TRANSISTORES BJT DIFERENTES CONFIGURACIONES 2N2222 Y 2N3904 CALCULO DE PUNTO Q ,IC ETC

1. SEP
DGEST
INSTITUTO
TECNOLÓGICO
DE
SNEST
MATAMOROS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Diodos y transistores
Practica 4,5 y 6:
“configuraciones de transistores”
Alumno(s):
Núm. de control:
Mario Arturo Cruz Colunga
11260077
Miguel Angel Fierros Peña
11260081
Hermenegildo Martínez de la Cruz
11260095
Jorge Alejandro Reyes Torres
11260108
Rubén Saldivar Rodríguez
11260117
Profesor:Ing. Carlos Octavio De la Cerda
H. MATAMOROS, TAM.
15 de noviembre de 2013

2. Fierros peña Miguel Angel
Email:miguelnov09@hotmail.com
Cruz Colunga Mario Arturo
Email:mario_crcolunga@hotmail.com
Reyes Torres Jorge Alejandro
Email:Jorge_199315@live.com.mx
Martínez De La Cruz Hermenegildo
Email:golden_electronics80@hotmail.com
Saldivar RodríguezRubén
Email:saldivar-53@hotmail.com
Resumen
Introducción
En esta práctica fueron
implementadosdiferentes
configuraciones de polarizaciones de circuitos con
transistores en este caso fueron el 2N2222 Y el 2N3903
para el primer circuito fue utilizado la configuración de
polarización fija con esta configuración se realizaron
una serie de cálculos y mediciones con el Primer
transistor (2N2222) ,después se utilizó el 2do(2N390)
transistor con la misma configuración y se realizaron
casi los mismos cálculos, eso en la primera parte de la
práctica .Ya par la segunda parte de la práctica se
utilizó el circuito polarizado por emisor pero ahora en
lugar de utilizar el 2N2222 se utilizó 2N3904 primero,
en esta se menciona rediseñar el circuito para mover el
punto de operación y también realizarlo con el otro
modelo de transistor (2N2222).Ya para la tercera parte
de la práctica se usó el circuito polarizado por divisor de
tensión se utilizó ambos transistores haciendo los
cálculos y mediciones con uno y cambiándolo para
realizar las mediciones correspondientes
La polarización por medio de divisor de voltaje
proporciona buena estabilidad del punto Q con un
voltaje de fuente de polaridad única. Es el circuito
de polarización más común.
La polarización del emisor en general proporciona
una buena estabilidad de punto Q pero requiere
voltajes de alimentación tanto positivos como
negativos.
La estabilidad de la configuración de circuito de
polarización de la base es deficiente porque su
punto Q varía ampliamente con Bcd.
Palabras Clave
Configuración, operación, estabilidad,
Objetivos:
· Observar
la estabilidad de las diferentes
configuraciones con dos diferentes modelos de
transistores.
Características Generales
Material y Equipo:
· Multímetro digital
· 2 resistores de 2.2 kΩ a ½ W
· 1 resistor de 27kΩ a ½ W
· 1 resistor de510 Ωa ½ W
· 2 transistores (2N3904 y 2N2222)
· 1resistor de470kΩ
· 1resistor de4.7kΩ
· 1resistor de47Ω
·1resistor de1kΩ
·1resistor de1.5kΩ
· 1Fuente de alimentación deregulada
1

3. Desarrollo
Practica 4
Desarrollo
Practica 5.
I. Circuito de polarización fija
2. Circuito polarizado en emisor.
Arme el circuito que aparece en la figura 1
Arme el siguiente circuito Figura2.Y
cumpla con los requerimientos de
práctica.
Antes de iniciar la práctica determine las
ganancias (β) de cada transistor.
1.
Coloque el transistor 2N2222 en el
circuito y obtenga la corriente de base IB
midiendo el voltaje que cae en la
resistencia
de
base
(470KΩ)
y
dividiéndola entre el valor medido de la
resistencia de base. Mida el voltaje entre
las terminales de colector y emisor del
transistor y utilice la formula IC = (VCC–
VCE)/RC para determinar la corriente
real del colector.
1.
2.
3.
2.
3.
En base a estas dos corrientes determine
la ganancia en corriente directa (βdc) de
cada transistor. Βdc T1 (2N2222):
______________ Βdc T2 (2N3904):
______________
Utilice el transistor 2N2222 y dibuje la
recta de carga del circuito.
4.
5.
4.
Determine el punto de operación Q.
5.
Rediseñe el circuito de la figura 1 de tal
forma que el punto Q de operación quede
colocado en el centro de la recta de
carga. Dibuje el diagrama del circuito
diseñado.
6.
7.
Indique la potencia que se encuentra
disipando el transistor y la potencia
que está proporcionando la fuente de
tensión VCC.
7.
6.
Mida los siguientes valores: VB, VC, VE,
IC, IB, VCE, VCB.
Indique donde se encuentra el punto de
operación.
Rediseñe el circuito para mover el punto
de operación a los siguientesvalores:
VCE = 8V y IC = 3mA aproximadamente.
¿Qué cambios tuvo querealizar en el
circuito?
Mida los siguientes valores en el circuito
rediseñado: VB, VC, VE, IC, IB, VCE,
VCB.
Ahora utilice el transistor 2N2222 y
realice
las
mismas
mediciones.
¿Elcircuito es estable o no? Explique sus
conclusiones.
Incluya el diagrama esquemático del
nuevo circuito.
Indique cual es la potencia que está
disipando cada elemento en el
Circuito.
Tome las siguientes mediciones y
compare y explique las diferencias conlos
valores calculados: VB, VC, IC, IB, VCE,
VCB.
Repita el procedimiento anterior con el
transistor 2N3904.
8.
1

4. Desarrollo
Practica 6.
Ensamble el circuito de la figura 3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Determine el voltaje VCE del circuito.
Realice las mediciones necesarias
ycompare los resultados obtenidos,
explique sus diferencias.
Determine la potencia que está disipando
el transistor e indique si está operando en
forma segura. (para esto tiene que
encontrar la potenciamáxima a disipar
por el transistor en cuestión en su hoja
característica).
Dibuje la recta de carga del circuito e
indique cual es la corriente desaturación
ICsaty el voltaje de corte.
Aumente el valor de IC hasta el valor
calculado como la corriente desaturación
e indique que elementos del circuito se
tuvieron que cambiarpara lograrlo. Mida
los voltajes VBE:____, VCE:_____ y el
voltaje en VCB:_____. ¿En qué región se
encuentra operando el transistor?
Disminuya el valor de IC hasta que el
voltaje en VCE sea igual al voltaje
decorte. Mida los voltajes VBE: ____,
VCE: _____ y el voltaje en VCB: _____.
¿En qué región se encuentra operando el
transistor?
Arme nuevamente el circuito de la figura
3, y mida los valores de IC y VCEpara el
punto Q de operación.
Cambie el transistor por el 2N2222 y
mida nuevamente los valores de IC yVCE
para el nuevo punto Q de operación.
¿Existe mucha diferencia entreambas
mediciones? Anote sus conclusiones.
2

5. Practica 4
Cálculos y mediciones para obtener la Beta del
transistor 2n2222A
(1)
Valor real de R de 470 Ω
465kΩ
VRB=14.3V
Sustituyendo valores en Ec. (1)
(2)
Valor real de RC de 2.7k Ω
2.7k Ω
Voltaje colector-emisor
VCE=0.24v
Voltaje de la fuente
VCC =15v
Sustituyendo valores en Ec. (2)
β=
(3)
Sustituyendo datos en Ec. (3)
β=
=179.17
Cálculos y mediciones para obtener la Beta del
transistor 2n3904
Caída de voltaje en RB
VRB=14.19V
Sustituyendo valores en Ec. (1)
Valor real de RC de 2.7k Ω
2.7k Ω
Voltaje colector-emisor
VCE=1.33v
Voltaje de la fuente
VCC =14.96v
Sustituyendo valores en Ec. (2)
Sustituyendo datos en Ec. (3)
β=
=165.43
Cálculos para graficar recta de carga del transistor
2n2222A Grafica1
VCEcorte= 15.01v
ICSat=
(4)
Sustituyendo valores en Ec. (4)
ICSat=
=5.59mA
3

6. (8)
Rediseño del circuito para mover el punto de
operación
Sustituyendo datos en Ec. (8)
Ubicación del centro de la recta de carga
ICm=2.79mA
VCEm=7.55v
IB=
RB=
(5)
Sustituyendo valores en Ec. (5)
RB=
(9)
Sustituyendo valores en Ec. (9)
Diagrama del circuito rediseñado Figura 4
Administrador (2013-11-15):
f igura 4
Comparando los datos medidos y calculados de la
tabla 1. Se observan algunas diferencias pero la
mayoría son causadas por el uso de datos
aproximados o ideales en los cálculos.
VDD
15V
R1
927.4kΩ
R2
2.7kΩ
Q1
2N2222A
Tabla 1
Dato
VB
VC
IC
IB
VCE
VCB
medido
0.64V
7.41V
2.89mA
15uA
7.41V
-6.31V
Calculado
0.7V
7.548V
2.76mA
15.42uA
7.548V
-6.848V
Potencia disipada por el transistor
PT=VCEIC=(7.55)(2.79mA) = 21.06mW
Potencia suministrada por la fuente
PT =VF(IR+IC) =15.1c(15.57mA+2.79mA)
PT =42.36mW
Mediciones realizadas de VB, VC, IC, IB, VCE, yVCB.
VB=0.64
VC=7.41
VCE=7.41
VCB=6.31
IC=2.89
IB=15µA
Cálculos realizados de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB.
(6)
Sustituyendo datos en la Ec. (6)
(7)
Usando la Ec. (7)
4

7. Potencia disipada por el transistor
PT=VCEIC=(7.48)(2.77mA) = 20.72mW
Potencia suministrada por la fuente
PT =VF(IR+IC) =(14.96)(16.74mA+2.77mA)
PT =41.69mW
Cálculos para graficar recta de carga del transistor
2n3904 figura. Grafica 2
VCEcorte= 14.96v
Sustituyendo valores en Ec. (4)
ICSat=
=5.54mA
Rediseño del circuito para mover el punto de
operación
Ubicación del centro de la recta de carga
ICm=2.77mA
VCEm=7.48v
IB=
Mediciones realizadas de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB.
VB=0.68V
VC=7.17V
VCE=7.18V
VCB=7.64V
IC=2.9mA
IB=17µA
Cálculos realizados de VB, VC, IC, IB, VCE, y VCB.
Sustituyendo datos en la Ec. (6)
Usando la Ec. (7)
Sustituyendo valores en Ec. (5)
RB=
Diagrama del circuito rediseñado Figura 5
Sustituyendo datos en Ec. (8)
f igura 5
VDD
15V
R1
852kΩ
R2
2.7kΩ
Sustituyendo valores en Ec. (9)
Q1
2N2222A
Comparando los datos medidos y calculados de la
tabla 2. Se observan algunas diferencias pero la
mayoría son causadas por el uso de datos
aproximados o ideales en los cálculos ya que los
valores reales y medidos en las resistencias son
5

8. un tanto diferentes.
Tabla 2
Dato
VB
VC
IC
IB
VCE
VCB
medido
0.68V
7.17V
2.9mA
17uA
7.18V
-7.64V
Calculado
0.7V
7.521V
2.77mA
16.74uA
7.521V
-6.821V
Practica 5
Valores medidos de VB, VC, VE, IC, IB, VCE, VCB.
VCC=20.2v
6

9. VB=6.2v
VC=10.5v
VE=6.6v
VCE=3.9v
VCB=2.3v
IC=4.32mA
IB=25µA
VB=4.8v
VC=12.4v
VE=5.1V
VCE=7.4v
VCB=4.6v
IC=3.35mA
IB=20µA
Cálculos para indicar el punto Q de la Grafica3.
(10)
Mediciones realizadas en el circuito reemplazando
el transistor por el 2N2222A
VCC=20.2v
VB=5.2v
VC=11.8v
VE=5.6V
VCE=6.2v
VCB=3.7v
IC=3.74mA
IB=19µA
Dando valores a Ec. (10).
Cálculos realizados para mover el punto de
operación a
y 3mA aproximadamente.
RC= 2.2k
RE=1.49k
β =165.93
RB=505k
VF=20.2v
IC =
IB =
RB
=
–RE
(1+β)
=
=
–
1.49k(1+165.93)
RB = 748k
Se realizó el cambio de la resistencia de base
para mover el punto de operación figura 6.
Valores medidos en el circuito rediseñado
VCC=20v
7

10. f igura 6
VDD
15V
R1
748kΩ
R2
2.7kΩ
Q1
2N2222A
R3
1.5kΩ
El circuito no es estable se notaron variaciones en
las mediciones al hacer el reemplazo.
VF=20v
2
PRB = IB RB =(
PRB = 287.06
2
2
) (748k)
2
PRc = Ic Rc =(3.24mA) (2.2k)
PRc=23.09mW
2
2
PRE = (IB + Ic) RE=(3.24mA+ 19.59 µA) (1.49k)
PRE= 15.83mW
PQ= VCEIC= 8v (3.24mA)
PQ= 25.92mW
8

11. El transistor Opera de forma segura debido a que
la hoja de datos indica un máximo de 625mW a
o
25 C lo cual se encuentra demasiado lejos.
Cálculos para determinar la recta de carga con los
puntos de saturación y corteGrafica 7.
Icsat=
5.625mA
VCEcorte=Vcc=18V
Cálculos para mover el punto de operación a
saturación
RB=0.1βRE =0.1(165.43)(1k)= 16.54K
VBB=ICQ (
) VRL = 5.625mA(
) 0.7v
VBB =4.33V
Practica 6
R1=RB
= (16.54K)(
= 21.72k
Cálculos para determinar el VCE
R2= RB (
) = (16.54K) (
68.8k
IB =
VBB=
Se realizó el cambio de R1 yR2.
Mediciones en region de saturación:
VBE=0.7v
VCE=0.15v
Vcb=0.55v
= 1.66664v
RB =
Cálculos para mover el punto de operación a corte
R1=RB
=16.54k
IC=βIB=(165.43)(5.66µA)= 936.55
VCE= Vcc –Ic(RC+RE)= 18-(936.55
VCE=15V
)(3.2k)
Mediciones
VCE= 14.7v R1 = 46.5k R2 = 4.87k
Los dos valores fueron casi exactos, las
diferencias pudieron ser provocadas por valores
de resistencias.
Cálculos de potencia que disipa el transistor
PTRAN =VCEIC =(936.55 )(15V)= 14.05mW
R2 =RB
Mediciones en región de corte
VBE=0v
VCE=17.9v
Vcb=17.6v
Mediciones del circuito original figura 3
2N3904
Vf=18V
VCE=14.7V
IC=1.04mA
2N22
22
Vf=17
.9V
VCE=1
4.6V
IC=1.0
8mA
En las
dos
medic
iones
casi
son
exact
ament
9

12. e iguales los dos valores, este circuitoes muy
estable.
10

13. Conclusiones
Se Pudo comprobar como dependía
los circuitos de la ganancia de
corriente, el primero de en los fue el
circuito de polarización fija que es la
configuración más dependiente de los
cambios de beta, después realizamos
de la configuración de emisor el cual
llevaba una resistencia en emisor,
que gracias a ello el circuito no
dependía de la corriente de base sino
de la corriente de emisor, y deesta
manera el circuito ya no dependía de
beta, también se hizo un problema de
diseño con la configuración de divisor
de tensión en el cual se modificaba
las resistencias y de esta manera
alcanzar el punto más estable del
circuito.
11