ß es la ganancia de corriente de un transistor. Es decir compara la corriente pequeña de base (entrada) con una gran corriente de colector (salida). Esto tambien nos indica que: "a mayor beta mayor eficiencia en el transistor".

ß = Ic/Ib

En el gráfico:

Ic= 1.8 mA = 1800 uA

Ib= 8uA

Entonces:

ß = Ic/Ib = 1800 uA / 8 uA = 225

ß = 225

Aquí un experimento completo ...

I.- FUNDAMENTO TEORICO

El transistor bipolar es un dispositivo que posee tres capas semiconductoras con sus respectivos contactos llamados; colector(C), base(B) y emisor(E).

La palabra bipolar se deriva del hecho que internamente existe una doble circulación de corriente: electrones y lagunas o agujeros.

A.- CLASIFICACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES

Los transistores bipolares se clasifican de la siguiente manera:

1.- Por la disposición de sus capas

  • Transistores PNP
  • Transistores NPN

2.- Por el material semiconductor empleado

  • Transistores de Silicio
  • Transistores de Germanio

3.- Por la disipación de Potencia

  • Transistores de baja potencia
  • Transistores de mediana potencia
  • Transistores de alta potencia

4.- Por la frecuencia de trabajo

  • Transistores de baja frecuencia
  • Transistores de alta frecuencia

B.- POLARIZACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES

Para que un transistor bipolar funcione adecuadamente, es necesario polarizarlo correctamente. Para ellos se debe cumplir que:

  • La juntura BASE - EMISOR este polarizado directamente, y
  • La juntura COLECTOR – BASE este polarizado inversamente.

Ejemplo: Si el transistor es NPN, la base debe tener un voltaje positivo con respecto al emisor y el colector debe tener un voltaje también positivo pero, mayor que el de la base. En el caso de un transistor PNP debe ocurrir lo contrario.

C.- CODIFICACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES

Los transistores tienen un código de identificación que en algunos casos especifica la función que cumple y en otros casos indica su fabricación.

Pese a la diversidad de transistores, se distinguen tres grandes grupos: Europeos, Japoneses y Americanos.

CODIFICACION EUROPEA

Primera letra

  • A : Germanio
  • B : Silicio

Segunda Letra

  • A : Diodo (excepto los diodos túnel)
  • B : Transistor de baja potencia
  • D : Transistor de baja frecuencia y de potencia
  • E : Diodo túnel de potencia
  • F : Transistor de alta frecuencia
  • L : Transistor de alta frecuencia y potencia
  • P : Foto – semiconductor
  • S : Transistor para conmutación
  • U : Transistor para conmutación y de potencia
  • Y : Diodos de potencia
  • Z : Diodo Zener

Número de serie

100 – 999 : Para equipos domésticos tales como radio, TV, amplificadores, grabadoras, etc.

10 – 99 y la letra X, Y o Z : Para aplicaciones especiales.

Ejemplo : AD149, es un transistor de potencia, de germanio y sus aplicaciones son de baja frecuencia.

CODIFICACION JAPONESA

Primero

  • 0 (cero) : Foto transistor o fotodiodo
  • 1 : Diodos
  • 2 : Transistor

Segundo

  • S : Semiconductor

Tercero

  • A : Transistor PNP de RF (radiofrecuencia)
  • B : Transistor PNP de AF (audiofrecuencia)
  • C : Transistor NPN de RF
  • D : Transistor NPN de AF
  • F : Tiristor tipo PNPN
  • G : Tiristor tipo NPNP

Cuarto

  • Número de serie : comienza a partir del número 11

Quinto

Indica un transistor mejor que el anterior

Ejemplo:

polarizacion transistor

Es un transistor PNP de RF con mejores características técnicas que el 2SA186.

CODIFICACION AMERICANA

Anteriormente los transistores americanos empezaban su codificación con el prefijo 2N y a continuación un número que indicaba la serie de fabricación. Ejemplo 2N3055, 2N2924, etc.

Actualmente, cada fábrica le antepone su propio prefijo, así se tiene por ejemplo : TI1411, ECG128, etc. que corresponden respectivamente a TEXAS INSTRUMENTS Y SYLVANIA.

II.- MATERIALES Y EQUIPO

  • Una Fuente de Tensión de 0 a 15 V
  • Un transistor 2N3904 (NPN) o equivalente
  • 9 Resistencias de ½ W: 100Ω,750Ω,910Ω, 1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 10KΩ, 270KΩ, 470KΩ.
  • Un VOM (Multímetro digital o analógico)

III.- PROCEDIMIENTO

POLARIZACION FIJA DE BASE

- El circuito con el que se trabajó es el siguiente:

polarizacion transistor

En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:

  Práctico Teórico
VC 7.5V 7.53V
VB 0.7V 0.7V
VE 0V 0V
VCE 7.5V 7.53V
IC 10mA 9.96mA
IE 10mA 9.96mA
IB 52.96μA 52.96μA
β 188.82 188

RESULTADOS TEORICOS

Si consideramos B=188

Tenemos

En la Malla de base:

Ib(270K)+0.7V=15V

Ib = (15V-0.7V)/(270K)

Ib = 52.96uA

Ic = B(Ib)

Ic = (188)(52.96uA)

Ic = 9.96 mA

En la malla de colector

Ic(750)+Vce = 15V

Vce = 15V – (9.96mA)(750)

Vce = 7.53 V

POLARIZACION POR EMISOR

- El circuito con el que se trabajó es el siguiente:

polarizacion transistor

En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:

  Práctico Teórico
VC 10V 10.09V
VB 1.2V 1.24V
VE 0.55V 0.54V
VCE 9.6V 9.55V
IC 5.1mA 5.4mA
IE 5.1mA 5.4mA
IB 27μA 29.25uA
β 188.88 188

Si consideramos B=188

Tenemos

En la Malla de base:

Ib(470K)+0.7V+Ie(100) = 15V

Ib = (15V-0.7V)/(470K+100(188+1))

Ib = 29.25uA

Ic = Ib(188)

Ic = (29.25uA)(188)

Ic = 5.4 mA

En la malla de colector

Rc.Ic + Vce + Re.Ie = 15V

Vce = 15V – (910)(5.4mA)-(100)(5.4mA)

Vce = 9.55 V

Ve = (100)(5.4mA)

Ve = 0.54 V

Vc = 9.55V + 0.54V

Vc = 10.09V

Vb = 0.7V + 0.54V

Vb = 1.24V

POLARIZACION POR DIVISOR DE VOLTAJE

- El circuito con el que se trabajó es el siguiente:

polarizacion transistor

En las mediciones prácticas se obtuvieron los siguientes resultados:

  Práctico Teórico
VC 8.4V 8.45V
VB 2.7V 2.65V
VE 2.1V 1.95V
VCE 6.6V 6.5V
IC 1.8mA 1.97mA
IE 1.8mA 1.97mA
IB 8μA 8.77uA
β 225 225

Si consideramos B=225

Tenemos

En la Malla de base:

Ib(Rbb)+0.7V+Ie.Re = Vbb

Ib(1.8K)+0.7V+Ie(1000) = 2.7V

Ib = (2.7V-0.7V)/(1.8K+1000(225+1))

Ib = 8.77uA

Ic = Ib(225)

Ic = (8.77uA)(225)

Ic = 1.97mA

En la malla de colector

Rc.Ic + Vce + Re.Ie = 15V

Vce = 15V – (3.3K)(1.97mA)-(1000)(1.97mA)

Vce = 6.5 V

Ve = (1000)(1.97mA)

Ve = 1.95V

Vc = 6.5V + 1.97V

Vc = 8.45V

Vb = 0.7V + 1.95V

Vb = 2.65 V

IV.- CONCLUSIONES

La corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente del emisor. La corriente de base es mucho más pequeña, generalmente menor que el 5% de la corriente de emisor.

La razón de la corriente de colector a la corriente de base se llama ganancia de corriente, y se le denota por βCD o bien por hFE.

Cuando el transistor se usa como amplificador, el transistor opera en la región activa. Cuando se usa en circuitos digitales, el transistor usualmente opera en las regiones de saturación y/o corte.

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