transistor como interruptor

Transistor en corte y saturación

Propósito:
usar un transistor como suiche o interruptor.

Materiales:

-batería

-transistor 2N3904

-Diodo 1N4003

-R1 1 k (café, negro, rojo, dorado)

-Motor DC 9 voltios
-Pulsador

Procedimiento:

1- Arme el circuito mostrado en el dibujo.
2- Toque con el pin control el positivo de la batería. El motor se encenderá indicando que la corriente fluye a través del transistor.

Explicación del procedimiento:

Cuando un transistor se utiliza como interruptor o suitch, la corriente de base debe tener un valor para lograr que el transistor entre en corte y otro para que entre en saturación

- Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima (prácticamente igual a cero) y un voltaje colector emisor VCE) máximo (casi igual al voltaje de alimentación). Ver la zona amarilla en el gráfico

- Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y un voltaje colector emisor (VCE) casi nulo (cero voltios). Ver zona en verde en el gráfico

Para lograr que el transistor entre en corte, el valor de la corriente de base debe ser bajo o mejor aún, cero.

Oscilador biestable con transistor NPN

Propósito:

oscilador astable que provoca un parpadeo en los LEDs
Materiales:

-Batería
-2 resistencias de  330 ohmios (naranja, naranja, café, dorado) R1 y R2
-2 resistencias de 15 k (café, amarillo, naranja, dorado) R3 y R4
-2 Diodos LEDs (D1 y D2)
-2 Transistor NPN (2N3904) Q1 y Q2
-2 condensadores electrolíticos 100 uf C1 y C2

Procedimiento:

Arme el circuido del dibujo. 

Cuando energice los LEDs se encienden alternadamente


Explicación del procedimiento:

Estado 1: Q1 conduce, Q2 en corte

Un astable tiene dos estados, y ambos son inestables, de forma que el circuito alterna continuamente uno con otro. Empecemos por el estado 1. Al contrario de otras explicaciones que veréis, yo no voy a partir de cuando se aplica tensión. Está el circuito justo al empezar el estado 1, como si acabara de conmutar desde el estado 2. De momento tendréis que creer en estas condiciones iniciales, pero al final entenderá el por qué.

Al comienzo del estado 1:

Q1 está en conducción.
Q2 está en corte.
C1 está cargado positiva-mente con un potencial de Vcc - 0.7.
C2 está cargado negativamente (el terminal + está a menos tensión que el -) con un potencial de -0.7V. Como Q2 está en corte vamos a considerar que no pasa corriente por sus terminales. Así imaginariamente sacamos Q2 del circuito. Como Q1 está en conducción, su unión Base-Emisor es como un diodo polarizado en directo (sustituimos esta unión por un diodo); y al estar saturado suponemos que la pérdida de tensión Emisor-Colector es mínima (sustituiremos esta por un conductor).

C2 va a cargarse a través de R4 y la base de Q1. Así pues C2, que empezó con -0.7V va a cargarse hasta Vcc-0.7V (no llega a Vcc porque 0.7V es la caída de tensión B-E de Q1). Y además esta carga será muy rápida porque R1 y R4 serán de un valor muy bajo comparadas con R2 y R3.

Mientras tanto C1, que partía con Vcc-0.7 voltios positivos, ahora está conectado del revés. Así que empieza a descargarse (o a cargarse negativamente, da igual) a través de R2. Esta carga será más lenta. Desde los Vcc-0.7 hasta... en teoría hasta -V (suponemos el menos para indicar que está invertido), pero no va a llegar ahí. Porque cuando C1 alcanza los -0.7V, su terminal + está a masa y el - tiene ya 0.7V, y este último está conectado a la base de Q2. ¿Qué pasa cuando cuando a un NPN le aplicamos a su base 0.7 voltios más que a su emisor?

La tensión BE de Q2 es 0.7 más o menos, mientras la tensión en la base esté por debajo de ese valor no va a conducir. En el momento en que se alcanza esa tensión ya sí conduce. La base de Q2 queda polarizada a través de R2.

Recordemos que a estas alturas C2 se había cargado completamente hasta Vcc-0.7. Pues cuando Q2 pasa a conducción conecta a masa el terminal + de C2, mientras el - sigue aplicado a la base de Q1. Es como si se aplicara el condensador, invertido, a Q1. La base de Q1 recibe de golpe -(Vcc-0.7) que lo lleva inmediatamente al corte. Pudiendo incluso provocar una ruptura de la unión por avalancha. En estas condiciones entramos al estado 2.

Estado 2: Q1 en corte, Q2 conduce

Tal como hicimos para el estado 1, vamos a describir las condiciones iniciales del estado 2. Que son las del párrafo anterior.

Al comienzo del estado 2:

Q1 está en corte.
Q2 está en conducción.
C1 está cargado negativamente con un potencial de -0.7V.
C2 está cargado positivamente con un potencial de Vcc - 0.7.Haciendo lo mismo que antes, vamos a eliminar Q1 del circuito y vamos a sustituir Q2 por un diodo y un puente.

Vemos que C1 va a ir desde -0.7V hasta los Vcc-0.7V, rápidamente pues R1 es pequeña.
C2 va a (des)cargarse lentamente a través de R3 desde los Vcc-0.7V hasta los -Vcc,¡MENTIRA! sólo va a llegar hasta -0.7V. Porque cuando llegue ahí Q1 va a conducir, va a llevar a masa el + de C1 y va a aplicar a la base de Q2 toda la carga de C1 invertida, llevándolo al corte. Y provocando el estado 1 de nuevo.

Vemos que cuando eso pase tendremos:

Q1 está en conducción.
Q2 está en corte.
C1 está cargado positiva-mente con un potencial de Vcc - 0.7V.
C2 está cargado negativamente con un potencial de -0.7V. Que son justamente las condiciones iniciales que dimos para el estado 1. Así el ciclo se repite indefinidamente.

Transistor como oscilador

Propósito:

Montar un oscilador de audio de dos transistores.
Aprender acerca de los osciladores transistorizados.

Materiales:

-Batería
-R1 120 k (café, rojo, amarillo, dorado)
-R2 10 ohmios (café, negro, negro, dorado)
-Transistor PNP (2N3906)
-Transistor NPN (2N3904)
-Condensador de cerámica 0.1 uf (104)
-parlante

Procedimiento:

Arme el circuido del dibujo. Un tono audible se podrá oír por el parlante.

Explicación del procedimiento:

Un oscilador, es un dispositivo electrónico, que genera constantemente una corriente que cambia por si misma.

La frecuencia de esta corriente variable, le dice cuantas veces por segundo ocurre un ciclo completo de cambio. La unidad de medida de una corriente (señal) variable es el Hertz (Hz), que representa un cambio por segundo o ciclo por segundo.


El oscilador que usted ha montado, genera una señal de pocos voltios (3 voltios mas o menos) y aproximadamente 500 Hz, una señal con esta frecuencia, se llama señal de audio, puesto que usted puede oírla cuando se produce con un parlante. Las señales de audio-frecuencia, varían aproximadamente de 10 Hz a 20000 Hz, o sea la frecuencia que puede captar el oído humano.

El oscilador que usted ha montado es de dos transistores; oscilador de acoplamiento directo. Usa un transistor NPN y uno PNP.

La oscilación es mantenida por la retro-alimentación de la salida (parlante) a la entrada (base Q1), a través del capacitor C1. La frecuencia de oscilación es determinada por el valor de la resistencia R1 y el capacitor C1. mas grande los valores de R1 y C1, darán menos frecuencia de la señal producida pro el oscilador.

Probador de transistores PNP

Propósito:

Observar como trabaja un transistor PNP como amplificador de corriente, controlando una corriente grande (corriente de colector) con un peña (corriente de base).

Construir un útil probador de transistores PNP.

Materiales:

-Batería
-LED (LED1, LED2)
-R1 6.8 k (azul, gris, rojo, dorado)
-R2 220 ohmios (rojo, rojo,  café, dorado)
-Transistor PNP (2N3906)
-Suiche (S1)

Procedimiento:

1- Cuando accione el interruptor ambos LEDs se encienden.
2- Presione el interruptor. Observe y compara el brillo del LED de base (LED1), y el del colector (LED2).

Resultados:

1- Cuando accione el interruptor ambos LEDs se encienden.
2-Cuando suelte el interruptor ambos LEDs se apagan.
3-Cuando el interruptor esta accionado, el LED conectado al colector es mas brillante que el conectado a base.

Explicación del procedimiento:

Un transistor PNP esta correctamente polarizado, cuando su colector es negativo, su emisor es positivo y su base ligeramente negativa. Cuando esto ocurre fluyen dos corrientes por el transistor: La corriente de colector (Ic), que es grande y la corriente de base (Ib) que es pequeña, como se ilustra en la figura 1.

La corriente de base, controla la corriente de colector. A mas corriente en la base, mayor corriente de colector y viceversa. Este importante proceso de tener una pequeña corriente controlando una corriente grande, es conocido como AMPLIFICACIÓN.

La figura 2 muestra el circuito probador de transistores PNP. Su colector recibe un voltaje positivo de la batería a través de la resistencia R2 y el LED2. El emisor recibe un voltaje positivo de la batería, a través de la resistencia R1, el interruptor y el LED1. El brillo del LED1 es proporcional a la corriente de la base y el brillo del LED2 es proporcional a la corriente de colector.

Ejecutando este experimento encontrara que el LED de colector estará mas brillante que el de la base; esto significa, que la corriente de colector es mayor que la de base.

También se observa que si no hay corriente de base (interruptor abierto), no hay corriente de colector. Y por otra parte, si hay corriente de base, hay corriente de colector. Esto significa que la corriente de base, controla la de colector y que el elemento es un amplificador.