TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR

El transistor es un dispositivo semiconductor, con función amplificadora de señales o en su defecto de conmutación. Este dispositivo posee tres capas de ciertos mateiales denominados N y P. Estos materiales son semiconductores, que poseen ciertas características, el material tipo N es un semiconductor que posee más cagas negativas (electrones) libres en su extensión, mientras que el material tipo P posee más cargas positivas en su extensión. 

Podemos encontrar transistores NPN o PNP 

Fuente: Elaboración propia.

Fuente: Elaboración propia.

Básicamente el funcionamiento de estos dos transistores se diferencia en el flujo de la corriente de emisor. Su representación más común es la siguiente:

Transistor NPN
Fuente:  http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar 

 Transistor con portadores mayoritarios negativos (Electrones).

Transistor PNP
Fuente:  http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar  

Transistor cn portadores mayoriatrios positivos "Huecos.

El transistor consta de tres partes llamadas Emisor (E), Colector (C) y Base (B). Donde  el emisor es la parte dopada (Dopaje es el proceso en donde se adicionan impurezas a un material con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas).; que se comporta como un metal, funciona como emisor de portadores de carga, si es PNP entonces es emisor de portadores de carga positivos y si es NPN es emisor de cargas negativas.

El colector, es la parte más extensa que lo que hace es mover las cargas de su unión con la base, si es un transistor NPN recibe electrones y si es un transistor PNP recibe "Huecos" o cargas positivas. El colector posee un voltaje de polarización inversa que impide el paso de portadores mayoritarios(Dependiendo del tipo de transistor) hacia la base.

Por último la base es la parte que separa al emisor del colector. La unión base-emisor tiene polarización directa y la resistencia del circuito de emisor es muy baja, mientras que la unión base-colector tiene una polarización inversa y la resistencia del circuito de colector es muy alta.

Para ver el funcionamiento del transistor PNP tenemos lo siguiente:

Funcionamiento PNP
Fuente: Elaboración propia.

Si tomamos a  el transistor como un solo nodo tenemos que:

Ie = Ic + Ib

cuando nos encontramos trabajando con CD se tiene una relación de ganancia o amplificación, que se trata de una relación entre la corriente de colector y la corriente de base.

β = Ic / Ib.

DIODO ZENER

Resumen: En este documento se desarrollará un trabajo con diodos zener, en el cual se tomaron diferentes datos como lo fueron los voltajes en el diodo, con una variación en la fuente de voltaje que estaba conectada a una resistencia en serie con el diodo  zener.

1.    OBJETIVOS:

·         Realizar el respectivo montaje de los circuitos propuestos.

·         Realizar la medición de voltaje en el diodo

·         Tomar los datos obtenidos a partir de la variación de la fuente de voltaje de los circuitos.

·         Diseñar un circuito regulador de tensión.

·         Comprobar teóricamente los datos obtenidos durante la práctica.

2.    MARCO TEÓRICO:

Existe un tipo especial de diodo que está constituido para que tome ventaja del punto de ruptura dieléctrica, para entregar en forma segura, fuentes de voltaje. Estos diodos se conocen como diodos Zener y son utilizados como reguladores de voltaje.

En el caso de este diodo su funcionamiento está marcado por la polarización inversa donde cuando alcanza su voltaje de polarización este voltaje en el diodo se mantiene constante, en el valor de fabricación que tenga  referenciado el diodo. De lo contrario el diodo si se polariza directamente, su funcionamiento es el de un diodo común, es decir, funciona como una fuente de 0.7 voltios.

La corriente en un diodo zener está relacionada con la cantidad de potencia a la cual se ha diseñado y se calcula como

La corriente en el diodo zener se presenta en una gráfica a continuación.

Figura N°1 : Corriente diodo zener

Fuente: http://www.lp.com.uy/foros/topic/97387-contr-de-fanes/page__st__45

 PRÁCTICA:

Durante la práctica conectamos un circuito donde se requería de una resistencia de 500Ω aproximadamente, aquí se utilizaron dos resistencia de 1K Ω en una conexión en paralelo y al tomar la medición con el multímetro de la resistencia equivalente se obtuvo 502.3 Ω

Figura N°2: Primer montaje con fuente variable de 0 a 20V.

Fuente: Elaboración propia con Multisim 11.0

Se comenzó a variar V1 de 0V a 20V obteniendo los siguientes datos:

V1(V)	VAB(V)	Iz(mA)	Rz(KΩ)
0	0	0	0
1	1.07	0	0
2	1.99	0	0
3	3.00	0	0
4	4.08	0	0
5	5.06	0	0
6	6.07	0	0
7	6.83	0.41	16.66
8	6.86	2.21	3.10
9	6.88	4,14	1.56
10	6.90	6.06	1.14
11	6.92	7.09	0.98
12	6.94	9.91	0.7
13	6.96	11.85	0.58
14	6.97	13.74	0.507
15	6.99	15.53	0.45
16	7.01	17.52	0.4
17	7.02	19.44	0.36
18	7.04	21.36	0.33
19	7.06	23.37	0.302
20	7.08	25.15	0.281

Tabla N°1: Voltajes y corriente en el diodo Zener (Figura N°1) con V1 variando de 0 a 20V.

Fuente: Elaboración propia.

Por lo visto en esta tabla el diodo tenía un voltaje Zener de 7V.

En el segundo montaje se invirtió la polarización del diodo como se muestra a continuación.

Figura N°3: Segundo montaje con fuente variable de 0 a 20V.

Fuente: Elaboración propia con Multisim 11.0

De este circuito se obtuvo la siguiente tabla de datos.

V4(V)	VAB(mV)	IZ(mA)	Rz(Ω)
0	0	0	0
1	696	0.00632	110126.6
2	753	2.43	309.87
3	784	4.37	179.4
4	765	6.38	119.90
5	842	8.35	100.84
6	875	11.03	79.33
7	886	12.42	71.33
8	906	14.09	64.30
9	933	15.98	58.38
10	947	17.96	52.73
11	983	19.79	49.67
12	1.01V	22.03	45.85
13	1.04V	23.53	44.20
14	1.07V	24.96	42.87
15	1.087V	27.92	39.07
16	1.093V	29.79	36.69
17	1.096V	30.97	35.40
18	1.1V	32.89	33.45
19	1.13V	35.91	31.48
20	1.15V	38.03	30.24

3.    ANÁLISIS TEÓRICO

Después de verificar que teóricamente los datos todos en la práctica se asemejan a los resultados teóricos, encontramos las curvas de cada uno de los circuitos en donde se relacionan el voltaje y la corriente.

Estas tablas se muestran a continuación.

Gráfica N°1. Voltaje-corriente diodo zener polarizado inversamente

.

La gráfica del segundo circuito es:

Gráfica N°2: Voltaje-corriente diodo zener polarizado directamente.

Se nos pedía realizar el diseño de un circuito que mantuviera una variación de tensión de fuente de 15 a 20 voltios y una corriente en la carga de 1 a 10mA. El circuito se muestra a continuación:

Figura N°3 Diseño de circuito 3.

Fuente: Elaboración propia.

Donde se tiene que

4.    REFERENCIAS

Boylestad L., “Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos”, (2003), Pearson Educación.

Harper G., “Fundamentos de electricidad”, (1994), Editorial Limusa.

Schuler Ch., “Electrónica, Principios y Aplicaciones”, (1994), España.