Experimento 12
Experimento 12
Experimento 12
Estudiar el comportamiento de los transistores de unión bipolar, así como el del los
fototransistores y sus reacciones ante la presencia de luz.
Equipo
Fuente DC, Generador de funciones, multímetro, Transistor BJT 2N222, fototransistor IR ST-1KL3B,
diodos IR, capacitores, resistencias, potenciómetro, cables.
Cálculos y resultados
Paso 1.
a) Midiendo valores de IB, IC, VCE, VBE para el circuito dado en la figura 1 y se les compara con
los valores obtenidos en el pre-informe en la pregunta 1.
Los valores obtenidos en el preinforme, los cuales se obtenían del respectivo análisis, dado por la
equivalente de Thévenin visto en la Fig.2.
Fig.2. Circuito equivalente de Thévenin del
circuito visto en la Fig.1
𝑉𝑐𝑐 = 𝐼𝐶 𝑅𝑐 + 𝐼𝐸 𝑅𝐸 + 𝑉𝐶𝐸
Sabiendo que:
𝐼𝑐 = 𝛽𝐼𝐵
𝐼𝐸 = 𝐼𝑐 + 𝐼𝐵
𝐼𝑐 1
𝐼𝐸 = 𝐼𝑐 + = 𝐼𝑐 (1 + )
𝛽 𝛽
Como normalmente β es un valor elevado:
𝐼𝐸 ≈ 𝐼𝑐
𝐼𝐵 → 0
En un caso general, usando la aproximación observada:
𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝐶𝐸
𝐼𝐶 =
𝑅𝐶+ 𝑅𝐸
𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝐼𝐶 (𝑅𝑐 + 𝑅𝐸 )
Ahora, se tuvieron los valores experimentales:
VCC 24.4 V
R1 9.87 KΩ
R2 2.21 KΩ
RE 0.97 KΩ
RC 3.61 KΩ
IC 3.86 mA
IB 20.8 µA
VBE 0.638 V
VCE 6.69 V
β 196
Como se ve:
𝐼𝐵 → 0.
𝑉𝑐𝑐 −𝑉𝐶𝐸 24.4 V−6.69 V
𝐼𝐶 = = = 3.867 mA
𝑅𝐶+ 𝑅𝐸 3.61 KΩ+0.97 KΩ
Como se esperaba, los valores calculados son muy cercanos a los valores obtenidos.
Hallando β experimental:
𝐼𝑐 3.86 mA
= 𝛽𝑒𝑥𝑝 =
𝐼𝐵 20.8 µA
𝛽𝑒𝑥𝑝 = 185.576
Β = 196
Paso 2.
Se Ingresa una señal de voltaje senoidal en el mismo circuito de la Fig.1, Vpe ≤ 0,5 V, y se observan
las señales de entrada y salida en el osciloscopio. Se registra la ganancia, A = Vps/Vpe variando el
voltaje Vpe, mientras se obtiene una señal amplificada en la salida.
Los instrumentos usados figuran en la tabla 3.
VCC 24.4 V
R1 9.87 KΩ
R2 2.21 KΩ
RE 0.97 KΩ
RC 3.61 KΩ
C1 7.48 µF
C2 8.27 µF
Tabla 4. Valores de ganancia según se va variando el voltaje de entrada.
Finalmente, para hallar el Punto de Trabajo en la región de amplificación se tiene la siguiente gráfica:
IC,sat = 5.327 mA
(𝑦 − 𝑦𝑜 ) = 𝑚(𝑥 − 𝑥𝑜 )
Tomando como (𝑥𝑜 , 𝑦𝑜 ) = (0, 5.237𝑚𝐴), se tiene la ecuación de la recta:
𝑉𝐶𝐸 = 24.3403 𝑉
Paso 3:
VENTRADA, 5V 4.9 V
R180Ω 182.1 Ω
ID.IR 21.4 mA
VD.IR 1.2 V
VCE 1.67 V
VE 3.05 V
IE 2.4 mA
VE(SIN D2) 4.87 V
VCE(SIN D2) 0.1706 V
VCE(TAPADO, SIN D2) 0.2 V
ΒFOTOTRANSISTOR 920
Viendo que el fototransistor sin el diodo led D2 se registra un VCE(SIN D2) = 0.1706 V, es decir, es muy
𝑽𝐄𝐍𝐓𝐑𝐀𝐃𝐀,𝟓𝐕
pequeño comparado con el voltaje de entrada (con un factor de diferencia de 𝐕𝐂𝐄(𝐒𝐈𝐍 𝐃𝟐)
= 28.7),
se puede decir que se encuentra trabajando en la región de saturación o que el fototransistor se
encuentra saturado. Además, al tapar el fototransistor se observa un VCE(TAPADO, SIN D2) = 0.2 V, lo
cual nos indica que incluso en estas condiciones el fototransistor sigue trabajando en la región de
saturación.
Observaciones
1. Se tuvieron complicaciones al realizar las medidas pues el equipo que usamos no contaba
con un multímetro en buen estado, por lo que hubo un retraso tanto por la espera de un
multímetro prestado como por la revisión que ayudó a hallar los múltiples errores que
corroboraron la falla.
2. Los resultados obtenidos han sido muy buenos tomando en cuenta la dificultad que se
tuvo para obtenerlos, sin embargo, es de vital importancia corroborar desde el inicio del
trabajo de laboratorio si los implementos a usar están completos y en buen estado.
Conclusiones
Pese a los inconvenientes pasados en el trabajo experimental, podemos concluir que si se alcanzó
el objetivo principal trazado para este caso, el cual era observar y estudiar detenidamente la
funcionalidad de los transistores BJT y los fototransistores al amplificar pequeñas señales.