El transitor como interruptor y amplificador.docx bocanegra zavala

1. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica “EL TRANSITOR COMO INTERRUPTOR Y AMPLIFICADOR” I. OBJETIVOS  Identificar los tipos de transistores NPN y PNP, utilizando el probador de diodos del multímetro.  Identificar los elementos que conforman un transistor, emisor, base y colector, usando el manual ECG u hojas técnicas del fabricante y el probador de diodos del multímetro.  Calcular y medir los voltajes de operación de VDC que se encuentran en un circuito con transistores.  Comprobar el funcionamiento del transistor como interruptor. 5. Aplicar una carga inductiva a la salida del transistor II. INTRODUCCIÓNTEÓRICA TRANSISTOR Es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»). Es un dispositivo pequeño que aprovecha las propiedades semiconductoras y cristalinas del germanio o del silicio y que sirve para ampliar las oscilaciones eléctricas. El transistor sirve como amplificador y también como interruptor. Los elementos del transistor son: BASE – COLECTOR – EMISOR, pueden ser del tipo PNP o NPN. Una de las aplicaciones más importantes que se da al transistor, es la de interruptor, ya que permite controlar circuitos y dispositivos, puede servir como elemento de protección y de control. El transistor conectado con un relé permite controlar cargas de gran corriente. 2. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica En un circuito como se muestra en la siguiente figura: Tenemos un interruptor en posición 1, abierto: Ideal: IB = 0 IC = 0 CORTE (el transistor no conduce) Recta de Carga: Interruptor en posición 2: Los Transistores son amplificadores ideales, cuando se aplica una señal de C.A. en los terminales de entrada, en los terminales de salida aparece una reproducción amplificada de la misma señal. En el circuito de emisor común que se muestra en la figura, se transmite la señal del circuito de base – emisor y sale del circuito colector – emisor. De esta manera el elemento emisor del transistor es común tanto al circuito de entrada como al de salida. El emisor común suministra ganancias tanto de corriente como de voltaje. La señal de salida presenta una inversión de fase de 180° respecto a la señal de entrada. 3. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica Entonces, el emisor es común tanto a la señal de entrada como a la salida en un circuito de emisor común. A este tipo de circuitos también se le conoce como circuito de emisor a tierra. El amplificador de emisor común puede alcanzar ganancias de voltaje y corriente medianas a altas. III. EQUIPOS Y MATERIALES • Osciloscopio • Generador de funciones. • Fuente de alimentación de 12 V. • Protoboard • Resistencias. • Transistores 2N3904, 2N3055. • Relé, diodos. • Transformador 220/110 VAC - 5 A. • Cables y conectores. IV. PROCEDIMIENTO PARTE I: Características de los Transistores  Identificar las principales características de los transistores mostrados en la tabla 1 usando el manual del ECG –NTE o usando el Internet y anótelos en la tabla 1 Transistor TIPO NPN o PNP MATERIAL Si o Ge GANANCIA hfe ( ß ) CORRIENTE Ic máx. POTENCIA Max. 2N3904 NPN SILICIO 50 nA 200 mA 625 mV 2N3055 NPN SILICIO 20 - 70 15 A 115 w Tabla 1  Identifique el tipo de encapsulado que corresponde a cada uno de los transistores mostrados en la tabla 1 4. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica 2N3055 2N3904  Compruebe el estado del transistor 2N3904 y 2N3055 , siguiendo el siguiente procedimiento mostrado en la figura 2   Con el multímetro digital en prueba de diodos, elija uno de los pines del transistor como base y conecte el terminal positivo.  Con el terminal negativo del multímetro, intercale en los otros terminales del transistor, si obtiene dos lecturas de bajo valor, entonces el terminal positivo es la base y se trata de un transistor NPN, de no ser así conecte la punta positiva a otro terminal y repita el proceso hasta encontrar dos lecturas iguales.  Para ubicar el colector vea detalladamente las dos lecturas obtenidas y la de más bajo valor (las diferencias son solamente de algunas décimas) corresponderá al Colector y el otro terminal será el emisor.  Para comprobar si el transistor está en buen estado realice en el circuito anterior la prueba directa e inversa entre los terminales B-E y B-C como si fueran diodos y anote los valores obtenidos en la siguiente tabla 2. 5. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica TRANSISTOR DIRECTA INVERSA Estado del transistor Malo: (X ) Bueno: (√ ) B-E B-C E-B C-B 2N3904 0.672 0 0  2N3055 0.661 0 0  Tabla 2 PARTE II: EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR Comprobar el funcionamiento de un transistor como interruptor  implementar el circuito de la figura 3 Figura 3  Conecte el interruptor a la posición 1 (al positivo de la batería).  Conecte el amperímetro y el voltímetro como se muestra en la figura  Mida la tensión y la corriente que pasa por el colector del transistor y anote en la tabla 3. Posición del Interruptor Tensión Colector – Emisor VCE (voltios) Corriente de Colector Ic (mA) Zona de Trabajo del Transistor Posición 1 10.682 0 CORTE Posición 2 0 8.533 mA SATURACIÓN Tabla 3 6. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica  Lleve el interruptor a la posición 2 (conecte a GND), mida la VCE y la corriente de colector lo anote en la tabla 3.  Señale para cada posición en que zona de trabajo opera el transistor y anote en la tabla 3 De acuerdo a los datos obtenidos en la tabla 3  a. ¿El transistor se comporta como un interruptor? SI b. ¿Por qué? Porque permite que pase la corriente y en algunos casos cierra el paso de corriente PARTE III: EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR  Comprobar el comportamiento de un transistor como amplificador en Emisor Común  Implemente en el circuito mostrado en la figura 6 Figura 6 7. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica  Variar los potenciómetros, hasta obtener Vce = 6 v (zona activa del transistor)  Medir las corrientes de base, de colector y calcular la ganancia del transistor, completar la tabla 4 Vce Ic Ib Ganancia de Corriente : hfe (ß) 6.438 3.26 0.023 130.36 A TABLA: 4.  Obtenga del Generador de funciones una señal sinusoidal de 200mVpp a una frecuencia de 1 Khz (utilice la atenuación del generador de -20db).  Implemente el circuito mostrado en la figura 7 8. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica  Conectar el Ch1 del osciloscopio en los extremos del Generador de Funciones y el canal CH2 del osciloscopio en la resistencia R6 y tierra. Observe y grafique las formas de onda obtenidas en forma simultánea, indique claramente las amplitudes Vpp, el periodo y la fase de las señales. Tensión de Entrada (Vi) en el generador y Tensión de salida (Vo) en la resistencia R6 9. Santos bocanegra zavala. Tecsup: electrónica 4.3 Calcule la ganancia de voltaje Av a partir de la ecuación, y indique el ángulo de fase Av =Vo/Vi = 2.55 ; Φ=………………… Posiciones interruptor Tensión del colector - emisor Corriente del colector Zona de trabajo del transistor 1 10.682 0.00 Corte 2 0 8.533 Saturación Corriente emisor Corriente del colector Corriente de base Ganancia 6.037 3.975 0.031 Colector entre base 4.4 ¿Qué sucede con la tensión de salida Vo, si aumenta la señal de entrada Vi a 1 Vpp?  La tención de salida aumenta. 4.5 ¿Qué sucede con la ganancia si desconecta el condensador C2 del emisor?  La ganancia de voltajes disminuye bastante. Conclusiones:  Se pudo comprobar que la Ic = Ib x B.  En la region de corte las uniones base-emisor y colector-base se polarizan en inversa.  En la region de saturación, las uniones base-emisor y colector-base se polarizan en inversa.  A medida que la corriente en el emisor aumenta por encima de cero. La corriente del colector aumenta a magnitudes igual en esencia de la corriente del emisor. 10. TEST DE LABORATORIO EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR E INTERRUPTOR 1. En un transistor PNP la base se polariza a) Positivamente b) Negativamente c) Cualquier polaridad d) No se polariza 2. En la zona de corte el transistor presenta: a) Corriente de base máxim a b) Tensión máxima entre colector yemisor. c) Potencia máxima. d) Tensión entre base y emisor de 0.6 v. 3. En un Amplificador en Emisor Común, la señal de salida de CA. se toma entre: a) EI emisor y el colector b) La base y tierra c) Emisor y tierra. d) Colector y tierra 4. En un Amplificador en Emisor común La señal de salida de CA. a) Está en fase con la señal de entrada. b) Está desfasada con respecto a la señal en el colector c) Está desfasada 180° con respecto a la señal de entrada. d) Está en fase con la señal en el emisor. 5. En la zona de corte el transistor se comporta como: a) Amplificador de potencia b) Interruptor cerrado c) Interruptor abierto d) N.A. 6. En la zona de saturación, el transistor se comporta como: a) Amplificador de potencia b) Interruptor cerrado c) Interruptor abierto d) N.A. 7. El Relay es actuar como: a) Interruptor electromagnético b) Amplificador de potencia c) interruptor de corrientes pequeñas, d) N.A. 11. 6 1 8 El Diodo D1 protege de los picos de tensión al a) Relay b) Transistor c) El relay y el transistor d) N.A. 9. Para que el diodo D1 sirva de protección al transistor debe polarizarse a) Directamente b) Inversamente c) ambos d) tipo puente 12. 5 1 Se pudo comprobar en la primeraexperiencia que Ic = Ib * β En la región de corte lasuniones base-emisor y colector-base se polarizan en Conclusiones:  Se pudo comprobar que la Ic = Ib x B.  En la region de corte las uniones base-emisor y colector-base se polarizan en inversa.  La región de saturación, las uniones base-emisor y colector-base se polarizan en inversa.  A medida que la corriente en el emisor aumenta por encima de cero. La corriente del colector aumenta a magnitud igual en esencia de la corriente del emisor. 13. 5 2 TECNOLOGIA MECANICA ELECTRICA Rúbrica e. Trabajan eficazmente en equipo. f. Identifican, analizan y resuelven problemas técnicos en sistemas electromecánicos. Curso: LABORATORIO DE ELECTRONICA Ciclo: II Actividad: El transistor como interruptor. Semana: 13 Nombre y apellido del alumno: Santos bocanegra zavala Sección: U Docente: Jean Pierre Días Observaciones Periodo: Fecha: Documentos de Evaluación Hoja de Trabajo X Archivo informático Informe Técnico Planos Caso Otros: CRITERIOS A EVALUACIÓN Excelente Bueno Requiere Mejora No aceptable Puntaje Logrado Identifica y analizan las etapas de un transistor como interruptor 4 3 2 0 Implementa una fuente de tensión DC 3 2 0 Resuelve problemas en transistor como interruptor 4 3 2 0 Puntualidad, Limpieza y Seguridad. 3 2 0 Aplicaciónde loaprendido 3 2 0 Informe: Caratula, Redacción, Ortografía, Conclu s i o n e s 3 2 0 Puntaje Total Puntaje Descripción Excelente 4 Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos. Bueno 3 Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos. Requiere mejora 2 Bajo entendimiento delproblema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos. No Aceptable 0 No demuestra entendimiento del problema o de la actividad. Comentarios al alumno: (De llenado obligatorio) 14. 5 3