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Electrónica I. Guía 6
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Facultad: Ingeniería.
Escuela: Electrónica.
Asignatura: Electrónica I.
Lugar de ejecución: Fundamentos Generales,
aula 3.21 (Edificio 3, 2da planta).
CARACTERISTICAS DEL BJT
Objetivos generales

Verificar el funcionamiento de un transistor de unión bipolar en corriente directa.
Objetivos específicos



Graficar las curvas características de entrada y de ganancia de corriente (β) de un transistor bipolar.
Graficar la familia de curvas características de salida a partir de valores medidos.
Identificar en la familia de curvas características de salida las zonas de funcionamiento del transistor
bipolar (activa, saturación y corte).
Materiales y equipo







1 Unidad PU-2000 con PU-2200.
1 Placa DEGEM EB-111.
1 Osciloscopio de doble trazo.
2 cables de conexión para osciloscopio.
2 Cables de conexión para el multímetro.
1 puente para la placa DEGEM.
1 Transistor BJT: 2N2050
Introducción teórica
La invención del transistor fue el inicio de una revolución que aún continua. Todos los sistemas y dispositivos
electrónicos complejos actuales son el resultado de los primeros desarrollos de transistores semiconductores. Uno
de estos tipos básicos de transistores es el transistor de unión bipolar (BJT, bipolar junction transistor).
El BJT, se construye con tres regiones semiconductoras separadas por dos uniones pn, como lo muestra la
estructura plana epitaxial1 de la figura 1. Las tres regiones se llaman emisor, base y colector. En la figura 2 se
muestran representaciones físicas de los dos tipos de BJT. Un tipo se compone de dos regiones n separadas por
una región p (npn) y el otro tipo consta de dos regiones p separadas por una región n (pnp). El término bipolar se
refiere al uso tanto de huecos como de electrones como portadores de corriente en la estructura de transistor.
1
Se refiere a la deposición de una sobre capa cristalina en un sustrato cristalino, donde hay registro entre la sobre capa y el
sustrato.
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Figura 1. Estructura plana epitaxial básica
(a) npn
(b) pnp
Figura 2. Tipos de BJT, estructura y símbolo
El transistor bipolar es un dispositivo amplificador de corrientes, pudiendo hacerse una comparación con una
llave de agua en la cual, por medio de la llave se regula el flujo, así también, regulando la corriente en la juntura
base-emisor, puede limitarse la corriente que existe entre los terminales de colector y emisor.Es muy importante
considerar las condiciones de corte y saturación de un transistor, ya que puede distorsionar las señales que
amplifica obteniéndose resultados no deseados en amplificadores de señal.
PARÁMETRO ELÉCTRICO RELEVANTE
CONDICIÓN DEL BJT
Corriente de colector = 0 A.
Corte.
Voltaje entre colector y emisor = 0 V.
Saturación.
Ninguna de las anteriores.
Conducción – región activa.
Tabla 1. Características principales de las zonas de operación del BJT.
La ganancia de corriente, o "beta" (β), del transistor conectado en configuración de emisor común, puede ser
calculada a partir de los valores medidos de las corrientes de base y de colector:
Ganancia de corriente = β =
IC
IB
En transistores ideales, β es un valor constante, por ejemplo 125. En transistores reales, el valor de β
cambia al cambiar la corriente de base. En la característica de salida del transistor puede apreciarse la relación
entre la corriente de base, la corriente de colector y la tensión colector-emisor. Esta relación es mostrada mediante
una familia de curvas características.
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La figura 3, ilustra la operación básica de un BJT como dispositivo de conmutación. En la parte a), el transistor
está en la región de corte porque la unión base-emisor no está polarizada en directa. En esta condición, existe,
idealmente, una abertura entre el colector y el emisor, como lo indica el equivalente de interruptor. En la parte b),
el transistor está en la región de saturación porque la unión base-emisor y la unión base-colector están polarizadas
en directa y la corriente en la base llega a ser suficientemente grande para provocar que la corriente en el colector
alcance su valor de saturación. En esta condición, existe, idealmente, un corto entre el colector y el emisor, como
lo indica el equivalente de interruptor. En realidad, normalmente ocurre una pequeña caída de voltaje a través del
transistor de unos cuantos décimos de volt, la cual es el voltaje de saturación, VCE(sat).
(a) Corte – Interruptor abierto.
(b) Saturación – Interruptor cerrado.
(c) Aplicación de operación (a) y (b)
Figura 3. Acción de conmutación de un transistor.
Figura 4. Tipos de encapsulados de transistores.
Procedimiento
PARTE I: Prueba de transistores bipolares con el multímetro (escala de diodos).
1. Con el encapsulado viendo los terminales de frente enumérelos a su conveniencia, obteniendo así los
terminales 1, 2 y 3.
2. Haciendo uso del tester, llene la tabla 2. Conecte el terminal del tester en el terminal del transistor que se
indica, anotando la lectura del mismo en la última columna.
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Terminal 1
+
Terminal 2
+
+
-
Terminal 3
Valor medido
-
+
-
+
+
Tabla 2. Medición de comprobación de estado de un BJT.
3. Qué tipo de transistor (pnp ó npn) se ha medido:_______________
4. Según las mediciones efectuadas, determine la función de los terminales. (Base, colector, emisor)
Terminal 1 Terminal 2 Terminal 3
Tabla 3. Determinación de los terminales de un BJT.
PARTE II. Características de Entrada del Transistor Bipolar.
5. Introduzca la tarjeta EB-111 por las guías del PU-2000 hasta el conector.
6. Busque el circuito de la Figura 5, que contiene a Q1. Estáubicado en la esquina superior derecha de la tarjeta,
coloque el amperímetro y la punta de osciloscopio en los puntos que se indican (recuerde ajustar el acople en
DC).
7. Anote el código del transistor de la tarjeta EB111, que está ubicado en el circuito de la figura 5:___________.
Figura 5. Medición de la corriente de base (IB) y voltaje base a emisor (VBE).
8. Ajuste RV1 para obtener los valores de corriente de base que se indican en la Tabla 4,para cada valor de
corriente de base mida también la tensión de base a emisor y anótelos en la misma Tabla.
IB(uA)-Nominal
5-10
16-25
30-50
120-200
IB(uA)-Real
VBE(V)
Tabla 4. Corriente de base (IB) y voltaje base a emisor (VBE).
𝑉𝐵𝐸 = 5 − (𝐼𝐵 ∗ 𝑅𝐵 )
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𝐼𝐵 =
5 − 𝑉𝐵𝐸
𝑅𝑉1 + 𝑅4
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Ecuación 1
PARTE III. Ganancia de corriente.
9. Ajuste el valor de PS-1 a 0.0 V.
10. Arme el circuito que se muestra en la Figura 6.
Figura 6. Medición de ganancia de corriente.
11. Ajuste a RV1 para obtener una corriente de base de 10µA.
12. Ajuste el valor de PS-1 a 10.0 V.
13. Mida el valor del voltaje entre el colector y el emisor VCE (en el canal 1 - A del osciloscopio). Anótelo en la
Tabla 5.
14. Varíe la corriente de base con el potenciómetro RV1 como se indica en la Tabla 5, anote los valores de VCE
(canal 1 – A), también anote los valores de PS-1 (canal 2 – B) y calcule con la ecuación 2 la corriente IC; luego
divida el valor de la corriente de colector entre la corriente de base para completar la Tabla 5.
NOTA: R5=470Ω
𝐼𝐶 =
Ib (uA)
10
20
30
𝑉𝑅5 𝑉𝑝𝑠−1 − 𝑉𝐶𝐸
=
𝑅5
470Ω
40
50
60
Ecuación 2
70
80
VCE (V)
VPS-1 (V)
Ic (mA)
𝛃=
𝐈𝐂
𝐈𝐁
Tabla 5. Medición de ganancia de corriente con Vce variable.
90
100
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15. Por último calcule el  del transistor.
16. Ajuste VCE a 1.0 V.
NOTA: Debe monitorear continuamente este valor para asegurarse que se mantiene constante en lo que
falta del procedimiento.
17. Arme el circuito que se muestra en la Figura 7. Dado que solo cuenta con un amperímetro, en el
procedimiento primero ajuste Ic y luego traslade el amperímetro a lado de la fuente de 5V.
Figura 7. Medición de la ganancia de corriente con Vce constante.
18.
19.
20.
21.
Ajuste RV1 hasta que Ic sea 1.0 mA
Mida el valor del voltaje en R4 (22 kΩ). Anótelo en Tabla 6.
Mida el valor de la IB. Anótelo en Tabla 6.
Por último calcule el  del transistor.
Ic (mA)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
VR4 (V)
Ib (A)
𝛃=
𝐈𝐂
𝐈𝐁
Tabla 6. Medición de ganancia de corriente.
22. Repita los pasos 18 al 21 para los diferentes valores de Ic.
23. Usando los datos obtenidos anteriormente complete la Tabla 6.
24. Apague el PU2200 y retire la tarjeta EB111.
PARTE IV. Simule en Qucs las características de Salida del Transistor Bipolar.
25. Cree el proyecto: BJT_curves.
26. Agregue los elementos:
9.0
10.0
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Categoría (Lista desplegable horizontal)
componentes sueltos
Libraries >> Manage Libraries2
Ecuación
fuentes
simulaciones
Elementos
Tierra
Transistors
Ic = -V2.I
Fuente de intensidadDC
Fuente de tensión DC
Simulación DC
Parámetro de barrido
Parámetro de barrido
Valor nominal
2N2222A
I=Ib
U=Vce
DC1
Vce
Ib
Tabla 7. Librerías, elementos y valores nominales para el circuito a simular.
Figura 8. Parametrización de la simulación.
Figura 9. Asignación de ecuación.
27. Simule el circuito presionando la tecla: F2.
28. Agregue: Componentes >> Diagramas >> Cartesiano.
29. Dé doble clic izquierdo sobre Ic y luego en el botón Aceptar.
2
De ser necesario revise las páginas: 5 y 6 de la guía 5: ELE111_G5_Diodo Zener.pdf
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30. Seleccione la herramienta Poner marcas en el gráfico (es un triángulo con la leyenda M1 sobre él).
Seleccione algunas de las curvas generadas con este marcador.
31. Guarde la simulación y apague la computadora.
32. Deje en orden y limpio su puesto de trabajo.
Análisis de Resultados
1. Usando los datos de la Tabla 4, grafique la relación IB vrs. VBE. Realice el grafico para un valor inicial de IB de
0 A.
2. Usando los datos de la Tabla 5, grafique la relación IC vrs. IB. Realice el grafico para un valor inicial de IB de 0
A.
3. Usando los datos de la Tabla 6, grafique la relación  vrs. IC, cuando VCE = 1.0V. Realice el grafico para un
valor inicial de IC de 0 mA.
4. En la gráfica obtenida en el punto 29 de esta guía identifique las zonas de funcionamiento del transistor
bipolar.
5. Para cada una de las graficas de la familia de curvas del punto anterior calcule el valor de  en la zona lineal.
Investigación Complementaria
1)
2)
3)
4)
Investigue el funcionamiento, conexión y utilización de un relé electromecánico.
Investigue el funcionamiento, conexión y utilización de un relé de estado sólido.
Investigue qué función realiza un circuito denominado puente H con transistores y su utilización en el
control de motores DC.
Realice una simulación en Qucs para el circuito de la figura 10, grafique bx.
Figura 10. Simulación de la ganancia de corriente en función de Ib.
5)
6)
Modifique la simulación anterior para obtener bx en función de la temperatura.
Realice una simulación en Qucs para el circuito de la figura 11, grafique Vbe.
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Figura 11. Simulación de los parámetros de entrada en función de la temperatura.
7)
8)
Realice un circuito físico3, que permita manejar una carga de 110 Vac (foco con su respectiva roseta o motor)
por medio de la conmutación de un transistor (operación de corte y/o saturación) al aplicarle una fuente de
3.3Vdc al circuito de base y un relé electromecánico al circuito de colector, considere los diodos de
protección para las bobinas.
Modifique el circuito anterior para controlar un motor DC de 12V, por medio de la aplicación de una fuente
de 3.3Vdc al circuito de base, considere los diodos de protección para las bobinas.
Bibliografía
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
3
Savant C. - Roden M. - Carpenter G. “Diseño electrónico: Circuitos y sistemas”, tercera edición PRENTICE
HALL 2000.
DEGEM SYSTEMS “Curso EB-111 Fundamentos de los semiconductores I”, Primera edición. I.T.S Inter
Training Systems Ltd 1993.
Boylestad, R-Nashelsky, L, “Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos”, octava edición
PRENTICE HALL 2003.
http://www.ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/7transistores.pdf
ftp://kim.ece.buap.mx/pub/profesor/JCC/Libros/Dispositivos%20electronicos%208va%20ed-Floyd.pdf
Revisar tema 4.15, página 206 de Electrónica teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, 10m Edición.