CARACTERÍSTICAS DEL TRANSISTOR BJT

LABORATORIO 4: ELECTRONICA 1

OBJETIVOS

• Estudiar el comportamiento de transistor BJT en sus características de entrada y salida.

• Analizar teóricamente y de forma experimental circuitos de polarización con transistores bipolares e
identificar la zona de operación en cada caso.
• Simular el comportamiento del transistor con diferentes valores de voltaje de entrada y voltaje de
polarización en la herramienta Proteus.
• Calcular los parámetros del transistor para llevar a saturación y corte su zona de trabajo.

INTRODUCCIÓN
El transistor bipolar o BJT es un dispositivo de tres capas de material semiconductor. En la Figura 1 se muestra
una representación física de la estructura básica de dos tipos de transistor bipolar: NPN y PNP, en dicha figura
también se ilustran sus respectivos símbolos eléctricos. El transistor bipolar NPN contiene una delgada región p
entre dos regiones n. Mientras que el transistor bipolar PNP contiene una delgada región n entre dos regiones
p. La capa intermedia de material semiconductor se conoce como región de la base, mientras que las capas
externas conforman las regiones de colector y de emisor. Estas están asociadas a las terminales de base, colector
y emisor respectivamente

Figura 1. Representación física de la estructura básica de dos tipos de transistores bipolares: NPN y PNP, y sus
respectivos símbolos eléctricos.
Modos de operación y aplicaciones
Dependiendo de la polarización de las dos uniones PN que conforman los transistores bipolares, estos pueden
operar normalmente en tres zonas de operación: zona de corte, zona activa y zona de saturación. Para las
aplicaciones del transistor como amplificador es necesario operar el dispositivo en la zona activa. Para utilizar
el transistor como un interruptor electrónico se requiere operarlo en las zonas de corte (como interruptor
apagado) y saturación (como interruptor encendido). A continuación, se presenta una breve descripción de cada
una de estas zonas de operación.
Operación en la zona de corte. En esta zona existe una muy pequeña cantidad de corriente circulando del emisor
al colector, comportándose el transistor de manera análoga a un circuito abierto. La característica que define la
zona de corte es que ambas uniones, tanto la unión colector-base como la unión base-emisor, se encuentran
polarizadas inversamente.
Operación en la zona de saturación. En la zona de saturación circula una gran cantidad de corriente desde el
colector al emisor y se tiene solo una pequeña caída de voltaje entre estas terminales. El comportamiento del
transistor es análogo al de un interruptor cerrado. Esta zona se caracteriza porque las uniones colector-base y
base-emisor se encuentran polarizadas directamente.
Operación en la región activa. La región activa del transistor bipolar es la zona que se utiliza para usar el
dispositivo como amplificador. La característica que define a la región activa es que la unión colector-base esta
polarizada inversamente, mientras que la unión base-emisor se encuentra polarizada en forma directa.

Características de Voltaje contra Corriente

Para describir el comportamiento de los transistores bipolares, se requiere de dos conjuntos de características,
que dependen a su vez de la configuración usada. Una de ellas describe la característica de voltaje contra
corriente de entrada, y la otra, la característica de voltaje contra corriente de salida.
Configuración en emisor común. La configuración de transistores que se encuentra con mayor frecuencia se
denomina configuración de emisor común, se denomina así dado que el emisor es común tanto al lado de
entrada (Base) como al de salida (Colector). En la Figura 2 se ilustra un circuito de emisor común con un
transistor NPN. En este circuito, la fuente 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 polariza directamente la unión B-E y controla la corriente de base.
El voltaje C-E puede variar cambiando 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 .
 Figura 2. Configuración de emisor – común con un transistor NPN
Las curvas características de entrada y salida se muestran en la figura 3.

Figura 3. Características de entrada y salida de un transistor en configuración emisor - común

ACTIVIDAD PREVIA
1. De acuerdo con las notas de clase vistas durante el capítulo de transistores bipolares de unión (BJT)
conteste las siguientes preguntas: La figura 3 presenta las curvas características de entrada y salida que
posee el transistor BJT.

• Para un transistor bipolar NPN y PNP, indique como deben polarizarse las uniones base-emisor y base-
colector para que éste opere en el modo activo.
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• ¿Qué condiciones se requieren para que un transistor opere en la región de corte y saturación? ¿Que
caracteriza a cada una de estas regiones?
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• Explique el concepto de corrientes de fuga en un transistor bipolar.

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 • Explique el concepto de línea de carga de CD y su relación con los modos de operación de un transistor
bipolar en un circuito de polarización.
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• De acuerdo con la característica de salida de la Figura 2 determine el valor aproximado de la ganancia

de corriente (hFE) del transistor.
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2. Análisis del circuito en configuración de emisor – común. Analice el circuito en configuración emisor común
que se ilustra en la Figura 4 para las siguientes tres condiciones:
Región activa. Suponga que el transistor opera en la región activa, en este punto el voltaje 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 > 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑂𝑂𝑂𝑂) ,
donde 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑂𝑂𝑂𝑂), representa el voltaje base-emisor de encendido.

a) Analice la malla Emisor-Base, y utilizando la ecuación de la Ley de voltajes de Kirchhoff determine una
expresión matemática para la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 .
b) Determine una expresión matemática para la corriente 𝐼𝐼𝐶𝐶 en función de la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 obtenida en el
inciso (a).
c) Analice la malla Colector-Emisor, y utilizando la ecuación de la Ley de voltajes de Kirchhoff determine una
expresión matemática para el voltaje 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 . Realice las operaciones analíticas en el espacio asignado enseguida.

Análisis Resumen de ecuaciones

(Realice sus análisis en esta columna) (Escriba las ecuaciones obtenidas)
a) Calculo de la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 𝐼𝐼𝐵𝐵 =

b) Calculo de la corriente 𝐼𝐼𝐶𝐶 𝐼𝐼𝐶𝐶 =

c) Calculo de la corriente 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 =

Región de saturación. Suponga que el transistor opera en la región de saturación, en este punto el voltaje
𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 > 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑂𝑂𝑂𝑂) , donde 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑂𝑂𝑂𝑂) , representa el voltaje base-emisor de encendido.

a) Analice la malla Emisor-Base, y utilizando la ecuación de la Ley de voltajes de Kirchhoff determine una
expresión matemática para la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 .
 b) Analice la malla Colector-Emisor, y utilizando la ecuación de la Ley de voltajes de Kirchhoff determine una
expresión matemática para la corriente 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 en función del voltaje 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 proporcionado por el fabricante.
Realice las operaciones analíticas en el espacio asignado enseguida.

Análisis Resumen de ecuaciones

(Realice sus análisis en esta columna) (Escriba las ecuaciones obtenidas)
a) Calculo de la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 de saturación 𝐼𝐼𝐵𝐵 =

b) Calculo de la corriente 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 =

Voltaje de colector – emisor de saturación
proporcionado por el fabricante 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 =

Región de corte. Suponga que el transistor opera en la región de corte, en este punto el voltaje 0 ≤ 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 ≤
𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑂𝑂𝑂𝑂) , donde 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 (𝑂𝑂𝑂𝑂), representa el voltaje base-emisor de encendido.

a) Determine el valor de la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 e 𝐼𝐼𝐶𝐶 para esta condición

b) Tomando en cuenta el resultado del inciso anterior, analice la malla Colector-Emisor, y utilizando la
ecuación de la Ley de voltajes de Kirchhoff determine una expresión matemática para el voltaje 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 . Realice
las operaciones analíticas en el espacio asignado enseguida.

Análisis Resumen de ecuaciones

(Realice sus análisis en esta columna) (Escriba las ecuaciones obtenidas)
a) Calculo de la corriente 𝐼𝐼𝐵𝐵 e 𝐼𝐼𝐶𝐶 de corte 𝐼𝐼𝐵𝐵 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =

𝐼𝐼𝐶𝐶 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =

b) Calculo del voltaje de corte 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠

𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =

3. Consultar la hoja del fabricante y para cada uno de los transistores 2𝑁𝑁3904, 2𝑁𝑁2222, 𝐵𝐵𝐵𝐵147 𝑦𝑦 2𝑁𝑁3906
responda la siguiente pregunta y complete la siguiente tabla considerando una temperatura de operación
de 25C:
Identifica los tres terminales y mencione qué clase de encapsulado son:

• 2N3904
Terminales 1: 2: 3:
 • 2N2222
Terminales 1: 2: 3:

• BC147
Terminales 1: 2: 3:

• 2N3906
Terminales 1: 2: 3:

Parámetro 2N3904 2N2222 BC147 2N3906

Voltaje de Base – Emisor en
modo activo
Voltaje de Base – Emisor en
saturación
Voltaje de colector – emisor
en saturación
Ganancia de corriente 𝛽𝛽 en
modo activo
Corriente máxima de
colector
Voltaje máximo de colector –
emisor
Disipación máxima de
potencia

PROCEDIMIENTO
En esta sección se analiza un circuito con transistor bipolar en configuración Emisor Común y se determinan, a
partir de las mediciones realizadas, cada uno de los modos de operación estudiados en la actividad previa. Este
análisis se llevará a cabo realizando mediciones de voltaje y corriente en varios puntos de interés del circuito y
complementada con una simulación de Proteus.
Circuito con Transistor Bipolar NPN en configuración Emisor Común
Para este circuito utilice una fuente de alimentación 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 = 10𝑉𝑉 y −4 ≤ 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 ≤ 4. Utilice solo los transistores
NPN.
 Figura 4. Circuito con transistor bipolar en configuración de emisor común
1. Modo de operación 1

A continuación, se llevarán a cabo mediciones de voltaje y corriente en el circuito de la práctica. Con los
resultados de estas mediciones se deberá determinar el modo de operación del transistor. Para este inciso
ajuste el voltaje de la fuente 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 a un valor de 1.5𝑉𝑉 y realice las mediciones que se indican enseguida.

a) Mida los voltajes entre las terminales base-emisor 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 y base-colector 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 del transistor. Coloque los valores
medidos en la casilla “Resultado de la medición”.

Resultado Analítico Resultado de la medición

Voltaje Base – Colector 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 =
Voltaje Base – Emisor 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 =

b) Observe los resultados obtenidos directamente de las mediciones anteriores y determine la polarización de
las juntas Base-Emisor y Base-Colector.

Tipo de Polarización
Juntura Base – Emisor 𝐽𝐽𝐵𝐵𝐵𝐵 :
Juntura Base – Colector 𝐽𝐽𝐵𝐵𝐵𝐵 :

c) Basado en los resultados de las mediciones especifique el modo en el que se encuentra operando el
transistor. Proporcione una justificación para su respuesta.

d) Realice las mediciones adecuadas en el circuito y a partir de ellas determine el valor de la corriente de base
𝐼𝐼𝐵𝐵 , el de la corriente de colector 𝐼𝐼𝐶𝐶 y el de la corriente de emisor 𝐼𝐼𝐸𝐸 . Coloque los valores de estas corrientes
en la casilla “Resultado de la medición”. Posteriormente y con los valores medidos para 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 , el utilizado para
𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 y 𝛽𝛽 (este último se medirá en el siguiente inciso del procedimiento) determine analíticamente el valor de
estas mismas corrientes, coloque estos resultados en la casilla “Resultado analítico”
 Resultado analítico Resultado de la medición
Corriente de Base 𝐼𝐼𝐵𝐵 = 𝐼𝐼𝐵𝐵 =
Corriente de Colector 𝐼𝐼𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶 =
Corriente de Emisor 𝐼𝐼𝐸𝐸 = 𝐼𝐼𝐸𝐸 =

e) Tomando en cuenta el valor de las corrientes medidas en el inciso anterior determine el factor de
amplificación del transistor 𝛽𝛽 (también llamada ganancia de corriente hFE en la hoja de datos proporcionada
por el fabricante). Coloque sus operaciones y el resultado en la casilla “Resultado de la medición”. En la casilla
restante coloque el valor de hFE proporcionado por el fabricante en la hoja de especificaciones para este
modelo del transistor.

Hoja de datos Resultado de la medición

Factor de amplificación 𝛽𝛽 𝛽𝛽 = 𝛽𝛽 =

f) Tomando los resultados del inciso anterior calcule la ganancia de corriente 𝛼𝛼.

Hoja de datos Resultado de la medición

Ganancia de corriente 𝛼𝛼 𝛼𝛼 = 𝛼𝛼 =

g) Mida el voltaje entre las terminales colector-emisor (𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 ) del transistor.

Hoja de datos Resultado de la medición

Voltaje Colector Emisor 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝑉𝑉𝐶𝐶𝐶𝐶 =

2. Modo de operación 2

En este modo de operación ajuste el voltaje de la fuente 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 a un valor de 3.5𝑉𝑉 y repita el procedimiento
realizado en el modo de operación 1.

3. Modo de operación 3

En este modo de operación ajuste el voltaje de la fuente 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 a un valor de −2.0𝑉𝑉 y repita el procedimiento
realizado en el modo de operación 1

4. Transición entre modos de operación

En esta parte del procedimiento se investigarán los límites (superior e inferior) en el valor del voltaje de entrada
𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 que mantienen operando al transistor en la zona activa. Se observará la transición entre esta zona y las
zonas de saturación y corte.
 A) Región activa. Varíe el voltaje de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 y realice las mediciones necesarias, de tal forma que
pueda determinar el intervalo de voltaje 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ≤ 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 ≤ 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 que mantiene al transistor operando en
la región activa. Una vez efectuado lo anterior proceda a llenar la siguiente tabla.

𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ≤ 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 ≤ 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

Intervalo de Voltaje 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 que mantiene operando al
transistor en la Región Activa

B) Enseguida ajuste el voltaje de la fuente de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 a los valores 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 y 𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 encontrados en el inciso
anterior y proceda a medir la corriente de colector en cada caso. De esta forma se habrá encontrado el
intervalo de la corriente de colector para la Región Activa.

𝐼𝐼𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ≤ 𝐼𝐼𝐶𝐶 ≤ 𝐼𝐼𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

Intervalo de corriente de colector 𝐼𝐼𝐶𝐶 para la Región
Activa

C) Región de saturación. Incremente el voltaje de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 y realice las mediciones necesarias, de tal
forma que pueda determinar el voltaje de 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 que hace que el transistor cambie su operación de la
región activa a la región de saturación.

𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 > 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 (Donde 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 es el voltaje que al ser

superado por 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 lleva a saturación al transistor)
Intervalo de voltaje 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 que mantiene operando al
𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 >
transistor en la Región de Saturación

D) Enseguida ajuste el voltaje de la fuente de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 al valor 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 encontrado en el inciso anterior
y proceda a medir la corriente de colector. De esta forma se habrá encontrado el valor de la corriente
de saturación del circuito.

𝐼𝐼𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
Corriente de colector 𝐼𝐼𝐶𝐶 para la Región de Saturación 𝐼𝐼𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 =

• Incremente el voltaje de la fuente de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 por arriba de 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 y mida la corriente de colector para
varios valores de este voltaje. Describa el comportamiento de esta corriente en las siguientes líneas.

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 E) Región de corte. Modifique el voltaje de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 y realice las mediciones necesarias, de tal forma
que pueda determinar el voltaje de 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 que hace que el transistor cambie su operación de la región activa
a la región de corte.

𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 < 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 (Donde 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 es el voltaje de

𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 limite lleva a corte al transistor)
Intervalo de voltaje 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 que mantiene operando al
𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 <
transistor en la Región de Corte

F) Enseguida ajuste el voltaje de la fuente de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 al valor 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 encontrado en el inciso anterior
y proceda a medir la corriente de colector.
𝐼𝐼𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
Corriente de colector 𝐼𝐼𝐶𝐶 para la Región de Corte 𝐼𝐼𝐶𝐶 = 𝐼𝐼𝐶𝐶,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =

• Reduzca el voltaje de la fuente de entrada 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵 por debajo de 𝑉𝑉𝐵𝐵𝐵𝐵,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 y mida la corriente de colector para
varios valores de este voltaje.
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