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LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRNICOS

Experimento N7

I. TEMA

TRANSISTOR BIPOLAR NPN.CARACTERSTICAS BSICAS

II. OBJETIVOS

1. Verifcar las condiciones de un transistor i!olar NPN.

". Co#!roar las caracter$sticas de %unciona#iento de un transistor i!olar NPN.

III. INTRODUCCIN TERICA

Trn!i!tor

&istintos enca!sulados de transistores.

El transistor es un dis!ositi'o electr(nico se#iconductor)ue cu#!le %unciones dea#!lifcador* oscilador* con#utador o rectifcador. El t+r#ino ,transistor, es lacontracci(n en in-l+sde transfer resistor,resistenciade trans%erencia,/. Actual#entese los encuentra !r0ctica#ente en todos los enseres do#+sticos de uso diario radios*tele'isores* -raadores* re!roductores de audio 2 '$deo* 3ornos de #icroondas*la'arro!as auto#0ticos* auto#('iles* e)ui!os de re%ri-eraci(n* alar#as* relo4es decuar5o* co#!utadoras* calculadoras* i#!resoras* l0#!aras 6uorecentes* e)ui!os dera2os 7* to#(-ra%os* ec(-ra%os* re!roductores #!8* celulares* etc.

Sustituto de la '0l'ula ter#oi(nicade tres electrodos o triodo* el transistor i!olar %uein'entado en los Laoratorios Bellde EE99en dicie#re de 1:;alter ?ouser Brattain2 >illia# Brad%ord S3oc@le2* )uienes %ueron -alardonados conel Pre#io Noelde $sicaen 1:.

El transistor consta de un sustrato usual#ente silicio/ 2 tres !artes do!adasartifcial#ente )ue %or#an dos uniones i!olares* el e#isor )ue e#ite !ortadores* elcolector )ue los recie o recolecta 2 la tercera* )ue est0 intercalada entre las dos!ri#eras* #odula el !aso de dic3os !ortadores ase/. A di%erencia de las '0l'ulas* eltransistor es un dis!ositi'o controlado !or corriente 2 del )ue se otiene corrientea#!lifcada. En el diseDo de circuitos a los transistores se les considera un ele#entoacti'o* a di%erencia de los resistores* ca!acitores e inductores)ue son ele#entos!asi'os. Su %unciona#iento s(lo !uede e!licarse #ediante #ec0nica cu0ntica.

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&e #anera si#!lifcada* la corriente )ue circula !or el ,colector, es %unci(na#!lifcada de la )ue se in2ecta en el ,e#isor,* !ero el transistor s(lo -radHa lacorriente )ue circula a tra'+s de s$ #is#o* si desde una %uente de corriente continuase ali#enta la ,ase, !ara )ue circule la car-a !or el ,colector,* se-Hn el ti!o decircuito )ue se utilice. El %actor de a#!lifcaci(n lo-rado entre corriente de ase 2corriente de colector* se deno#ina Beta del transistor. Otros !ar0#etros a tener en

cuenta 2 )ue son !articulares de cada ti!o de transistor son Tensiones de ru!tura deColector E#isor* de Base E#isor* de Colector Base* Potencia F0i#a* disi!aci(n decalor* %recuencia de traa4o* 2 'arias talas donde se -rafcan los distintos !ar0#etrostales co#o corriente de ase* tensi(n Colector E#isor* tensi(n Base E#isor* corrientede E#isor* etc. Los tres ti!os de es)ue#as 0sicos !ara utili5aci(n anal(-ica de lostransistores son e#isor co#Hn* colector co#Hn 2 ase co#Hn.

Fodelos !osteriores al transistor descrito* el transistor i!olar transistores ET*FOSET* =ET* CFOS* VFOS* etc./ no utili5an la corriente )ue se in2ecta en el ter#inalde ,ase, !ara #odular la corriente de e#isor o colector* sino la tensi(n !resente enel ter#inal de !uerta o re4a de control 2 -radHa la conductancia del canal entre los

ter#inales de uente 2 &renador. &e este #odo* la corriente de salida en la car-aconectada al &renador &/ ser0 %unci(n a#!lifcada de la Tensi(n !resente entre laPuerta ate/ 2 uente Source/. Su %unciona#iento es an0lo-o al del triodo* con lasal'edad )ue en el triodo los e)ui'alentes a Puerta* &renador 2 uente son Re4a* Placa2 C0todo.

Los transistores de e%ecto de ca#!o* son los )ue 3an !er#itido la inte-raci(n a -ranescala )ue dis%ruta#os 3o2 en d$a* !ara tener una idea a!roi#ada !ueden %aricarse'arios #iles de transistores interconectados !or cent$#etro cuadrado 2 en 'ariasca!as su!er!uestas.

Ti!os de transistor

Transistor de !unta de contacto. Pri#er transistor )ue otu'o -anancia*in'entado en 1:;< !or =. Bardeen 2 >. Brattain. Consta de una ase de-er#anio sore la )ue se a!o2an* #u2 4untas* dos !untas #et0licas )ueconstitu2en el e#isor 2 el colector. La corriente de e#isor es ca!a5 de #odularla resistencia )ue se ,'e, en el colector* de a3$ el no#re de ,trans%er resistor,.Se asa en e%ectos de su!erfcie* !oco conocidos en su d$a. Es di%$cil de %aricarlas !untas se a4ustaan a #ano/* %r0-il un -ol!e !od$a des!la5ar las !untas/ 2ruidoso. Sin e#ar-o con'i'i( con el transistor de uni(n >. S3oc@le2* 1:;J/deido a su #a2or anc3o de anda. ?o2 d$a 3a desa!arecido.

Transistor de uni(n i!olar* B=T !or sus si-las en in-l+s* se %arica 0sica#entesore un #onocristal de er#anio* Silicio o Arseniuro de alio* )ue tienencualidades de se#iconductores* estado inter#edio entre conductores co#o los#etales 2 los aislantes co#o el dia#ante. Sore el sustrato de cristal seconta#inan en %or#a #u2 controlada tres 5onas* dos de las cuales son del#is#o ti!o* NPN o PNP* )uedando %or#adas dos uniones NP.

La 5ona N con ele#entos donantes de electrones car-as ne-ati'as/ 2 la 5ona P deace!tadores o ,3uecos, car-as !ositi'as/* nor#al#ente se utili5an co#o ele#entosace!tadores P al indio* Alu#inio o alio 2 donantes N al Ars+nico o (s%oro. Laconf-uraci(n de uniones PN* dan co#o resultado transistores PNP o NPN* donde laletra inter#edia sie#!re corres!onde a la caracter$stica de la ase* 2 las otras dos ale#isor 2 al colector )ue* si ien son del #is#o ti!o 2 de si-no contrario a la ase*tienen di%erente conta#inaci(n entre ellas.

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El #ecanis#o )ue re!resenta el co#!orta#iento se#iconductor de!ender0de dic3as conta#inaciones* de la -eo#etr$a asociada 2 del ti!o de tecnolo-$a deconta#inaci(n di%usi(n -aseosa* e!itelial* etc./ 2 del co#!orta#iento cu0ntico de launi(n.

ototransistor* sensile a la radiaci(n electro#a-n+tica* en %recuenciascercanas a la de la lu5.

Transistor de uni(n uni!olar.

Transistor de e%ecto de ca#!o* ET* )ue controla la corriente en %unci(n de unatensi(nK tienen alta i#!edanciade entrada.

Transistor de e%ecto de ca#!o de uni(n* =ET* construido #edianteuna uni(n PN.

Transistor de e%ecto de ca#!o de co#!uerta aislada* IET* en el )uela co#!uerta se a$sla del canal #ediante un diel+ctrico.

Transistor de e%ecto de ca#!o FOS* FOSET* donde MOS si-nifcaFetalMidoSe#iconductor* en este caso la co#!uerta es #et0lica 2est0 se!arada del canal se#iconductor !or una ca!a de (ido.

Trn!i!tor "ipo#rRe$ione! operti%!& 'on($)r'ione!

El transistor i!olar es el #0s co#Hn de los transistores* 2 co#o los diodos* !uedeser de -er#anio o silicio.

Eisten dos ti!os transistores el NPN 2 el PNP* 2 la direcci(n del 6u4o de la corrienteen cada caso* lo indica la 6ec3a )ue se 'e en el -r0fco de cada ti!o de transistor.

El transistor es un dis!ositi'o de 8 !atillas con los si-uientes no#res "!e *B+&'o#e'tor *C+ , emi!or *E+* coincidiendo sie#!re* el e#isor* con la !atilla )ue tienela 6ec3a en el -r0fco de transistor.

Transistor NPN Transistor PNP

El transistor es un a#!lifcadorde corriente* esto )uiere decir )ue si le introduci#osuna cantidad de corriente !or una de sus !atillas ase/* el entre-ar0 !or otrae#isor/* una cantidad #a2or a +sta* en un %actor )ue se lla#a a#!lifcaci(n.Este %actor se lla#a eta/ 2 es un dato !ro!io de cada transistor.

Entonces Ic corriente )ue !asa !or la !atilla colector/ es i-ual a %actor de a#!lifcaci(n/

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!or I corriente )ue !asa !or la !atilla ase/. Ic I Ie corriente )ue !asa !or la !atilla e#isor/ es del #is#o 'alor )ue Ic* s(lo )ue* lacorriente en un caso entra al transistor 2 en el otro caso sale de el* o 'ice'ersa.

Se-Hn la %(r#ula anterior las corrientes no de!enden del 'olta4e)ue ali#enta elcircuito Vcc/* !ero en la realidad si lo 3ace 2 la corriente I ca#ia li-era#entecuando se ca#ia Vcc. Ver f-ura.

En el se-undo -r0fco las corrientes de ase I/ son e4e#!los !ara !oder entender)ue a #0s corriente la cur'a es #0s alta.

Re$ione! operti%! -e# trn!i!tor Re$i/n -e 'orte0 9n transistor esta en corte cuandocorriente de colector corriente de e#isor Q* Ic Ie Q/En este caso el 'olta4e entre el colector 2 el e#isor del transistor es el 'olta4e deali#entaci(n del circuito. Co#o no 3a2 corriente circulando* no 3a2 ca$da de 'olta4e*'er Le2 de O3#/. Este caso nor#al#ente se !resenta cuando la corriente de ase Q I Q/ Re$i/n -e !t)r'i/n09n transistor est0 saturado cuandocorriente de colector corriente de e#isor corriente #0i#a* Ic Ie I #0i#a/En este caso la #a-nitud de la corriente de!ende del 'olta4e de ali#entaci(n delcircuito 2 de las resistenciasconectadas en el colector o el e#isor o en a#os* 'erle2 de O3#.Este caso nor#al#ente se !resenta cuando la corriente de ase es losu%iciente#ente -rande co#o !ara inducir una corriente de colector 'eces #0s-rande. Recordar )ue Ic I/ Re$i/n 'ti%0Cuando un transistor no est0 ni en su re-i(n de saturaci(n ni en lare-i(n de corte entonces est0 en una re-i(n inter#edia* la re-i(n acti'a. En estare-i(n la corriente de colector Ic/ de!ende !rinci!al#ente de la corriente de aseI/* de -anancia de corriente de un a#!li%icador* es un dato del %aricante/ 2 delas resistencias )ue 3a2an conectadas en el colector 2 e#isor/. Esta re-i(n es la #asi#!ortante si lo )ue se desea es utili5ar el transistor co#o un a#!lifcador.Con($)r'ione!0?a2 tres ti!os de conf-uraciones t$!icas en los a#!lifcadorescon transistores* cada una de ellas con caracter$sticas es!eciales )ue las 3acen

#e4or !ara cierto ti!o de a!licaci(n. 2 se dice )ue el transistor no est0 conduciendo.Nor#al#ente este caso se !resenta cuando no 3a2 corriente de ase I Q/

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E#isor co#Hn Colector co#Hn Base co#Hn

Nota Corriente de colector 2 corriente de e#isor no son eacta#ente i-uales* !erose to#an co#o tal* deido a la !e)ueDa di%erencia )ue eiste entre ellas* 2 )ue noa%ectan en casi nada a los circuitos 3ec3os con transistores.

IV. MATERIALES 1 E2UIPOS UTILI3ADOS

1. 9n Fult$#etro di-ital.

". 9n Filia#!er$#etro.

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8. 9n #icro a#!er$#etro.

;. 9n Volt$#etro de c.c.

. 9n Transistor "N"; "N8:Q;

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. 9n Oscilosco!io

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1Q. Cales Conectores

11.9n Potenci(#etro de 1F

1". &os !lacas con 5(calo de " !ines o ter#inales/.

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V. PROCEDIMIENTO

1. Verifcar el estado o!erati'o del trans#isor* usando el o3#$#etro. Llenar la tala.

TABLA 1

Resistencia &irectaU/ In'ersaU/BaseE#isor 11Q ;QFBaseColector 1Q: ;QFColectore#isor ;.F ;QF

". Ar#ar el si-uiente circuito

a/Fedir las corrientes )ue circulan !or el colector Ic/ 2 la ase I/. Otener el

P1QU/./ Fedir los 'olta4es entre colectore#isor Vce/* entre la ase W e#isor Ve/* 2entre e#isor W tierra Ve/.c/ Colocar los datos otenidos en la tala ".

TABLA ".

ValoresR1 U / Ic#A/ IA/

Vce'/

Ve'/ VeV/

Te(rico 4.756 88.:11

"QQ ;.:1

Q. "."'

Practico

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d/ Ca#iar R1 a J@U* re!etir los !asos a/ 2 /* 2 anotar los datos en la tala 8 !ora4uste de P1/.

TABLA 8.

ValoresR1J U / Ic#A/ IA/

Vce'/

Ve'/ VeV/

Terico .46 "J.1"

"QQ 8.9:

Q. 1.J'

Practico ." ;; 1;Q.: ;." Q.

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=. Repre!entr # Re't -e Cr$ en )n >r?('o I' %!. V'e -e# 'ir')ito -e#Experimento. U"i'r #o! p)nto! 'orre!pon-iente! #! t"#! 6& = , .

T"# 6 T"# =

T"#

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=. @En ) re$ione! -e tr"o !e en')entrn #o! p)nto! -e #! T"#! 6 , =

X1 de la tala "

&atos

R1 U

R" "" U

Re88QU

Rc1 U

VBE Q. '

P1 QU

"QQ

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V?= 1"' ""@ 1"' ""@ 8.8J '

@Y ""@

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A3ora Ve

Ie IcYI Ie .

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V?= 1"' ""@ 1"' ""@ ".:88 '

""@Y J @ :Q@

Re) P1 Y R1/R"/ J@/""@/ 1."" @

P1 Y R1 Y R" J@Y ""@

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IB ".:88' W Q.' ".888' "J.1" A

"Q1/88Q/ Y 1.""@ J".:" @

Ic IB Z Ic "QQ"J.1" A/ Z ICX ." #A

Vce 1"' W 88QY 1 @/." #A/ / Z Vce ;.1: '

Ic #0. Vcc 1"' :.Q"" #A

Rc Y Re 1@Y 88Q

A3ora Ve

Ie IcYI Z Ie ."#A Y"J.1"A .8#A

VeIe.Re .8#A88Q/1.J'

8. @2) !)'e-erF 'on e# p)nto -e oper'i/n !i 'm"imo! R9 9GH Exp#i'r #o o')rri-o , exp#i'r !)! %#ore! te/ri'o!.

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Q !ara transistor SP""""A

Rb=150K 22K

150K+22K=19.186K V=

150K 12V

150K+22K=1.534V

ICQ=VVbe

Rb

+Re

=

1.3540.6

19.186K

60+220

=1.397mA

VCEQ=VccIC(R e+R c)=121.397103 (1K+220 )=10.295V

Q=(VCEQ , ICQ )=(1.397,10.295)

Co#o se !uede oser'ar el !unto de traa4o se acerca a la 5ona de corte.

. In-i'r #! -ieren'i! m?! importnte! entre e# 'ir')ito -e e!teexperimento *trn!i!tor NPN+ 'on re!pe'to # nterior *trn!i!tor PNP+.

La corriente 'a del lado !ositi'o al ne-ati'o a di%erencia del anterior )ueia en sentido o!uesto.

La corriente 'a de colector ase 2 sale !or el e#isor a di%erencia delanterior )ue era lo contrario.

Nos !ro!orciona 'alores de 'olta4e con si-no !ositi'o a di%erencia delanterior )ue nos !ro!orcionaa 'alores ne-ati'os.

La 6ec3a )ue indica a cada transistor est0n en sentido contrario )ue se3a 'isto !roada en a#os e!eri#entos.

VII. CONCLUSIONES

Sir'e co#o un a#!lifcador de seDales.

se dee identifcar los os ter#inales del transistor* !ues a !esar de ser del ti!oNPN* 3a2 al-unos )ue diferen las !osiciones del e#isor 2 el colector* !ero laase sie#!re ser0 el central.

El sentido de la corriente )ue circula a tra'+s de +ste es o!uesto a la del PNP.

VIII. BIBLIO>RA;KA

Electr(nica Teor$a de Circuitos 2 &is!ositi'os Electr(nicos* 1Q Edici(n W Roert L.Bo2lestad[ Louis Nas3els@2.

ELECTRONICA INTERA&A :\ E&./

=ACOB FILLFANK C?RISTOS C. ?ALIAS * E&ITORIAL ?ISPANO E9ROPEA* S.A.*1::1

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Gua para mediciones electrnicas y prcticas de laboratorio. StanleyWolf y Richard Smith.

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