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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE MINAS DEPARTAMENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y AUTOMÁTICA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA II PRÁCTICA 1 – DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES BASADOS EN UNIÓN PN 1 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN En el desarrollo de ésta práctica de laboratorio, se realizará un reconocimiento experimental de las características de los diodos de dispositivos semiconductores basados en unión PN, es decir los diodos y transistores de unión bipolar o BJT en inglés. Para ello se realizará el montaje de un experimento a partir del cual se podrán observar las curvas características de los transistores. Además se realizará como complemento y aplicación de los diodos, el diseño e implementación de una fuente DC regulada a partir de la rectificación de una señal AC y la regulación usando diodo zenner. OBJETIVOS OBJETIVOS OBJETIVOS OBJETIVOS Identificar experimentalmente las curvas características de los transistores y determinar sus parámetros experimentales básicos. Identificar los tipos de diodos y sus características comerciales principales. Diseñar e implementar fuentes DC no reguladas. Encontrar parámetros de diseño para la implementación de Fuentes DC reguladas. 1.1 1.1 1.1 1.1 ANTECEDENTES ANTECEDENTES ANTECEDENTES ANTECEDENTES 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 EL DIODO EL DIODO EL DIODO EL DIODO Un diodo es un dispositivo semiconductor que idealmente permite la conducción de corriente en una sola dirección, es decir presenta una muy alta resistencia de conducción en una dirección y otra muy baja en la otra. Un diodo ideal por lo tanto permite la conducción cuando el voltaje en el ánodo es más positivo que el del cátodo y se comporta como un cortocircuito es decir voltaje cero y corriente infinita (La corriente realmente dependerá de los elementos externos conectados al diodo). Sin embargo dadas las características físicas de los materiales semiconductores, estas características ideales tienen cambios considerables como se pueden observar en la gráfica de la Ilustración 1 donde se observa la relación entre el voltaje y la corriente de diodo. Región de Ruptura Región Inversa Región Directa Id Vtd Vd Vzk Iz(min) Vd(max) Izk Iz(max) Vz Voltaje de diodo pequeño, Corriente Grande. Voltaje de diodo inverso grande, Corriente pequeña(aprox.-Is) Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 1. Curva Característica Diodo. Curva Característica Diodo. Curva Característica Diodo. Curva Característica Diodo.

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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA II

PRÁCTICA 1 – DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES BASADOS EN UNIÓN PN

1

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN En el desarrollo de ésta práctica de laboratorio, se realizará un reconocimiento experimental de las características de los diodos de dispositivos semiconductores basados en unión PN, es decir los diodos y transistores de unión bipolar o BJT en inglés. Para ello se realizará el montaje de un experimento a partir del cual se podrán observar las curvas características de los transistores. Además se realizará como complemento y aplicación de los diodos, el diseño e implementación de una fuente DC regulada a partir de la rectificación de una señal AC y la regulación usando diodo zenner. OBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOS

• Identificar experimentalmente las curvas características de los transistores y determinar sus parámetros experimentales básicos.

• Identificar los tipos de diodos y sus características comerciales principales. • Diseñar e implementar fuentes DC no reguladas. • Encontrar parámetros de diseño para la implementación de Fuentes DC reguladas.

1.11.11.11.1 ANTECEDENTESANTECEDENTESANTECEDENTESANTECEDENTES

1.1.11.1.11.1.11.1.1 EL DIODOEL DIODOEL DIODOEL DIODO Un diodo es un dispositivo semiconductor que idealmente permite la conducción de corriente en una sola dirección, es decir presenta una muy alta resistencia de conducción en una dirección y otra muy baja en la otra. Un diodo ideal por lo tanto permite la conducción cuando el voltaje en el ánodo es más positivo que el del cátodo y se comporta como un cortocircuito es decir voltaje cero y corriente infinita (La corriente realmente dependerá de los elementos externos conectados al diodo). Sin embargo dadas las características físicas de los materiales semiconductores, estas características ideales tienen cambios considerables como se pueden observar en la gráfica de la Ilustración 1 donde se observa la relación entre el voltaje y la corriente de diodo.

Reg

ión

de R

uptu

ra

Reg

ión

Inve

rsa

Reg

ión

Dire

cta

Id

Vtd Vd

Vzk

Iz(min)

Vd(max)

Izk

Iz(max)

Vz

Voltaje de diodo pequeño, Corriente Grande.

Voltaje de diodo inverso grande, Corriente pequeña(aprox.-Is)

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 1111.... Curva Característica Diodo.Curva Característica Diodo.Curva Característica Diodo.Curva Característica Diodo.

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La ecuación que mejor relaciona el comportamiento del diodo está dada el Shockley el cual consiste en una ecuación que relaciona la corriente 78 con el voltaje de diodo 98 , es una ecuación basada en los modelos de semiconductor de la juntura pn y está dada por la ecuación (1)

78 : ;< =>?@

ABC D 1E (1)(1)(1)(1)

Dónde: • 78 Corriente que circula por el diodo en Amperios • 98 Voltaje de Diodo. • ;< Corriente de Fuga o de saturación Inversa típicamente entre 10HIJ K ;< K 10HLMNO • P Coeficiente de emisión o factor de linealidad (empírica)1 Q P Q 2 depende del material con el que

esté construido el diodo. Para diodos de germanio típicamente P S 1, para el de silicio 1.1 Q P Q 1.8. Siendo un valor típico P S 2

• UV Es el voltaje térmico, UV : WVXY a partir de ésta relación se puede observar que el comportamiento

del diodo cambia con la temperatura. A una temperatura ambiente típica de 25º C UV S 25.8 \U o Constante de Boltzman] : 1.3806`10Habc/°f o ghTemperatura en grados Kelvin gh : 273 k glmn<op< o q : 1.6022`10HIrs

A partir de la curva característica de diodo (Ver figura 2). Se pueden identificar 3 zonas de acuerdo con su voltaje de polarización:

• Zona de polarización directa:Zona de polarización directa:Zona de polarización directa:Zona de polarización directa: es cuando el voltaje en el diodo es positivo 98 u 0. Sin embargo la corriente de diodo ;8 es pequeña y se considera que el diodo no está en conducción hasta un voltaje 98 u Uvw donde Uvw es el voltaje umbral, de activación o de encendido a partir del cual se considera la conducción de corriente del diodo y la ecuación 1 se puede aproximar a: ;8 : ;x>

?@ABC (Uvw S 0.7U

típicamente.) • Zonda de polarización inversa:Zonda de polarización inversa:Zonda de polarización inversa:Zonda de polarización inversa: Es cuando el voltaje en el diodo es negativo98 u 0 y la corriente de

diodo es muy pequeña. Tomando como referencia la ecuación (1) 78 : ;< =>y?@ABC D 1E S ;< dado que la

expresión anterior decae rápidamente hasta considerarse despreciable respecto a ;< • Zona de Ruptura:Zona de Ruptura:Zona de Ruptura:Zona de Ruptura: Es cuando el voltaje de polarización inversa es tan grande (típicamente mayor que

100 V) que la corriente del diodo comienza de nuevo a incrementar. Ésta región no está modelada por la ecuación (1) y no siempre implica que el diodo se destruya a menos que el voltaje o la corriente sean tales que superen la potencia máxima {8 : 9878 que puede disipar el diodo.

1.1.21.1.21.1.21.1.2 RECTIFICACIÓN Y FILTRADO:RECTIFICACIÓN Y FILTRADO:RECTIFICACIÓN Y FILTRADO:RECTIFICACIÓN Y FILTRADO: La rectificación de señales AC es una de las principales aplicaciones de los diodos, ésta consiste en obtener una señal a partir de la cual mediante un filtrado posterior, permita obtener una señal DC, es decir son conocidos como convertidores AC/DC. Esto es debido a la característica de conducción unidireccional de los diodos, permitiendo el paso o el rechazo de flujo de corriente de pendiendo de la polarización o el semi-ciclo en que se encuentre la señal.

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Se caracterizan de acuerdo al tipo de rectificación realizada, es decir de los semi-ciclos aceptados o rechazados, o también de la cantidad de fases que se tengan en cuenta para la rectificación. Un aspecto importante en los modos de conducción del diodo consiste en la caída de potencial presente debido al voltaje de conducción necesario por el diodo

Vp

-Vp

Vp-VdVr

T

∆T

TIEMPO

VO

LTA

JE

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 2222.... Rizado en un Rectificador de Media OndaRizado en un Rectificador de Media OndaRizado en un Rectificador de Media OndaRizado en un Rectificador de Media Onda....

1.1.31.1.31.1.31.1.3 DIODO ZENER:DIODO ZENER:DIODO ZENER:DIODO ZENER:

Es un diodo que está diseñado para trabajar en polarización inversa y más específicamente en zona de ruptura. Su aplicación más común es la de regulador de voltaje o para obtener voltajes de referencia fijos. Para ello, observando la gráfica de la Ilustración 1, se debe sostener una corriente mínima para que el diodo entre en ruptura, sin embargo se debe garantizar que la corriente del diodo no supere la potencia máxima disipada.

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 3333.... Rectificador Con ZennerRectificador Con ZennerRectificador Con ZennerRectificador Con Zenner....

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El circuito de la Ilustración 3 corresponde a un modelo de regulador DC usando un diodo zener (observe que se polariza inversamente) donde la resistencia Rs, limitará la corriente manejada por el diodo zener y debe ser elegida de tal forma que se garantice el funcionamiento del zener en región de ruptura. Para ello se deben tener en cuenta las variaciones en la fuente DC de entrada (Vi=Vs) (Ux(�o�) – U<(���)) y en la corriente de la carga (;�(�o�);�(���)) Así como las características del Diodo indicadas en la Tabla 6.

Para determinar la resistencia Rs se tienen en cuenta los siguientes “peores casos” respecto a las variaciones de voltaje y corriente:

• Se excederá la corriente de zener mínima ;�(�o�) en la que el diodo entra en corte cuando U< = Ux(�o�)

y ;� = ;�(���). Entonces �x =��(��A)H���������(��A)�

��(��A)���(���) (2)

• No se excederá la corriente la corriente máxima del zener;�(���) cuando U< = Ux(���) y ;� = ;�(�o�).

Entonces �x =��(���)H���������(���)�

��(���)���(��A) (3)

Dado lo anterior para el diseño de un circuito dado ;�(�o�) se debe:

• Determinar U�� = U� D ��;� • Obtener la corriente máxima a partir de la potencia máxima disipada: ;�(���) = {�/U�

• Obtener las Rs con la condición de no exceder la corriente máxima de zener usando la ecuación (3). ;�(�o�) puede ser ;�(�o�) = ;�hó bajo el criterio empírico ;�(�o�) = 0.1;�(���)

• Determinar la potencia máxima disipada por la resistencia Rs{��en el peor de los casos con

{�� = U<(���)a /�<.

• Determinar la corriente máxima de carga a partir de la ecuación (2): ;�(���) =��(��A)H���������(��A)�

��D

;�(�o�)

1.1.41.1.41.1.41.1.4 DIODOS CODIODOS CODIODOS CODIODOS COMERCIALESMERCIALESMERCIALESMERCIALES

En el mercado existe una gran familia de diodos cuyas características dependerán de la aplicación y del diseño en el cual éste dispositivo hará parte. Se puede encontrar una gran variedad de empaquetados todos dependiendo de las características de potencia de los mismos así como variedad en colores y formas como se observa en la Figura 4. No existe una concesión estándar que permita determinar el tipo de diodo con observar el empaquetado. La mayoría de estos tienen impreso en el contorno de su cuerpo un código de números y letras que permitirá establecer con la ayuda de un manual o bases de datos de hojas de datos (Datasheets) del fabricante el tipo y las características del mismo y el orden de sus conectores.

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A

A

A C

C

C

C

AC

A C AC

A

C

A

C

CC

A

A

A

LED SMD

Diodos Montaje en Circuito Impreso Hueco .

Diodos Montaje Superficial

Diodos Capacidad Industrial .

IlustraciIlustraciIlustraciIlustración ón ón ón 4444.... Diodos ComercialesDiodos ComercialesDiodos ComercialesDiodos Comerciales....

Para identificar el ánodo y el cátodo de los diodos, algo común es encontrarlos por inspección visual del dispositivo, ya que el cátodo se representa por una franja de otro color al del cuerpo del diodo en uno de sus extremos (ver Ilustración 4) o mediante alguna muesca o chaflán. Sin embargo con la ayuda del multímetro se puede hacer una identificación de éstos pines.

Diodo

- +

1 2

Si 1 es el ánodo y 2 el Cátodo: R muy grande ó indicador OL en el multímetro.Si 1 es el cátodo y 2 el ánodo Resistencia Baja ó Voltaje de activación del multímetro

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 5555. Prueba de diodos.. Prueba de diodos.. Prueba de diodos.. Prueba de diodos.

Para identificar los pines del diodo usando el multímetro, lo más genérico es usar el modo de medida de resistencia de este equipo (básicamente un multímetro aplica una señal de voltaje a la resistencia para establecer su valor). Para ello mida la resistencia entre ambos pines, si éste está polarizado inversamente se marcará una resistencia muy grande, al invertir las sondas la resistencia tendrá un valor pequeño (típicamente inferior a 100Ω) y de esta forma el cátodo corresponderá al pin con la sonda negativa. Algunos multímetros tienen prueba de diodos, en este caso, si la polarización es directa, el multímetro marcará el voltaje de activación del diodo en caso contrario mostrará una indicación de fuera de límite (OL típicamente.)

Tabla Tabla Tabla Tabla 1111.... Símbolos Esquemáticos De Los DiodosSímbolos Esquemáticos De Los DiodosSímbolos Esquemáticos De Los DiodosSímbolos Esquemáticos De Los Diodos....

Diodo Símbolo esquemático

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Rectificador o diodo de Alta frecuencia

Diodo Zener

Diodo Emisor de Luz (LED)

Fotodiodo

Diodo Tunel

Diodo Schottky

La Tabla 1 muestra algunos de los símbolos con los que se representa típicamente a los diodos en las representaciones esquemáticas de los circuitos que las contienen, donde típicamente se hace referencia a ellos con la letra D (mayúscula).

Todos los Diodos comerciales tienen sus hojas de datos técnicos o especificaciones conocidas en inglés como Datasheets. Las Tabla 2 y Tabla 3 muestran los parámetros más relevantes a la hora de seleccionar un diodo rectificador o un diodo zener.

Tabla Tabla Tabla Tabla 2222.... Datos Técnicos de los Diodos RectificadoresDatos Técnicos de los Diodos RectificadoresDatos Técnicos de los Diodos RectificadoresDatos Técnicos de los Diodos Rectificadores....

Parámetro Parámetro (Inglés) Símbolo Unidades

Ejemplo 1n4004

Voltaje pico Inverso Maximum Recurrent Peak Reverse Voltage U��� V 400 Corrientepromedio maximarectificada.

Maximum Average Forward Rectified Current

; (¡�) A 1

Caida de voltajepromedio

Maximum FullDCycle Average Forward Voltage Drop

U (¡�) ó U8 V 0.8

Caida de voltaje maxima. (con ;  : 1N yg¢ :25ºs)

Maximum Instantaneous Forward Voltage Drop U  V 1.1

Corriente Inversa Máxima

Maximum Reverse Current ;� ó ;x £N 10 – 50

Pontencia Máxima disipada DC

Maximum Dissipated Power {8 : U (¡¤); (¡�) ¥ 0.8*

Temperatura de operación y almacenamiento.

Operating and Storage Junction Temperature Range

g¢ ºC -65 - +175

* Este valor no es entregado directamente por el datasheet del diodo 1n4004 sin embargo puede ser estimado por U (¡¤); (¡�)

Tabla Tabla Tabla Tabla 3333.... Datos Técnicos Diodos ZenerDatos Técnicos Diodos ZenerDatos Técnicos Diodos ZenerDatos Técnicos Diodos Zener....

Parámetro Parámetro (Inglés) Símbolo Unidades Ejemplo 1n4733

Voltaje Zenner nominal Zener Voltage Range U� ó U��§� V 5.1 Corriente Zener de prueba

Corriente a la que se da Vz ;�V mA 49

Disipación de potencia Power Dissipation {8 W 1 CorrienteMáxima Maximum regulator current ;�� : {8/Uª mA 196* Impedancia de Zener Maximum Zener Impedance «�V ó ¬� Ω 7 Corriente de Rodilla Knee Current ;�W mA 1

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Temperature de operacion y almacenamiento

Operating and Storage Junction Temperature Range

g¢ ºC -65 - +200

*Algunos Datasheet no entregan este dato directamente pero puede ser calculado a partir de {8­ U�

1.2 LOS TRANSISTORES DE1.2 LOS TRANSISTORES DE1.2 LOS TRANSISTORES DE1.2 LOS TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLARUNIÓN BIPOLARUNIÓN BIPOLARUNIÓN BIPOLAR

Un transistor es un dispositivo semiconductor de tres terminales, que dependiendo de la polarización de dos de sus terminales permite controlar la corriente que pasa por el tercer terminal, es decir se puede asociar su funcionamiento análogamente al de una fuente controlada que es concepto fundamental para el diseño de amplificadores. También en modo extremo permite que la corriente del tercer terminal cambie de un valor cero a uno muy grande permitiendo que el dispositivo actúe como interruptor, lo cual es la base fundamental para el diseño de dispositivos lógicos.

El transistor bipolar BJT (Bipolar Junction Transistor) consta de dos uniones pn construidas de manera especial y unidas en serie “espalda por espalda” de tal manera que ambas comparten una misma región

dopada tipo n o p la cual se denomina la base del transistor,

de acuerdo con lo anterior la corriente conducida por el transistor es debida al movimiento de electrones y huecos (Bipolar) y sus modos de operación dependerán de las polarizaciones de cada una de sus junturas.

npn CE

B

pnp CE

B

NPN

Veb

Vbc

IcIe

Ib

EB

C

Veb

Vbc

IcIe

Ib

E

BC

PNP

Juntura BCJuntura BE

Huecos Electrones

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 6666.... Estructura y Polarización del Transistor BJT.Estructura y Polarización del Transistor BJT.Estructura y Polarización del Transistor BJT.Estructura y Polarización del Transistor BJT.

La ilustración 5 muestra una estructura general del transistor Bipolar, donde de acuerdo al orden de los materiales dopados en sus junturas se podrán distinguir dos tipos de transistores bipolares: el NPN y el PNP

La operación de un transistor de unión BJT se divide en tres zonas o regiones:

• -Región de corte: En esta región el transistor está desactivado, pues no hay conducción de corriente. Esto ocasiona que haya una gran caída de potencial entre las terminales C y E que componen el puerto o malla de salida.

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• -Región de saturación: En esta región existe conducción de corriente, es una zona con bajo consumo de potencia, pues la caída de voltaje provocada por el dispositivo es muy pequeña. La magnitud de la

corriente CI depende exclusivamente del circuito externo.

• -Región lineal: En esta región es donde opera normalmente el transistor pues es donde las aplicaciones de amplificación tiene lugar.

En la siguiente figura se muestra el comportamiento de la corriente de colector en función del voltaje colector-emisor, y se muestra claramente la relación entre estas 2 variables según la región de operación en la cual se encuentra el transistor.

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 7777.... Curvas Características Transistor BipolarCurvas Características Transistor BipolarCurvas Características Transistor BipolarCurvas Características Transistor Bipolar....

1.1.1.1.2222.1 Transistores Comerciales:.1 Transistores Comerciales:.1 Transistores Comerciales:.1 Transistores Comerciales:

Comercialmente existe una amplia gama de transistores lo cuales comúnmente posen tres terminales y vienen empaquetados en diferentes tipos de encapsulados donde los más comunes son ilustrados en la Ilustración 8, estos, se pueden clasificar de acuerdo al tipo de aplicación que sea destinado lo cual va a depender de los siguientes parámetros:

• Los rangos de voltaje y de corriente manejados en sus terminales.

• De lo anterior la potencia máxima que pueden disipar así se clasifican en: o Pequeña señal o baja potencia o Potencia media o Alta potencia.

• También se pueden clasificar de acuerdo con los rangos de frecuencia. (alta o baja)

De acuerdo con lo anterior a, al momento diseñar circuitos con transistores BJT se debe tener en cuenta los parámetros entregados en las hojas de datos (datasheets) de los fabricantes donde camben destacar aquellos

resumidos en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.:

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Tabla Tabla Tabla Tabla 4444.... Características hojas de datos transistor Características hojas de datos transistor Características hojas de datos transistor Características hojas de datos transistor BJTBJTBJTBJT....

PARÁMETRO PARÁMETRO (INGLÉS) SÍMBOLO

UNIDADES

EJEMPLO 2N2222

Voltaje Colector Emisor máximo.

Collector-Emitter Voltage Ul±� V 40

Voltaje Colector Base Máximo Collector-Base Voltage Ul²� V 75 Voltaje Emisor Base Máximo Emitter-Base Voltage U±²� V 6 Corriente Máxima de Colector Collector Current ;l A 1 Potencia Maxima Disipada Total Device Dissipation {8 ¥ 0.8 Ganancia de corriente DC ³ DC Current Gain ´ ± Adimen. 150* Volt Base Emisor de saturación. Base-Emitter Saturation Voltage U²±(<�v) V 0.6V** Volt. Colector Emisor Saturación

Collector-Emitter Saturation Voltage

Ul±(x�v) V 0.3 - 1.2

* Este es el valor típico pero éste parámetro varía con las condiciones de polarización y temperatura del dispositivo. ** Este Voltaje es considerado como el voltaje de activación de la juntura base-emisor.

TO-267

TO-264

TO-259

TO-258

TO-257

TO-254

TO-226

TO-220

TO-218

TO-202

TO-3 TO-66

TO-92

TO-126 TO-72

TO-18

TO-52

TO-39

TO-49

TO-5

TO-36

SOT-23

SOT-89

SOT-143

SOT-223

SOT-323

SOT-23-6

SOT (Small Outline Transistor) Superficial

TO (Transistor Outline) Agujeros pasantes o Through Hole

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 8888.... Encapsulados Transistores BJTEncapsulados Transistores BJTEncapsulados Transistores BJTEncapsulados Transistores BJT....

1.1.1.1.2222.2 Manejo de las relaciones corriente voltaje:.2 Manejo de las relaciones corriente voltaje:.2 Manejo de las relaciones corriente voltaje:.2 Manejo de las relaciones corriente voltaje:

Una de los aplicaciones de los dispositivos semiconductores de tres terminales es el uso de ellos como interruptor, es decir permitir o impedir el paso de corriente entre dos terminales usando un tercer terminal.

Para un transistor bipolar, la forma como éste se comportará como interruptor dependerá de los voltajes con los que estén polarizadas cada una de sus junturas (Base-Emisor y Base-Colector) que hagan que el transistor entre a operar en la siguientes regiones.

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• Corte (Ambas junturas polarizadas inversamente): En este caso no hay conducción de corriente entre colector y emisor.

• Saturación (Ambas junturas polarizadas directamente): En este caso hay conducción de corriente entre colector y emisor, pero debido a procesos de recombinación en el transistor y la existencia de región de exclusión en cada una de las junturas, habrá una caída de potencial entre colector y emisor conocida como Voltaje Colector Emisor de Saturación U�m(x�v). Dado que ambas junturas deben estar

polarizadas directamente, se debe garantizar que el voltaje de polarización directa se supere en cada una de las junturas.

1.21.21.21.2 PREINFORMEPREINFORMEPREINFORMEPREINFORME::::

1.2.2 Curvas Características del transistor:1.2.2 Curvas Características del transistor:1.2.2 Curvas Características del transistor:1.2.2 Curvas Características del transistor:

• Realice por simulación las curvas características para uno de los siguientes transistores: 2n2222, 2n3904, TIP31C, y sobre la gráfica marque las regiones de operación.

1.2.1 Diseño de fuente regulada por diodo zen1.2.1 Diseño de fuente regulada por diodo zen1.2.1 Diseño de fuente regulada por diodo zen1.2.1 Diseño de fuente regulada por diodo zennnnnerererer

Teniendo en cuenta que el circuito de la Ilustración 9 es alimentado por la salida de 9Vrms de un transformador:

• Determine el diodo zener que utilizarán para el montaje del circuito de la Ilustración 3, para ello sume los últimos dígitos del documento de identidad y seleccione un diodo zenner de Pd=1 W con el voltaje nominal de la Tabla 5.

• Establezca las características del diodo seleccionado tomando los datos de la Tabla 3. Datos Técnicos Diodos Zener

• Teniendo en cuenta la rectificación de media onda, determine el valor del voltaje pico en la salida del Diodo.

• Con lo anterior y teniendo en cuenta que el voltaje de la fuente DC tiene un rizado del 5% del voltaje pico, la carga mínima ;�(�o�) = 0\N y la disipación de potencia {� = 0.5¥ y ;�(�o�) = ;�W. Determine el valor

de Rs y la corriente máxima de carga. Con ;�(���)determine el mínimo valor para la resistencia de carga

RL.

• Con el valor de resistencia de carga mínima RL, determine el valor del capacitor C1 de tal manera que el rizado sea inferior al 5% del voltaje pico.

• Con los datos anteriores determine la corriente pico de conducción del diodo.

1.31.31.31.3 PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO:PROCEDIMIENTO:

Antes de comenzar con el trazado de las curvas, verifique el funcionamiento de los diodos siguiendo el procedimiento descrito en 1.1.4. Además mida el valor real de la resistencia de 1K con el multímetro.

1.3.11.3.11.3.11.3.1 RECTIFICADOR CON ZENERRECTIFICADOR CON ZENERRECTIFICADOR CON ZENERRECTIFICADOR CON ZENER

• Realice el montaje del circuito de la Ilustración 10 colocando como RL la resistencia de carga mínima

calculada y determine el valor experimental del voltaje pico y del rizado.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLÍN

FACULTAD DE MINAS

DEPARTAMENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y AUTOMÁTICA

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA II

PRÁCTICA 1 – DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES BASADOS EN UNIÓN PN

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• Retire la resistencia de carga y determine el voltaje pico y el del rizado.

• Realice el montaje del circuito de la Ilustración 9 con la resistencia de cárga RL mínima y determine experimentalmente el valor del voltaje y de la corriente en la carga, y la corriente en el diodo zener.

• Repita el procedimiento anterior retirando la resistencia de carga.

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 9999.... FuentFuentFuentFuentes DC Regulada por Zenner.es DC Regulada por Zenner.es DC Regulada por Zenner.es DC Regulada por Zenner.

Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración 10101010.... Fuente DC no reguladaFuente DC no reguladaFuente DC no reguladaFuente DC no regulada....

Tabla Tabla Tabla Tabla 5555.... Diodos ZDiodos ZDiodos ZDiodos Zenerenerenerener....

Suma Últimos Suma Últimos Suma Últimos Suma Últimos DígitosDígitosDígitosDígitos

Voltaje Voltaje Voltaje Voltaje ZennerZennerZennerZenner

0 – 5 5.1 6 – 11 6.3 12 – 18 7.2

Referencias Bibliográficas:Referencias Bibliográficas:Referencias Bibliográficas:Referencias Bibliográficas:

• Raschid M. “Circuitos Microelectrónicos Análisis y Diseño” International Thomson. 1999

• Sedra A. Smith. K “Microelectronic Circuits” 6th Edition. Oxford, 2009

• Roberts G. Sedra A. “SPICE”. University Press, USA; 2 edition (September 19, 1996).

• Datasheet 1n4007

• Datasheet 1n4733