Download 04 - transistores

UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA
Facultad de Tecnología Informática 2008
Materia: Electromagnetisco II
Año
2008
Docente: E. Cingolani , Sola
Alumno: Galeano,F. – Galeano E. – Niglia,G.
Sede: Centro
Comisión: B
Turno: Noche
Electromagnetismo – Estado Solido II
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Guia de Lectura / Problemas. Transistores bipolares y de efecto campo.
Contenidos:
Tipos de transistores:BJT y FET; p-n-p y n-p-n; JFET y MOSFET. Propiedades. Regiones de
trabajo. Configuración de uso. Su utilización en circuitos digitales.
1) Analizar los símbolos utilizados para BJT y FET. ¿ Que indica cada elemento de los
mismos?
2) ¿Podria considerarse a un BJT como dos diodos conectados en oposición, con una
tercera conexión entre ambos? ¿Cuál es la diferencia de comportamiento? ¿A que se
debe?. Describa el “efecto transistor”.
3) Señale diferencias y semejanzas estructurales entre BJT y FET.
4) Reproduzca la fig. 14.6 a y b para un transistor p-n-p. Asigne a las baterias la polaridad
necesariapara que el transistor representado se encuentre en la region activa.
5) En la figura de la pregunta anterior, escriba los símbolos usuales de todas las
magnitudes de tension y corriente que regulan el funcionamiento del transistor. Indique
los sentidos de circulación de corrientes.
6) Dibuje el grafico de la figura 14.10 para un transistor n-p-n.
7) Explique brevemente, con palabras, la información que proporcionan los coeficientes
α yβ
8) Considere la configuración EC. Dibuje la curva Ib vs Vbe, y la familia de curvas Ic vs
Vce, con Ib como parámetro, suponiendo un comportamiento ideal de las uniones.
9) Dibuje circuitos con transistores que cumplan las siguientes condiciones:
9.1) p-n-p en EC. Region de corte
9.2) p-n-p en BC. Region de saturación.
9.3) n-p-n en CC. Region activa.
9.4) n-p-n en EC. Region de saturación
9.5) n-p-n en EC. Region de corte
Verifique sus circuitos en el laboratorio o con el simulador.
10) En el circuito siguiente:
10.1. Describa el tipo de transistor, la configuración y la region de trabajo.
10.2. Complete las lecturas faltantes en los instrumentos.
10.3. Cambie la region de trabajo, de dos formas diferentes, (cambiando dos
parámetros distintos del circuitos).
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11) Señalar las caracteristicas mas importantes de los MOSFET, comparadas con los BJT.
12) Cuando un MOSFET se halla en situación de estrangulamiento (Dds > Vds,sat) ¿Cómo
es posible que siga circulando corriente por el canal?
13) Construya en el simulador circuitos con NMOS Y PMOS en fuentes comun, Provoque
los cambios necesarios en los parámetros para que transiten por las tres regiones de
trabajo descritas. Entregue su trabajo en diskette, incluyendo un breve informe.
14) ¿En que consisten y en que se basan las aplicaciones digitales de los transistores?
¿Por qué le parece que la region de trabajo activa en los BJT (Saturación en FET) tiene
aplicación en circuitos amplificadores (analogicos), mientras que las de corte y
saturación (ohmica en FET) se emplean en circuitos de uso en computación?
15) Señale ventajas y desventajas comparativas de las tecnologías bipolares y unipolares
en la implementacion de puertas logicas. Explique con que variables se juega para
optimizar el rendimiento de las puertas en tecnología bipolar.
16) Explique en que consiste la tecnología CMOS y cuales son sus principales ventajas.
17) Escribir en unos pocos (3 o 4) renglones una explicación de los siguientes terminos de
la teoria de transistores.
BJT
FET
MOSFET
MOS complementario
Polarizacion
Configuración
Region de trabajo
Saturación
Hfe
Coeficiente
Union de colector / de emisor
Puerta/sumidero/fuente
Tension umbral
Enriquecimiento
Estrangulamiento
Canal n/ canal p
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Más problemas de transistores
1 ) Mencionar elemento que caractericen una magnitud o una información presentada
en forma analogica o en forma digital. Dar ejemplo donde una misma información se
pueda presentar de ambas maneras. ¿ Son forma equivalentes?
2) Para el siguiente circuito
a) Dibujar la recta de carga del circuito.
b) Para cada uno de los valores de Vbb indicados (Vbb=0 ; Vbb=0.2v ;
Vbb=0.7v; Vbb=1v ; Vbb=1.1 v; Vbb=2v ; Vbb=2.5v ; Vbb=5v), hallar Ic y
Vce. Ubicar el punto Q en la recta de carga. Indicar en que zona esta
trabajando el transistor en cada caso. En el caso de estar saturado,
suponer Vce=0 y hallar el valor de Bsat.
c) Para los valores de Vbb=1v y Vbb=1.1v , se puede considerar un
∆Vbb=0.1v. Hallar el Vce correspondiente. ¿Qué representa el cociente
∆Vce/ ∆Vbb?
3) Se dispone de un transistor que tiene un β =200. Se desea que funcione saturado
con βsat=20 en un circuito igual al anterior. Elegir valores de Rb y Rc adecuados.
Usar Vcc=12v y Vbb=5v.
4) Para el mismo circuito del punto 3), Ahora se desea que funcione en corte ¿Qué
deberia cambiar?
5) Idem pero que funcione en Modo activo. Encontrar al menos 3 maneras distintas de
sacarlo de saturación.
6) El puerto paralelo entrega una señal que cuando representa un “1” logico puede
estar 4.5v y 5v . Se quiere encender un LED que funciona con una diferencia de
potencial de 1.5v y una corriente de 100mA.
7) Encontrar el valor faltante de cada caso.
a) β=200
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b)
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β=100
Resuelto:
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Datos:
Veb = 824.8mV
Vcb = -715.7mV
Tipo de transitor : NPN
B=100
Configuración: Emisor comun
MALLA I
1v – Ib . 1kΩ - 0.824v = 0
Ib : (0.824v – 1v) / - 1kΩ
Ib = 0.176mA
MALLA II
7v – Ic . 1kΩ - Vce = 0
Ic = 5.461 mA
Ie = 5.617 mA
β = Ic / Ib = 31.03
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3) Otro Circuito resuelto:
Se dispone de un transistor que tiene un β = 200 . Se desea que funcione saturado con un
βsat=20 en un circuito igual al anterior. Elegir valores de Rb y Rc adecuados. Usar Vcc=
12v y Vbb=5v.
Debemos obtener una relacion entre Rb y Rc para que se cumpla que el circuito funcione en
saturación con los datos del enunciado.
Nodo A:
Ie = ib + ic
MALLA I
Vbb – Rb . ib – Vbe = 0
5v – Rb . ib – 0.7v = 0
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Ib = 4,3v / Rb
Calculo ic , ie
Ic = β . Ib = 20 . 4,3v / Rb = 86v / Rb
Ie= ib + ic = 4,3v / Rb + 86v / Rb
Ie = 90,3v / Rb
MALLA II
Vcc – Rc . ic – Vce= 0
12v – Rc . ic = 0
Rc = 12v / ic = 12v / (86v / Rb)
Rc= 0,139 . Rb
Funciona en saturacion VCE=0
Otro circuito mas:
MALLA I
5v – ib . Rb – 0.7v = 0
Ib. Rb = 4,3v
12v / Rc. (4,3/Rb) = 20
Rb / Rc = 7,16
Rc = 200 Ω ; Rb = 1,4 kΩ ; Ib = 3mA ; Ic= 60 mA (muy alto)
Rc = 500 Ω ; Rb = 3,5 kΩ ; Ib = 1,22 mA ; Ic = 24mA (Razonable)
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