Universidad Nacional de Ingeniería (UNI-RUSB)

Facultad de electrotecnia y computación (FEC)

Electrónica analógica I

Laboratorio #5: El transistor BJT

Autor: Bryan Israel Navarrete Sotelo (2013-61469).

Docente: Msc. Dora Inés Reyes.

Grupo: 2M1-Eo.

05/11/2014

Índice

1. Introducción……………………………………………………………………

2. Objetivos…………………………………………………………………

3. Marco teórico……………………………………………………………………

4. Materiales…………………………………………………………………….

5. Desarrollo de la práctica…………………………………………………………

5.1 2N3904 (primer problema)……………………..

5.2 BD135 (primer problema)………………………….

5.3 2N3904 (segundo problema)………………………..

5.4 BD135 (segundo problema)………………………….

6. Resultados de los experimentos……………………………………………….

7. Análisis de los resultados…………………………………………………...

8. Conclusiones…………………………………………………………………

9. Recomendaciones……………………………………………………………..

10. Anexos…………………………………………………………………………...

10.1 Preguntas de control……………………………………………………..

10.2 Cálculos previos…………………………………………………….

10.3 Algunos tipos de transistores…………………………………………

11. Bibliografía………………………………………………………………………

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1. Introducción:

El transistor de unión bipolar (BJT) es uno de los dispositivos electrónicos más

comunes, el cual posee múltiples aplicaciones en la electrónica. Conocer sus

características y su funcionamiento es fundamental para lograr una correcta aplicación

de este componente en la realidad, de igual forma se puede evitar accidentes al

momento de implementar dicho aparato.

En el siguiente escrito se explica a claridad que es un transistor BJT, cuál es su

funcionamiento y se presentan algunos ejemplos de circuitos donde se aplican estos

transistores. Para un mejor entendimiento de la implementación del susodicho aparato

se optó por ocupar el simulador de circuitos Proteus, al montar el circuito en el

simulador evitamos gastos económicos innecesarios sin quitar el enfoque anteriormente

mencionado, entender cuál es la función del transistor BJT.

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2. Objetivos:

- Estudiar el principio de funcionamiento del transistor BJT.

- Comprender algunas de las formas de polarizar al transistor BJT.

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3. Marco teórico:

-¿Qué es un transistor de unión bipolar (BJT)?

El transistor es un dispositivo electrónico creado en el

año 1947 por los señores William Bradford Shockley,

John Bardeen y Walter Houser Brattain. Este

componente consiste en dos uniones PN muy cerca

entre sí que permite manipular el paso de una

corriente en función de la otra, posee tres terminales

llamadas base, colector y emisor.

El transistor de unión bipolar es considerado un dispositivo semiconductor activo que

posee tres o más electrodos, los electrodos principales que poseen la mayoría de los

transistores son el colector, la base y el emisor, es decir, sus terminales. Generalmente

este artefacto es fabricado de germanio o silicio.

Existen dos tipos de transistores: NPN y PNP, los cuales poseen como principal

diferencia la dirección del flujo de corriente indicado por el emisor.

-¿Cuáles son las funciones del transistor BJT?

Antiguamente se ocupaban tubos electrolíticos en distintos problemas de electrónica

con el fin de amplificar o rectificar una cantidad específica de voltaje o corriente. Con el

descubrimiento del transistor el tubo electrolítico quedo obsoleto, esto se produjo

debido a que el transistor tiene las mismas funciones con una pequeña variante, sus

dimensiones son más diminutas, factor importante en la selección de dispositivos

electrónicos.

El transistor de unión bipolar es un amplificador de corriente, el efecto se puede

verificar al suministrar una determinada cantidad de amperios por la base, el emisor

entregará una cantidad mayor de corriente en comparación a la corriente introducida. El

valor de salida está en relación a una constante dada por el fabricante.

- Aplicaciones del transistor BJT:

Abarcar las aplicaciones del transistor BJT es tema muy extenso, hay muchas maneras

de resolver un problema o crear un dispositivo para satisfacer nuestras necesidades, por

lo tanto solo se presentaran las aplicaciones más usadas del transistor BJT.

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Estos aparatos tienen una relación directa

con procesos tales como la amplificación y

la rectificación de una señal.

Las aplicaciones básicas del transistor son

las siguientes:

- Amplificador (radio, TV,

Instrumentación).

- Generación de señal (osciladores,

generadores de ondas, emisión de

radiofrecuencia).

- Interruptor (relés, fuentes de alimentación conmutadas, modulación por anchura de

impulsos PWM).

- Detección de radiación luminosa (fototransistores).

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4. Materiales:

- Fuente de alimentación DC.

- Resistencias de 1KΩ.

- Resistencias de 2.2KΩ.

- Resistencias de 220KΩ.

- Resistencias de 5.6KΩ.

- Transistor 2N3904.

- Transistor BD135.

- Simulador PROTEUS.

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5. Desarrollo de la práctica:

5.1. 2N3904 (primer problema):

Se procede a montar el circuito que se muestra en la figura de la izquierda, luego

conectamos los multimetros DC en las zonas donde deseamos conocer el valor de

voltaje o corriente especifico, esto se aprecia en la figura de la parte derecha.

Un aspecto importante a tomar en cuenta es configurar correctamente el multimetro en

el caso de las intensidades, es decir, calibrar el amperímetro en la escala de

miliamperios, si no lo aplicamos nos será imposible visualizar la intensidad de la base.

5.2. BD135 (primer problema):

Análogamente al caso anterior, se muestra la figura del ejercicio y la imagen donde son

conectados los multimetros, con la única excepción del transistor, se pueden apreciar

unas diferencias con respecto al voltaje conector emisor y a la intensidad del conector,

la intensidad de la base se mantiene intacta.

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5.3. 2N3904 (segundo caso):

Para el segundo caso del transistor 2N3904 se puede simular de dos formas, la primera

es montar el circuito con todos sus componentes, la segunda forma de simularlo es

aplicando directamente el voltaje y la resistencia equivalente de Thévenin, se optó por

montar el circuito con todos sus componentes debido a que se asemeja más a la realidad.

En las siguientes figuras se puede apreciar el circuito y sus mediciones.

5.4. BD135 (segundo problema):

Al igual que el circuito anterior se simuló con todos sus componentes. Las siguientes

imágenes muestran el circuito planteado y el circuito con los multimetros aplicados, la

única diferencia de este circuito con respecto al punto anterior es el transistor, factor

significativo pues afecta a los valores de voltaje y corriente.

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6. Resultado de los experimentos:

En las siguientes tablas se exponen los valores que solicitados para los circuitos

mostrados con anterioridad.

- 2N3904 (Primer problema); = 165:

IB IC VCE

0.05mA 8.48mA 3.52V

- BD135 (Primer problema); = 125:

IB IC VCE

0.05mA 2.27mA 9.73V

-2N3904 (Segundo problema); = 165:

IB IC VCE

6.85µA 0.95mA 4.59V

-BD135 (Segundo problema); = 125:

IB IC VCE

0.02mA 0.95mA 4.45V

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7. Análisis de los resultados:

Para un mejor entendimiento de los valores obtenidos de los circuitos nos limitaremos a

explicar los problemas con circuitos similares, es decir, aquello que solo se diferencian

por el transistor y no por su estructura. Por favor, revisar la sección de anexos.

Para el primer problema se debe de tener en cuenta los siguientes aspectos, las

intensidades de base siempre serán iguales para este caso, debido a que no son afectadas

por el transistor, es decir, la intensidad de base (IB) siempre es 0.05mA. No obstante, en

el momento esta intensidad entra en el transistor es afecta directamente por el mismo,

por lo tanto es afectado por el valor interno del transistor (), esta es la razón del porqué

las intensidades son distintas a pesar de estar en circuitos idénticos.

En el caso del análisis del segundo problema podemos percatarnos de que poseen

intensidades de colector (IC) y voltajes colector emisor (VCE) son aproximados, pero

ahora lo que es afectado es la intensidad de base (IB), al igual que el primer problema,

esto es el efecto del transistor el cual, en este caso, afecta directamente a la intensidad

de base.

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8. Conclusiones:

A groso modo podemos aseverar que el transistor de unión bipolar (BJT) es altamente

competente en las tareas de rectificación y amplificación de corriente en los circuitos

electrónicos. Otro elemento a tomar en cuenta en los BJT es el factor , ya que a partir

de este valor se debe de elegir los transistores, todo en dependencia de nuestras

necesidades para ahorrar costos y tiempo.

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9. Recomendaciones:

El ingeniero es un profesional capacitado en el campo teórico y práctico, este último es

muy importante ya que se necesita a una persona que sea competente en el diseño o

producción de circuitos. Simular los circuitos electrónicos es de vital importancia pues

nos permite visualizar cual será el desempeño de nuestro circuito, sin embargo,

debemos de implementar los circuitos en la realidad para un mejor aprendizaje ya que

en ocasiones la simulación de un circuito posee variantes muy importantes en la

realidad.

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10. Anexos:

10.1. Preguntas de control:

- ¿Qué es un transistor BJT?

El transistor de unión bipolar es considerado un dispositivo semiconductor activo que

posee tres o más electrodos, los electrodos principales que poseen la mayoría de los

transistores son el colector, la base y el emisor, es decir, sus terminales. Generalmente

este artefacto es fabricado de germanio o silicio.

- ¿Cuál es la diferencia entre un transistor BJT NPN y BJT PNP?

Existen dos tipos de transistores: NPN y PNP, los cuales poseen como principal

diferencia la dirección del flujo de corriente indicado por el emisor.

- ¿Cuáles son los diferentes tipos de polarización para el transistor BJT?

a) La polarización con una fuente (con resistencia de emisor):

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b) La polarización con dos fuentes (con resistencia de emisor)

c) La polarización con divisor de tensión (con resistencia de emisor)

d) Auto polarización (con resistencia de emisor)

- Explique cómo probar un transistor BJT (Asignación de pines y tipo de transistor).

Para identificar las terminales de un transistor se debe de tomar de tal forma que se

puede apreciar su código de serie, una vez hecho nombramos a los electrodos de

izquierda a derecha con los nombres de emisor, base y colector respectivamente. Para

identificar si el transistor está en funcionamiento solo se debe de medir el voltaje entre

el colector y el emisor, si el voltaje encontrado supera los 0 voltios se afirma que el

transistor está activo.

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10.2. Cálculos previos:

a) Calcular IC, IB y el VCE ; = 165

LKV (Malla I):

12V= (1KΩ*IC) + VCE [1]

LKV (Malla II):

12V = (220KΩ*IB) + VBC [2]

12V - VBC = 220KΩ*IB

IB = (12V - 0.7V)/220KΩ

IB = (11.3V)/220KΩ

IB = 0.05mA

LKV (Malla III):

IC = 8.48mA

Sustituyendo IC en [1]:

12V = (1KΩ*IC) + VCE

VCE = 12V – (1KΩ*IC)

VCE = 12V – (1KΩ*8.48mA)

VCE = 3.52V

I

II

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b) Calcular IC, IB y el VCE ; = 125

LKV (Malla I):

12V = (1KΩ*IC) + VCE [1]

LKV (Malla II):

12V = (220KΩ*IB) + VBC [2]

12V - VBC = 220KΩ*IB

IB = (12V - 0.7V)/220KΩ

IB = (11.3V)/220KΩ

IB = 0.05mA

LKV (Malla III):

IC = 2.27mA

Sustituyendo IC en [1]:

12V= (1KΩ*IC) + VCE

VCE = 12V – (1KΩ*IC)

VCE = 12V – (1KΩ*2.27mA)

VCE = 9.73V

II

I

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c) Calcular IC, IB y el VCE ; = 165

Por divisor de voltaje:

RTH = 1KΩ||1KΩ = (1KΩ*1KΩ)/(1KΩ + 1KΩ)

RTH = (1KΩ*1KΩ)/2KΩ = 0.5KΩ

VTH = (12V*1KΩ)/(1KΩ + 1KΩ) = (12V*1KΩ)/2KΩ

VTH = 6V

Redibujando el Circuito:

LKV (Malla I):

6V = (0.5KΩ*IB) + VCE + (5.6KΩ*IE) [1];

IB = IE/( + 1)

6V = [0.5KΩ*(IE/ + 1)] + VCE + (5.6KΩ*IE);

Sacando factor común IE

(6V - VCE) = IE*[(0.5 KΩ)/( + 1)] + 5.6KΩ

IE = (6V - 0.7V)/[0.5KΩ/( + 1)] + 5.6KΩ

IE = 0.94mA; IE = IC

IC = 0.94mA

LKV (Malla II):

12V = (2.2KΩ*IC) + VCE + (5.6KΩ*IE); IC = IE

12V = (2.2KΩ*IE) + VCE + (5.6KΩ*IE); Sacando Factor común IE

VCE = 12V – IE*(2.2KΩ +5.6KΩ)

VCE = 12V – [(0.96mA)*(7.8KΩ)]

VCE = 4.5V; IB = 6.85µA

II

I

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d) Calcular IC, IB y el VCE ; = 125

Por divisor de voltaje:

RTH = 1KΩ||1KΩ = (1KΩ*1KΩ)/(1KΩ + 1KΩ)

RTH = (1KΩ*1KΩ)/2KΩ = 0.5KΩ

VTH = (12V*1KΩ)/(1KΩ + 1KΩ) = (12V*1KΩ)/2KΩ = 6V

Redibujando el Circuito:

LKV (Malla I):

6V = (0.5KΩ*IB) + VCE + (5.6KΩ*IE) [1]; IB = IE/( + 1)

6V = [0.5KΩ*(IE/ + 1)] + VCE + (5.6KΩ*IE);

Sacando factor común IE

(6V - VCE) = IE*[(0.5 KΩ)/( + 1)] + 5.6KΩ

IE = (6V - 0.7V)/[0.5KΩ/( + 1)] + 5.6KΩ

IE = 0.94mA; IE = IC

IC = 0.94mA

LKV (Malla II):

12V = (2.2KΩ*IC) + VCE + (5.6KΩ*IE); IC = IE

12V = (2.2KΩ*IE) + VCE + (5.6KΩ*IE); Sacando Factor común IE

VCE = 12V – IE*(2.2KΩ +5.6KΩ)

VCE = 12V – [(0.96mA)*(7.8KΩ)]

VCE = 4.5V

IB = 0.02mA

I

II

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10.3. Algunos tipos de transistores:

- Los transistores poseen códigos para su rápida identificación, he aquí algunos

ejemplos:

- El primer transistor:

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11. Bibliografía:

[1] Felipe Isaac Paz Campos. (2014). Electrónica analógica teoría y aplicaciones, 25-32.

[2] Lawrence A., Johannsen, Russell P., Journigan. (1972). Electrónica básica, 109.

[3] Foros de electrónica. (2008). El primer transistor. Recuperado de:

http://www.forosdeelectronica.com/f37/primer-transistor-13675/.

[4] burutek.org. (2014). TRANSISTORES. FUNCIÓN, TIPOS Y SELECCIÓN PARA

APLICACIONES ESPECÍFICAS. Recuperado de: http://burutek.org/es/transistores-

funcion-tipos-y-seleccion-para-aplicaciones-especificas/.