Laboratorio de electronica informe

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Objetivos:

Que el alumno conozca, implemente y pruebe algunos amplificadores de señal pequeña con transistor bipolar de juntura, con transistor de efecto de campo y con amplificador integrado.

Tarea de casa:

1. Investigue la acción y funcionamiento de los transistores bipolares de juntura.
2. Investigue la acción y funcionamiento de los transistores de efecto de campo.
3. Investigue la configuración y operación de algunos circuitos integrados, por ejemplo LM741, LM324, LM311.
4. En los preamplificadores de la siguiente figura, investigue como será el voltaje de salida al aplicar un voltaje de entrada senoidal de amplitud unitaria, en forma y amplitud si es posible.
5. Arme los siguientes preamplificadores.

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Materiales:

1 2N3391A o equivalente.

1 2N3392 o equivalente.

1 2N2606 o equivalente (transistor de efecto de campo).

1 2N718 o equivalente.

1 Resistencia de 56 KΩ.

2 Resistencia de 100 KΩ.

1 Resistencia de 10 KΩ.

1 Resistencia de 47 Ω.

2 Resistencia de 330 KΩ.

1 Resistencia de 1 KΩ.

1 Resistencia de 2.2 MΩ.

2 Resistencia de 1.2 MΩ.

1 Resistencia de 15 KΩ.

1 Resistencia de 33 KΩ.

2 Resistencia de 20 MΩ (2 de 10 MΩ).

1 Preset o Potenciómetro de 10 MΩ.

1 capacitor de 33µF a 25 vots.

1 capacitor de 100µF a 25 vots.

1 capacitor de 10µF a 25 vots.

Antecedentes:

Desarrollado en la década de 1940, el transistor literalmente ha transformado el mundo. La confiabilidad, bajo precio y tamaño del transistor han hecho la electrónica común y al alcance de todos. Estos dispositivos pueden variar desde un solo transistor que puede ser utilizado como un conmutador o un amplificador a un IC (IC, del inglés Integrated Circuit), o circuito integrado, que puede contener millones de transistores en un solo chip, y que acciona una computadora. Un BJT (BJT, del inglés bipolar junction transistor), o transistor de juntura bipolar, es un tipo que utiliza dos tipos de un material semiconductor dopado. El BJT tendrá dos uniones PN y utilizará tres conexiones para controlar el transistor. Estas conexiones se llaman base, emisor y colector. Este material se conoce como material P o material N. Los dos materiales se intercalan juntos en dos configuraciones diferentes para construir un transistor PNP o NPN. El flujo de corriente a través del transistor dependerá de su configuración.

Teoría del BJT:

Los transistores pueden ser considerados como dos diferentes configuraciones de diodos. Un BJT PNP funcionará como dos diodos que tienen ambos cátodos uno frente al otro, y el NPN tendrá los dos diodos con los ánodos enfrentados. El silicio es el tipo más común de material dopado. El material dopado N funciona dejando que los electrones se conviertan en los portadores mayoritarios en todo el material. El material de dopado P utiliza agujeros, que son espacios sin un electrón que lo ocupe. Ambos tipos de BJT funcionan dejando una pequeña entrada de corriente a la base para controlar una salida amplificada desde el colector. El resultado es que el transistor hace un buen interruptor que está controlada por su entrada de la base. El BJT también crea un buen amplificador, ya que puede multiplicar una señal de entrada débil a 100 veces su valor original. Las cadenas de transistores se utilizan para fabricar potentes amplificadores con muchas aplicaciones diferentes.

Interruptor BJT:

El dibujo adjunto muestra cómo un BJT NPN podría ser conectado para funcionar como un interruptor para un LED (LED, del inglés light-emitting diode), o diodo emisor de luz. Cerrar el interruptor S1 colocará una pequeña entrada desde la fuente de 9 volt en la base del transmisor. Esta entrada encenderá el BJT, permitiendo que el LED se ilumine cuando reciba la entrada completa de la fuente de alimentación. Nota cómo el circuito de control de base utiliza un resistor 10.000 ohm para limitar la entrada de base de modo que el transistor no se destruya.

Amplificador BJT:

El circuito mostrado representa lo que se conoce como un par de transistores Darlington. Esta configuración funciona como un amplificador grande, aunque la señal se incrementa por el primer transistor, que luego alimenta a este segundo transistor, que a su vez amplifica la señal aún más. Este circuito ilustra lo bien que un par Darlington puede trabajar. Completa el circuito tocando los contactos S1 con el dedo, y el par Darlington amplificará la corriente lo suficientemente pequeña como para encender el LED.

El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial.

La mayoría de los FET están hechos usando las técnicas de procesado de semiconductores habituales, empleando la oblea mono cristalina semiconductora como la región activa o canal. La región activa de los TFT (thin-film transistor, o transistores de película fina) es una película que se deposita sobre un sustrato (usualmente vidrio, puesto que la principal aplicación de los TFT es como pantallas de cristal líquido o LCD).

Los transistores de efecto de campo o FET más conocidos son los JFET (Junction Field Effect Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) y MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET).

Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT (Bipolar Junction Transistor). El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensión, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenado y fuente.

El funcionamiento del transistor de efecto de campo es distinto al del BJT. En los MOSFET, la puerta no absorbe corriente en absoluto, frente a los BJT, donde la corriente que atraviesa la base, pese a ser pequeña en comparación con la que circula por las otras terminales, no siempre puede ser despreciada. Los MOSFET, además, presentan un comportamiento capacitivo muy acusado que hay que tener en cuenta para el análisis y diseño de circuitos.

Así como los transistores bipolares se dividen en NPN y PNP, los de efecto de campo o FET son también de dos tipos: canal n y canal p, dependiendo de si la aplicación de una tensión positiva en la puerta pone al transistor en estado de conducción o no conducción, respectivamente. Los transistores de efecto de campo MOS son usados extensísimamente en electrónica digital, y son el componente fundamental de los circuitos integrados o chips digitales.

A los transistores de efecto de campo se les conoce abreviadamente como FET

(Field Effect Transistor) y entre ellos podemos distinguir dos grandes tipos:

 Transistor de Efecto de Campo de Unión:

JFET (Junction Field Effect Transistor)

 Transistor de Efecto de Campo Metal - Óxido - Semiconductor:

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

Vamos a comenzar el estudio de este tipo de transistores viendo algunas de las

Principales analogías y diferencias existentes entre los transistores FET y los BJT.

En primer lugar, la principal diferencia entre ambos radica en el hecho de que el

Transistor BJT es un dispositivo controlado por corriente, mientras que los transistores FET

Son dispositivos controlados por tensión. En ambos casos, la corriente del circuito de

Salida es controlada por un parámetro del circuito de entrada, en un caso el nivel de

Corriente y en el otro el nivel de tensión aplicada.

En los transistores FET se crea un campo eléctrico que controla la anchura del

Camino de conducción del circuito de salida sin que exista contacto directo entre la

Magnitud controlada (corriente) y la magnitud controladora (tensión).

De forma análoga a como en los transistores bipolares existen dos tipos npn y pnp,

En los transistores de efecto de campo se habla de transistores FETs de canal n y de

Canal p.

Una diferencia importante entre ambos tipos de transistores consiste en que

Mientras que los transistores BJT son bipolares, es decir, en la corriente intervienen los dos

Tipos de portadores (electrones y huecos), los transistores FET son unipolares, en los que el

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