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Universidad de San Buenaventura. Cote. Torres. Laboratorio#1: Curvas de polarización del Diodo semiconductor

Laboratorio #6: Polarización del transistor BJT

Luis Miguel Cote– 1155396, Angel David Torres – 1145917
miguelluismonta@gmail.com, the.angel.d.96@hotmail.com
Universidad de San Buenaventura - Cali

Resumen— en este informe se realizaron circuitos con el fin de

determinar un punto de operación para poder implementar lo
teórico visto en clase, por medio de circuitos simulados para su
comprobación

I. INTRODUCCIÓN
Tabla 1. características del diodo
se encuentra recopilada información de la guia de
laboratorio, con el fin de detectar en donde se encuentra en
su punto de operación, si es zona activa, corto, y saturación,
para aprender a fijar en la recta el punto de operación, Transistor 2N2222

II. MARCO TEÓRICO Vceo

40 V
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL TRANSISTOR BJT
2N22A Ic
800 mA

Es fabricado en diferentes formatos, los más comunes son los PD

TO-92, TO-18, SOT-23, y SOT-223. 625 mW

Su complemento PNP es el 2N2907. El 2N3904 es un

β 100 - 300
transistor de características similares pero que sólo puede
transportar un décimo de la corriente que el 2N2222 puede
transportar; puede usarse como reemplazo del 2N2222 en Identificación
caso de señales pequeñas [1].
de Terminales
Por todas esas razones, es un transistor de uso general,
frecuentemente utilizados en aplicaciones de radio por los
constructores aficionados de radios. Es uno de los
transistores oficiales utilizados en el BITX. Su versatilidad ha
permitido incluso al club de radioaficionados Norcal lanzar en
1999 un desafío de construir un transceptor de radio
utilizando únicamente hasta 22 ejemplares de este transistor
- y ningún circuito integrado, mirando, a continuación la fig.1.
se mostrada las características importantes del transistor [1].

III. PROCEDIMIENTO

1. POLARIZACIÓN FIJA DE BASE. (SO e)

Parte teórica
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Para realizar este punto de la guia de laboratorio se decía en

la guía, que se tenía que utilizar un número de beta de forma
aleatorio, entonces para que fuera lo más aleatorio posible se
decidió utilizar una página que me lo generarál[ [2]mostrando
en la fig.tal. el pantallazo del número en cuestión que se
utilizara para el beta que es de 126.

Figura l. generación del beta de forma aleatoria

Fuente: guia de
laboratorio[https://micampusvirtual.usbcali.edu.co/pluginfile.php
/472101/mod_resource/content/2/Practica%206%20Polarizacion
%20del%20transistor%20BJT.pdf ]

Malla de entrada:

−20+( RB ) ( I B ) +0.7 (3)

Malla de salida:

−20+ ( 12 K ) ( I C ) +V CE (4)
Fuente: echaloasuerte.com [2]

Se procedió luego hacer el calculo para sacar la recta de carga Para calcular el V CEQ se tiene en cuenta que el valor de la
que fue el siguiente:
fuente es el V CEmax que es igual 20V y el I Cmax en el V CEmax
-Para el cálculo del punto Q que es en la mitad de la recta, se hace 0 por lo tanto reemplazando en la ecuación (1) se
entonces teniendo eso en cuenta se puede definir que para obtiene:
I CQ y V CEQ serían las siguientes ecuaciones:
20
I max V CEQ = =10 V (5)
I CQ = (1) 2
2
V CEQ =10 V (6)
V CEmax
V CE = (2)
2

Ahora empezamos a sacar las ecuaciones de malla de entrada

y de salida, con el diseño propuesto en la guia de laboratorio Ya teniendo el voltaje del punto Q que va en la mitad del
que se muestra en la fig.2. punto de carga, se decide ahora hacer el cálculo del I Cmax
que se dice que en la malla de entrada el V CE es0,
Figura 2. Circuito de polarización fija de base
reemplazando en la ecuación (4) se obtiene:

−20+ ( 12 K ) ( I Cmax ) +(0) (7)

( 12 K ) ( I Cmax )=20 (8)

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20 V CE V BE V CB ¿, y ubicar dónde está el punto de la recta de

I Cmax = (9)
12 K carga, siendo como referencia la fig.tal, que muestra la
recta de carga para determinar dónde está la operación si
I Cmax =1.7 mA (10) en zona activa, de corte o saturación, primero con el diseño
del primer circuito fig.tal. , con el R B calculado, para la
Ahora sí se puede hacer el cálculo del I CQ ya teniendo el primera tabla, para la segunda con un R B 10 veces más
I Cmax, reemplazando en la ecuación (1), se obtuvo lo pequeños y para la tercera tabla un diseño circuital
diferente que se mostrará más adelante su esquema.
siguiente:
Para la tabla con el R B calculado hace falta calcular
1.7 mA algunas variables que se calcularán a continuación:
I CQ = =0.85 mA (11)
2
I E =I C + I B (19)
I CQ =0.85 mA (12)
I E =0.85 mA +6.74 μA (20)
Ahora para el cálculo del I B , ya obtenida la corriente I CQ se I E =856.74 μA (21)
utiliza la ecuación que relaciona la corriente de operación del
colector con el beta y la corriente de base que se muestra en
la ecuación (13) mostrando el siguiente procedimiento:

I CQ Ahora lo siguiente fue modificar R Bsiendo 10 veces menos,

I B= (13)
β ahora con un R B de 286K, este se reemplaza en la ecuación
de malla de entrada:
0.85 mA
I B= (14)
126
19.3
0.85 mA ( I B ) = 286 k
I B= (15)
126
19.3
I B=
I B=6.74 μA (16) 286 k

I B=67.48 μA
Ahora teniendo I B ya se puede calcular R B reemplazando
en la ecuación (3):
Ahora calculo el I B con la ecuación de salida:

19.3 −20+ ( 12 K ) ( I C ) +V CE
R B= (17)
6.74 μA
Pero no sabemos el valor deV CE , entonces primero lo calculo
R B=¿ 2.86M𝝮(18) I C con la ecuación que relaciona beta, con I C
para encontrar
e IB
Ya con todo eso calculado se procedió hacer la recta de carga
para verificar que el punto de operación gráficamente se vea IC
I B=
justo en el medio con la tabla.1. para sacar la fig.ta. que se β
muestran en la sección de resultados.
I B β=I C
Se necesito hacer tres tabla con el circuito de la fig.tal, con las
corrientes de polarización ( I B , I C I E ) y con los voltajes ( (67.48 μA)(126)=I C
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I C =8.50 mA (31)

Rth=28.32k
−20+ ( 12 K ) ( I C ) +V CE

V CE=+20−( 12 K )( 8.50 mA )
28.6 K
V CE=−82 V Vth=20
2.86 M
Por último calculo la corriente IE
28.6 K
Vth=20
2.86 M
I E =I C + I B
Vth=0.2V
I E =8.50 mA +67.48 μA
Con la simplificación del circuito ya puedo
I E =8.50 mA +67.48 μA encontrar los datos más fácil

I E =8.57 mA
Malla de entrada:

Ahora el circuito inicial se colocar una resistencia

conectada entre R B y tierra para ahora calcular: ( I B , I C, I E −0.2+(28.32 k) ( I B ) + 0.7=0
, V CE , V BE y V CB ), como muestra la fig.tal.

(28.32 k ) ( I B )=−0.5
Figura 3. Circuito de polarización fija de base

−0.5
I B=
28.32 k

I B=−17.66 μA

Malla de salida:

−20+ ( 12 K ) ( I C ) +V CE (4)
Fuente: guia de
laboratorio[https://micampusvirtual.usbcali.edu.co/pluginfile.php
/472101/mod_resource/content/2/Practica%206%20Polarizacion Para la malla de salida se va a calcular VCE, pero no se tiene
%20del%20transistor%20BJT.pdf ] IC, entonces se utilizó la fórmula de beta

Para la resistencia R es 100 veces más pequeña que R B, que I c= I B β

es 28,6K, entonces para la malla de entrada se tiene que
simplificar la resistencia haciendo thevenin: I c=−17.66 μA(126)

(2.86 MΩ)(28.6 kΩ) I c=−2.23 mA

Rth=
2.86 MΩ+28.6 kΩ
Ahora si calculo VCE
Rth=28.32k
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−20+ ( 12 K ) ( I C ) +V CE

V CE =20−( 12 K ) (−2.23 mA )

V CE =46.76V

SIMULADO

Con lo simulado se hicieron las mismas tablas para

verificación del resultado teórico,comenzando con el primer
planteamiento

Figura.5. Medición de corrientes del Circuito de polarización

fija de base con primer planteamiento

Figura.6. Medición de corrientes del Circuito de polarización

fija de base con segundo planteamiento

Figura.6. Medición de corrientes del Circuito de polarización

fija de base con segundo planteamiento
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Figura.7. Medición de voltaje base emisor del Circuito de Figura.9. Medición de voltaje base emisor del Circuito de
polarización fija de base con segundo planteamiento polarización fija de base con tercer planteamiento

2. POLARIZACIÓN CON DIVISOR DE VOLTAJE. (Debe ser

simulado) (SO c) (SO k)

Parte teórica

∆ V BE 0.2
R E= →
∆ I CQ 0.1∗1mA
R E=2 kΩ

R2 ≤0.1∗β∗R E
Figura.7. Medición de voltaje base emisor del Circuito de
R2 ≤0.1( 80)(2kΩ)
polarización fija de base con segundo planteamiento
R2 ≤16 kΩ

V B =0.7 V + I C∗R E
V B =0.7 V +(1mA )(2 kΩ)
V B =2.7 V

V CC∗R2
R 1= −R2
VB
20 V (16 kΩ)
R 1= −16 kΩ
2.7 V
R1=102.52 kΩ

V CE =10 V
−20 V + I C RC +10 V + I C∗R E=0
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20 V −10 V −2V
RC =
1 mA
RC =8 kΩ

I C =1 mA .
I B=12.5 µA .
I E =1.013 mA .
−I 2 R2 +0.7+ I C ∗R E =0
0.7 V +(1.013 mA )(2V )
I 2=
16 kΩ
I 2=170.4 μA .

I 1−I B−I 2=0

I 1=12.5 µA +170.4 µA
I 1=182.9 µA Fuente: elaboración propia en multisim v.14

−20 V +V RC +V CB +V R 2=0
V CB =20 V −( 1 mA ) ( 8 kΩ ) −(170.4 µA)(16 kΩ)
Figura 5. Corriente de base
V CB =9.27 V

(102.52 kΩ)( 16 kΩ)

R B=Rth= =13.84 kΩ
102.52kΩ +16 kΩ

Fuente: elaboración propia en multisim v.14

Figura 6. Corriente de colector

SIMULADO

Figura 4. Diseño del circuito

Fuente: elaboración propia en multisim v.14

Figura 7. Corriente de emisor

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Fuente: elaboración propia en multisim v.14

Fuente: elaboración propia en multisim v.14

Figura 8. Corriente de I 1
Figura 11. Voltaje colector-base

Fuente: elaboración propia en multisim v.14 Fuente: elaboración propia en multisim v.14

Figura 9. Corriente de I 2 Figura 12. voltaje colector-emisor

Fuente: elaboración propia en multisim v.14 Fuente: elaboración propia en multisim v.14

Figura 10. Voltaje base-emisor

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V BE 0.7 V
Figura 13. Voltaje base
V CB 9.8 V
Zona de Activa
operación
Fuente: elaboración propia excel

Tabla 3. Valores teóricos del circuito 1

Valor de R B 286 K Ω
IB 67.48 µA

Fuente: elaboración propia en multisim v.14

IC 8.50 mA
IE 8.57 mA
IV. RESULTADOS β 126
Tabla 1. Datos para realizar el punto de operación V CE −82 V
Puntos de la recta Voltaje(V) Corriente (mA)
Punto del I cmax 0 1.7 V BE 0.7 V
Punto Q 10 0.85
V CB V
Punto del V cmax 20 0
Fuente: elaboración propia excel Zona de Saturación
operación
Figura 14. Demostración de punto de operación Fuente: elaboración propia excel

RECTA DE CARGA
Tabla 4. Valores teóricos del circuito 1
1.8
1.6 Valor de R B 2.86 K Ω
1.4
IB −17.66 μ A
1.2
1 IC −2.23 mA
0.8
0.6 IE −17.66 μ A
0.4
0.2 β 126
0
0 5 10 15 20 25 V CE 46.76 V
Fuente: elaboración propia en Excel
V BE 0.7 V
TABLAS DEL PRIMER PUNTO: V CB V
Zona de Corte
Tabla 2. Valores teóricos del circuito 1 operación
Valor de R B 2.86 . MΩ Fuente: elaboración propia excel

IB 6.75 µA
TABLAS DEL SEGUNDO PUNTO:
IC 0.85 mA
Tabla 5. Valores teóricos
IE 856 µA
Valor de R B 13.84 . kΩ
β 126
IB 12.5 µA
V CE 10 V
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IC 1 mA Punto Q 10 0.85
Punto del V cmax 20 0
IE 1.013 mA
I1 182.9 µA V. PREGUNTAS LABORATORIO

I2 170.4 μA Investigue y explique por qué la ganancia de corriente β no es

la misma para todos transistores que son de la misma
β 80 referencia, cuál es la razón de estas variaciones.

V CE 10 V R//La ganancia Beta varía de un transistor a otro de forma

notable siendo estos de la misma referencia, ya que las tres
V BE 0.7 V regiones (colector, base y emisor) que ellos poseen, no son
V CB 9.27 V exactamente iguales de un transistor a otro, generado así, los
cambios en la ganancia que se observa en la corriente de
VB 2.7 V colector. Cabe aclarar, que la ganancia se determina a través
del cociente entre la corriente de colector y la de base. Otro
Zona de Activa factor que influye notablemente en estas variaciones, es la
operación temperatura, debido a que son uniones PN las que
Fuente: elaboración propia excel conforman el dispositivo semiconductor [3].

VI. CONCLUSIONES
Tabla 5. Valores simulados
Valor de R B 13.8413 kΩ
IB 5.208 µA ● Para determinar que un transistor se encontraba en
zona activa, era porque su voltaje entre el colector y
IC 1.001 mA el emisor equivalía al de la mitad de la fuente de
alimentación (aproximadamente). Y su corriente de
IE 1.006 mA colector, era aproximadamente igual a la mitad de la
corriente máxima que podía pasar por esta rama.
I1 169.451 µA
● Para determinar que el transistor se encontraba en
I2 164.243 μA zona de saturación, era porque el voltaje Vce tendía
a cero mientras que, la corriente de colector se
β 80 acercaba a la corriente máxima que podía pasar por
esta rama teniendo de referencia en la recta de
V CE 9.982 V carga,.
V BE 615.97 mV ● Para determinar que el transistor estaba en zona de
corte, debía suceder lo contrario al caso anterior, es
V CB 9.365 V decir, el voltaje Vce se acercaba al voltaje máximo
que podía haber entre los terminales de colector y
VB 2.628 V emisor (voltaje Vcc); mientras que, la corriente de
colector tendía a cero.
Zona de Activa
● En el circuito diseñado bajo la polarización fija de
operación base, se observó cuán inestable era ante los cambios
Fuente: elaboración propia excel de temperatura, es decir, cómo el cambio de beta
afectaba a este; mientras que, en el diseñado bajo la
polarización universal, estas variaciones afectan
poco.
● Los criterios de diseño para un circuito BJT con
polarización universal son eficientes debido a que, al
medir los diferentes parámetros que este circuito
me ofrece en la parte práctica, nos encontramos con
que eran muy similares a los obtenidos a partir de
Tabla 1. Datos para realizar el punto de operación los cálculos teóricos, es decir, el beta tomado
Puntos de la recta Voltaje(V) Corriente (mA) teóricamente (80) fue muy distinto al hallado en la
Punto del I cmax 0 1.7
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parte experimental (126) y aun así, los resultados

fueron muy parecidos.

Referencias:
[ alldatasheet, «alldatasheet,» [En línea]. Available:
1 https://html.alldatasheet.com/html-
] pdf/526879/KINGTRONICS/1N4004/725/1/1N4004.
html. [Último acceso: 15 mayo 2020].
[ achaloasuerte.com, «achaloasuerte.com,» [En línea].
2 Available:
] https://echaloasuerte.com/draw/5ebeb8c8a307190d90
5efa86/]. . [Último acceso: 15 mayo 2020].
[ «www.uv.es/,» [En línea]. Available:
3 https://www.uv.es/~esanchis/cef/pdf/Temas/A_T2.pd
] f. [Último acceso: 05 15 2020].