10Experimento de laboratorio

Estabilizaci6n de la polarizacion,

Objetivos del experilnento

A. Determinar 105efectos de la temperatura enla corriente de fuga del colector para untransistor de germanio. .

B. Determinar los efectos de Ia temperatura enIa corriente de fuga de colector para untransistor de silicio.

C. Mostrar 105efectos de Ia temperatura en lacorriente directa de colector en un circuitoamplificador de emisor comUn.

D. Mostrar la importancia de 105 metodosapropiados de polarizacion en un amplifi-cador de emisor comUn.

Conceptos bisicos

1. Las corrientes del transistor tienden a au-mentar con la,temperatura.

2. La corriente leBo de fuga d~1colector seduplica af.roximadamente con cada aumen-to de 10 C en la temperatura para los tran-sistores de germanio.

3. La corriente leBO de fuga del colector Ieduplica aproJ;.imadamente concada aumen.to de 6°C en la temperatura para los transis-tores de silic£o.

....

4. Cada transistor tiene una disipaci6n de po-tencia maxima.

5. Cada transistor tiene una clasificaci6n de

temperatura maxima de union 0 de encap-suIado.

Informacion preliminar ,Como semiconductor, el transistor es un disposi-tivo sensible al calor. Un cambio en la temperatu-ra ambiente puede tener un. efecto adveno en laoperacion de un transistor, haciendo que cambienICBO (corricnte de fuga de colector a base) yVBE (voltaje de base a emisor). Todo cambio enla corriente de base, provodado por cualquiera delos mencionados, se amplifica por la ganancia If(beta) del transistor. Ad, 105cambios en la tempe-ratura p,ueden provocar cambios relativamentegrandes en la corriente del colector, haciendo queel transistor sea inestabJe. Si se permite que lacorriente del colector aumente con la tempera-tura, puede ocurrir una fuga, en que la mayorcorriente de colector provoque mayor aumentoen la corriente de fuga debido al aumento en lapotencia disipada (calor); la mayor corriente pro-voca un mayor aumento en !as corrientel de fugay de colector, hasta que el transistor Ie destruy~ asl mismo.

I

I

II

1

-- -

-vcc

Estabilizacion de ia polarizacion

R,

+

C2

~

0C1

~

0

ENTRADA SALIDA

lit RI

Fig. 28-1Para contrarrestar el aum~nto cumulativo de co-mente debido a una elevacion en la temperatura(fuga termica), se utilizan circuitos de retroali-mentaci6n degerlerativa, que tambien se ccnocencomo circuitos de estabilizacion de polarizacion.En la fig. 28-1 se muestra uno de los que se usancon mas frecuencia para estabilizacion de polari-zacion. Debera reconocer el circuito amplificadorde emisor comim usado en el experimento ante-rior ,de laboratorio. La resistencia RL es la resls-tencia de carga del colector, y 10s capacitores C1y C2 son de acoplamiento. Las resistencias R1 yR2 forman un divisor de voltajes y tharcan el nivelde voltaje fijo de polarizacion. Usted ya sabe quela corriente del emisor es la suma de las corrientesde base y de colector (IE = IB + Ie>. El flujo dela corriente de emisor a traves de RE desarrollauna disminucion de voltaje a traves de RE queopone la polarizacion fija en la base. De esa mane-ra, cualquier aumento en la corriente ~el colector,debido a cambios de temperatura, mueve el volta-je en el emisor, 10 que mantiene la c(jrriente delcolector relativamente constante.

EI factor de estabilidad S es la medida de estabili-dad de polarizacion para un amplificador de tran-sistor. Asimismo es la relacion del cambio en la

corriente Ic del colector al cambio en ta corrientede fuga ICBO (Mc/McBO). Este niunero variaentre uno y fj para cualquier transistor dado. Con-forme sea menor el niunero, mayor sera la esta-bilidad. Otra forma deaproximar el factor deestabiIidad S es sumando uno a la relacion de laresistencia del circuito emisor a la resistencia delcircuito de entrada extema. En este caso, S = (R1II R2)/RE' ya que (R1 U'R2) -:s casi igual a laresistencia de etttrada del circuito. Siemprese de-be de tener en cuenta el factor S de estabilidadcuando se operen los circuitos de transistores atemperaturas variables. Un buen factor de estabi-lidad es S = 100 menor.

Equipo y materiales.

Fuente de energia 0-6 Ved, 10mA

-- ---

Fuente de energia 6.3 Vea, 150mAmiliamperimetro O-lOmAedVTVMDispositivo de capacitaci6n en electronic a

Q1 - Transistor NPN 2N1302 (degermanio)

Q2 - Transistor NPN 2N2219A (desilicio)

R1 - 6.8kO, 1WR2' - 470, 1WR3 - 1.5kO, 1W .R4 - Potenei6metro de 500kO,

1/2 W;tablero M de eomponentesR5 - 1kO, lW .R6 - 270n, lWTablero universal K para experimentos

~

Pr6cedimiento del experimento

Objetivo A. Detenninar los efectos de la tempera-tura en la corriente de fuga del colector para untransistor de germanio.

0 1. a) Examine el circuito de prueba de co-rriente de fuga del ttansistor mostrado en la fig.28-2. Note, que el emisor del transistor Q1 NPNde germanio esta abierto (no esta conectado)cuando se hacen mediciones de Ic Bo. La unionde colector a base de Q1 esta polarizada inversa-mente para la operacion normal del transistor.Toda corriente de fuga de colector a base es indi-cada por el microamperimetro en serle con la ba-se. R1 solo se incluye como dispositivo de pro-teccion, y limita la corriente a un valor seguro.

+6Vcd

ELECT"O.-NICAVTVM

CIRCUITOCALEFACTOR

Fig; 28-2

0 b) Conecte el circuito como se muestra.Fije el V1VM en la £unclon de amperimetro, en elrango de 151tAcd. No conecte todavia la resisten-ciaR2 de 470.0 c) Ajuste la ,fuente de energia a 6Vcd ymida la corriente de fuga del colector a tempera-tura ambiente.

ICBO - ItA ed 51

Q1 C

8 f?'<. - R2

- - 470Ullca

E

- ......./

Estabilizadon de la polarizacion

0 d) ~aje el vo~taje a cero.

0 e) Anote su valor rnediode ICBO en latabla 28-1 bajo Ql y en la hilera marcada TIEM-pO= O.0 f) Conecte R2, la res~stencia de 47n, 1W~a traves de la fuente de energ{a de 6.3Vca comose muestra en la fig. 28-2. Use un par de puntasflexibles de puente para haeer suceonexion. R2s6lo se usa como dispositivo de !=alentamien to.Deje que la resistencia se ealiente durante apro-ximadamente dos minu~os. No la toque, se puedequemar.0 g) Ajuste lei fuente de energla de cd a6Vcd y cuidadosamente coloque el cuerpo de R2contra el encapsulado de Q1.0 h) Mida y anote en la tabla 28-1 el valorde Ic BO a cada intervalo especifieado.0 i) Baje todos los!voltajes a cero y q,uite elcuerpo de R2 de Q1. -

I CBO (EN MlCROA~ERES)

'i

Tabla 28-1

0 j) Indique 'IiIc b 0 pan ~I tr'Ulsistor Q1 degermanio aumenta con la temperatur~

Objetivo B. Oeterminar 105 cfect05 de la tempe-ratura en la corriente de fuga de colectorpara untransistor de silicio. ~

0 2. a) S~stituya et transistor Q1 de germaniopor el Q2 de silicio.

0 b) Ajuste la fuente de energ{a a 6Vcd ymida la corriente de fuga del colector a tempera-tura ambiente.

52 ICBO ='1"""'- IJAcd

~

0 c) Repita los pasos (f) a (i) del procedi-miento 1'0 anotando sus mediciones en ia tabla.28-1 bajo Q2.0 \ d) lndique si IC B 0 para el transistor Q2d~ silicio aumenta con la temperatura' um._---

0 e) lC\iaI transistor, el de germanio 0 el desilicio, tiene menos eorriente de fuga a mayorestemperaturas? u_---

Objetivo C. Mostfa!' 105efect05 de la temperaturaen la corriente de colector ~recta, en un circuitoampIificador de emisor com..m.

114IiOOK

Vcc - 8Vcd+

O-IOmAcd

RIUK

FUERAIOENTRO

v 'ELECTRONICA I

.YriM l.Fig, 28-3 i

i

III

I

0-

0 3.a) Examine el circuito amplificador decmisor comun mostrado en la fig. 28-3. Note queQl cs un transistor NPN de germanlo y que no seusa resistencia de emisor. EI miliamperlmctro enserle con la resistencia de carga R3 de colectormide la corriente de colector Ic' EI VTVMmideel voltaJe VB de.base. Ya que no hay resis~enciade: emisor, a VB tambien se puede llamar VBE(voltajede base'a emisor).0 b) Conecte el circuito mostrado. Fije elVTVM en la £uncion de CD en el rango de 0.5Vcd.0 c) Ajuste V para 6Vcd.0 "d)Ajuste R~ para dar una corriente de co-~ector de2mAcd. Algunos transistores 2N1302tienm una p alta, por lo que es posible que no seobtmga 2mAcd de corriente de coleetor. En esecaso, ~jrese Vee acero,'Y sustitu)'a la resistenciaRl d, 6.8kn por unaresistmcia de 4?Okn.0 e) Mida yanote en la tabla'28-2 el valorde VB. bajo la columna RE = on.e f) Use R2 como un ~spositivo calefactor(como en IDs procedimicntos anterlores) y cuida-dos~ente col6quela contra el encapsulado de(21. '

0 g) Mida y registre en la tabia 28-2 los va-lores de VBE e Ie en cada intervalo especificado.

TIEMPO Ql (DE Q2(MiNUTOS) GERMANIO) (DE SIUCIO)

0

1h

1

I1f.z II

2

1I

I

I

I

i

III

Estabilizacion de la polarizacion

Tabla 28-2

I

i

jIIi!

D h)' Baje t.)dos los voltajes a cero.D i) Indique si la corriente del colectoraumento con la temperatura n m------

D j) Indique si los voltajes de base a emisordisminuyeron con la temperatura m n_----

Objetivo D. Mostrar la importancia de los meto-dos apropiados de polarizacion para un amplifi-cador de emisor comOn.

D 4. a) Examine el circuito amplificador esta-bilizado de emisor comUn mostrado en la fig.28-4. Note que el voltaje de polarizacion de baseahora esta fijo por el circuito divisor de voltajesque consiste en Rl y R5. Se agreg6 la resistenciaR6 de emisor para estabilizar aim mas el circuito.Db) Cambie su circuito al mostrado en lafig. 28-4.D c) Ajuste Vee a 6Vcd.D d) Mida y anote en la tabla 28-210s valoresde VB e Ie en la tabla 28-2, bajo la columna RE =2700.De) Use R2 como dispositivo calefactor co-mo en el procedimiento 3 (f).D f) Mida y anote los valores de VB eIc enlatabla 28-2, en cada intervalo especificado.

D g) Baje los voltajes a cero.D h) Indique si la corriente de colectoraumento con la temperatura.

D i) iCambio el voltaje VB de base con latemperatura? .----------------..---

Vcc- eVed+

R'UK

FUERA

DENTRORI,It

Fig. 28-4

D j) Calcule eI factor S de estabilidad paraeste circuito amplificador.

s = R5/R6

... - -..

-'.'''''''''''''-'-''''.- S = .. .n. --........j

NOTA: Aunque ambos transistores escin empa-cados. e~ los Qlismos encapsulados TO-5, la espe-cificacion de temperatura maxima de union parael transistor 2N2219A de silice es de 200°C, entanto que el transistor 2N 1302 de germanio soloesta clasificado para 85° C. La clasificacion denWrlma disipacion de potencia para el 2N2219Aes de 0.8 watt, en tanto que la dasificacion parae12N1302 solo es de 0.15 watt.

Resumen

En este experimento de laboratorio .se midieronlas corrientes de fuga de. colector en transistoresde gcrmanio y de silicio a temperatura ambiente.Luego se aumento la temperatura del encapsuladode cada uno y se nota que la corriente de fuga deltransistor de germanio aumenta considerable-mente, en tanto que la corriente de fuga del traii-sistor de silicio permanece muy pequeiia. Final-mente, usando dos distintos circuitos amplifica-dores de emisor comUn distintos, se aprendio que

,un transistor polarizado por un circuito divisor devoltaje, y con una resistencia de eQlisor es muchomas estable que un transistor polarizado solo porresistencia de base.

53

RE = 00 RE =2700

TlEMPO Ie VB Ie VB(MINUTOS) mA V mA V

0 2

1

Hi

2