SEMANA 9 DEL 19 AL 23 DE OCTUBRE DEL 2015

PRIMEROS B-C

PARA EL DÍA LUNES TERMINAMOS PROYECTO, NO OLVIDAR SU MATERIAL O SE ANULA PROYECTO.

PRIMERO E

ALUMNOS QUE NO TERMINARON EL PROYECTO POR NO LLEVAR EL MATERIAL Y SOLO TIENEN EL 5% DE CALIFICACIÓN:

1.  ESPINOZA VAZQUEZ JOSÉ CARLOS EDGAR

2.  HERNÁNDEZ CASTRO EDSON GENARO

3.  MARQUEZ TORO JORGE ALBERTO

PRIMEROS B-C, E

IMPRIMIR SU PRÁCTICA 3, PARA EL DÍA MIÉRCOLES 21 DE OCTUBRE.

TEMAS PARA EXAMEN:

1.  HISTORIA DE LA ELECTRÓNICA

2.  COMPONENTES ELECTRÓNICOS

·        SIMBOLOGÍA Y NOMBRE

·        CLASIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES

3.- TIPOS DE DIAGRAMAS Y DESCRIPCIÓN

4.- TECNOLOGÍA Y TÉCNICA

5.- CÓDIGO DE COLORES Y CALCULO DE RESISTENCIAS

PRACTICA NO. 3

“EL TRANSISTOR”

 OBJETIVO:           

Observar cómo trabajan los transistores como amplificadores de corriente, controlando una corriente grande (corriente de colector) con una pequeña corriente de base.

 ASPECTOS TEÓRICOS

Los transistores son dispositivos semiconductores  con tres terminales de conexión. Un voltaje o corriente muy pequeña en una terminal puede controlar grandes cantidades  de corriente a través de los otros dos pines o terminales, esto significa que los transistores pueden ser utilizados como amplificadores o interruptores. Existen dos familias principales de transistores: bipolares y de efecto de campo.

            Las tres terminales de un transistor bipolar son el emisor, la base y el colector. La base es muy delgada y tiene menos átomos dopados que el emisor y el colector. Por eso una pequeña corriente de base-emisor causara que fluya una corriente mayor de emisor-colector.

              

                                                        

Transistor, en electrónica, denominación común para un grupo de componentes electrónicos utilizados como amplificadores u osciladores en sistemas de comunicaciones, control y computación. Hasta la aparición del transistor en 1948, todos los desarrollos en el campo de la electrónica dependieron del uso de tubos de vacío termoiónicos, amplificadores magnéticos, maquinaria rotativa especializada y condensadores especiales, como los amplificadores. El transistor, que es capaz de realizar muchas de las funciones del tubo de vacío en los circuitos electrónicos, es un dispositivo de estado sólido consistente en una pequeña pieza de material semiconductor, generalmente germanio o silicio, en el que se practican tres o más conexiones eléctricas. Los componentes básicos del transistor son comparables a los de un tubo de vacío tríodo e incluyen el emisor, que corresponde al cátodo caliente de un tríodo como fuente de electrones. El transistor fue desarrollado por los físicos estadounidenses Walter Houser Brattain, John Bardeen y William Bradford Shockley de los Bell Laboratories. Este logro les hizo merecedores del Premio Nóbel de Física en 1956. Shockley pasa por ser el impulsor y director del programa de investigación de materiales semiconductores que llevó al descubrimiento de este grupo de dispositivos. Sus asociados, Brattain y Bardeen, inventaron un importante tipo de transistor.

Un cristal de germanio o de silicio que contenga átomos de impurezas donantes se llama semiconductor negativo, o tipo n, para indicar la presencia de un exceso de electrones cargados negativamente. El uso de una impureza receptora producirá un semiconductor positivo, o tipo p, llamado así por la presencia de huecos cargados positivamente. Un cristal sencillo que contenga dos regiones, una tipo n y otra tipo p, se puede preparar introduciendo las impurezas donantes y receptoras en germanio o silicio fundido en un crisol en diferentes fases de formación del cristal. El cristal resultante presentará dos regiones diferenciadas de materiales tipo n y tipo p. La franja de contacto entre ambas áreas se conoce como unión pn. Tal unión se puede producir también colocando una porción de material de impureza donante en la superficie de un cristal tipo p o bien una porción de material de impureza receptora sobre un cristal tipo n, y aplicando calor para difundir los átomos de impurezas a través de la capa exterior. Al aplicar un voltaje desde el exterior, la unión pn actúa como un rectificador, permitiendo que la corriente fluya en un solo sentido  Si la región tipo p se encuentra conectada al terminal positivo de una batería y la región tipo n al terminal negativo, fluirá una corriente intensa a través del material a lo largo de la unión. Si la batería se conecta al revés, no fluirá la corriente.

 Básicamente un transistor puede controlar una corriente muy grande a partir de una muy pequeña. muy común en los amplificadores de audio.

Los dispositivos semiconductores tienen muchas aplicaciones en la ingeniería electrónica. Los últimos avances de la ingeniería han producido pequeños chips semiconductores que contienen cientos de miles de transistores. Estos chips han hecho posible un enorme grado de miniaturización en los dispositivos electrónicos. La aplicación más eficiente de este tipo de chips es la fabricación de circuitos de semiconductores de metal-óxido complementario o CMOS, que están formados por parejas de transistores de canal p y n controladas por un solo circuito. Además, se están fabricando dispositivos extremadamente pequeños utilizando la técnica epitaxial de haz molecular. En la parte plana de los transistores encontramos lo siguiente:

Materiales

Cantidad	Descripción
1	protoboard
1	porta pila
1	pila de 9 volts
1mt.	Alambre para protoboard
3	resistencias de 68 kilohms A ¼ de watt
2	condensadores de 47 microfaradios 25 volts
2	transistores 2N2222
18	leds de colores

PROCEDIMIENTO

1.- Verifique con tenga todo el material a utilizar

2.- ensamble en el protoboard el circuito del diagrama, teniendo cuidado con la polaridad de los  Leds y los capacitores electrolíticos.

3.- Observe e identifique las terminales de los transistores para conectarlo adecuadamente.

 4.- Una vez terminado el circuito, verifique conexiones antes de conectar la pila de 9 volts.

5.- Verifique nuevamente la polaridad de los leds

6.- Conecte al circuito la pila de 9 volts con él porta pila

7.- Observe cómo funciona el circuito y anote sus observaciones.

8.- Desconecte la pila del circuito.

DIAGRAMA 1

FUNCIONAMIENTO

            Este circuito puede ser utilizado como un adorno en gorras, cinturones, autos, mochilas, cuadros, etc. Los leds iniciarán destellos alternados de acuerdo a la descarga y carga de los condensadores.

            CUESTIONARIO:

1.- ¿Cuál es el nombre que se le da a cada una de las terminales del transistor?

 

2.- Describe como identificas las terminales del transistor para su conexionado

 

3.- En el transistor ¿Qué nos indica la Terminal con la flecha?

 

4.- Coloca el nombre a cada una de las terminales del siguiente símbolo: 

5.- ¿Cuáles son los tipos de transistores bipolares existentes?

 

“TRANSISTORES PNP”

OBJETIVO: 

Conocer cómo trabajan los transistores PNP como amplificadores de corriente, controlando una corriente grande (corriente de colector) con una pequeña corriente de base.

 ASPECTOS TEÓRICOS

Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector.

La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo

Un transistor PNP está correctamente polarizado, cuando su colector es negativo, su emisor positivo y su base ligeramente negativa. Cuando esto ocurre, fluyen dos corrientes por el transistor. La corriente de colecto ( Ic), que es grande y la corriente de base ( Ib) que es pequeña. La corriente de base controla la corriente del colector. A más corriente en la base, mayor corriente de colector y viceversa. Este importante proceso de tener una pequeña corriente controlando una gran corriente se llama AMPLIFICACIÓN. Los transistores están hechos de materiales semiconductores, tales como el silicio o germanio. Dependiendo de cómo este construido el transistor, puede ser de tipo NPN o PNP.

                                                                                                  

                                                                    

LA COMPROBACIÓN DE UN TRANSISTOR SE REALIZA DE LA SIGUIENTE MANERA.

La base de un transistor se encuentra limitada por las dos uniones PN, por lo cual, debe de comportarse como un diodo con el emisor, igualmente que con el colector. Sabiendo esto, es fácil comprobar el estado de un transistor y saber cuál es la base, el colector y el emisor.

Para saber si un transistor es PNP o NPN y cuáles son sus terminales  de Base, Colector y Emisor, realizaremos lo siguiente, usaremos un medidor de resistencia (multímetro), colocaremos la punta roja en uno de los terminales y la negra en otra, si la resistencia es grande, puede que estemos midiendo entre Colector−Emisor o que estemos midiendo Base−Emisor/Colector en Polarización Inversa, ahora bien, si la resistencia es pequeña, estamos midiendo seguro entre Base−Colector o Base−Emisor en polarización directa, con lo que ya sabemos que una de las dos terminales es la base. Cambiamos una de las puntas a la otra terminal, si la resistencia es grande, la terminal que ahora no está siendo medida es la base, si la resistencia es baja, sabemos que la terminal con la que hemos realizado las dos mediciones es la base y mirando el color de la punta sabremos si es P o N, con lo que ya sabemos si el transistor es PNP o NPN.

Para diferenciar el Colector del Emisor, el procedimiento es el siguiente, medimos resistencia entre la base, ya diferenciada, y las otras dos terminales, el resistencia Base−Colector es siempre menor que la resistencia Base−Emisor.

Materiales

Cantidad	Descripción
1	Protoboard
1 mt.	Alambre para protoboard del No. 22
1	porta pila
2	Resistencias de 220 ohms
8	Led´s
1	Resistencia de 6.8 kilohms
1	Push botón NA
3	Transistores 2N3906
1	pila de 9 volts
2	resistencias de 100 kilohms
2	capacitores de 100 microfaradios

PROCEDIMIENTO

1.- Armar en el protoboard el circuito del diagrama B, teniendo cuidado con la polaridad de los leds,

2.- Observa las terminales del transistor y relaciónalas con el símbolo del diagrama.

3.- Una vez armado el circuito, verificar conexiones y polaridades.

4.- Conecte la pila de 9 volts al porta pila y después  al circuito, observe que sucede.

5.- Con el multímetro medir la cantidad de voltaje que circula de base a colector y de emisor a colector.

6.- Anotar los datos obtenidos en el cuadro de abajo.

7.- Desconecta la pila del circuito.

                                                   DIAGRAMA B

  

FUNCIONAMIENTO

            En el diagrama B se verifica que el colector del transistor recibe un voltaje negativo de la fuente a través de la resistencia de 220 ohms y el led. El emisor está directamente conectado al positivo de la batería y la base recibe un voltaje negativo a través de la resistencia de 6.8 ohms, el interruptor y el led. El brillo del led es proporcional  a la corriente de base ( Ib) y el brillo del otro led es proporcional a la corriente de colector ( Ic).

8.- Armar en el protoboard el circuito del diagrama 2, teniendo cuidado con la polaridad de los leds,

9.- Observa las terminales del transistor y relaciónalas con el símbolo del diagrama.

10.- Una vez armado el circuito, verificar conexiones y polaridades.

11.- Conecte la pila de 9 volts al porta pila y después  al circuito, observe que sucede.

12.- Anota tus observaciones

13.- Cierra el interruptor key-space y observa que sucede, anota tus observaciones.

14.-  Desconecte la pila de 9 volts  y desarma el circuito

DIAGRAMA 2

CUESTIONARIO:

1.- ¿Cómo se llaman las terminales del transistor que utilizaste?

 

2.- ¿En el transistor PNP a que parte del circuito conectaste el emisor?

 

3.- ¿En el diagrama 2, que función tenía el interruptor (key.space)?

 

4.- ¿Describe el funcionamiento del diagrama 2?

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5.- ¿Porque se le llama transistor PNP?

 

“TRANSISTORES NPN”

OBJETIVO:  

Conocer cómo trabajan los transistores NPN como amplificador de corriente; controlando una gran corriente de colector, con una pequeña corriente de base. Así como su aplicación en circuitos electrónicos.

 ASPECTOS TEÓRICOS

Cuando el colector de un NPN es positivo, el emisor negativo y la base levemente positiva, el transistor está correctamente polarizado y hay dos corrientes fluyendo: La corriente de colector (Ic)  que es una corriente grande, y la corriente de base (Ib) que es una corriente pequeña. Lo interesante de los transistores, es que la corriente de base, que es pequeña, controla la corriente de colector que es grande. A más corriente de base, mayor corriente de colector y viceversa.

NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación.

Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector.

    

La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo.

     

                                                        MATERIAL

Cantidad	Descripción
1	protoboard
1	pila de 9 volts
1	porta pila
3	resistencias de 220 ohms a ¼ watt
2	resistencia de 6.8 kilohms a ¼ de watt
3	leds
2	push-boton NA
3	transistores 2N3904
2	resistencias de 330 ohms a ¼ de watt
1	resistencia de 1 kilohms a ¼ de watt
1	resistencia de 10 kilohms a ¼ de watt
1	resistencia de 33 kilohms a ¼ de watt
1	condensador electrolítico de 1000 microfaradios
1	resistencia de 22 kilohms a ¼ de watt
2	condensadores electrolíticos de 100 microfaradios

PROCEDIMIENTO

1.- Armar en el protoboard el circuito del diagrama C, teniendo cuidado con la polaridad de los leds.

2.- Observa las terminales del transistor y relaciónalas con el símbolo del diagrama.

3.- Una vez armado el circuito, verificar conexiones y polaridades.

4.- Conecte la pila de 9 volts a la porta pila y después  al circuito, observe que sucede.

5.- Anota tus observaciones

6.- Cierra el interruptor key-space y observa que sucede, anota tus observaciones.

7.-  Desconecte la pila de 9 volts  y desarma el circuito.

DIAGRAMA C

FUNCIONAMIENTO.

            El diagrama muestra al probador de transistores NPN, su colector recibe un voltaje positivo del positivo de la batería a través de la resistencia  de 220 ohms y el led. El emisor está conectado directamente al negativo de la batería y la base recibe un voltaje positivo del positivo de la batería, a través de la resistencia de 6.8 ohms, el interruptor y el led. El brillo del led rojo es proporcional a la corriente de base y el brillo del led verde es proporcional a la corriente del colector. Si es observador verificará que el led del colector estará más brillante que el de la base, esto significa, que la corriente de colector es mayor que la corriente de base.

8.-  Arma en el protoboard el circuito del diagrama 2, teniendo cuidado con la polaridad de los leds y de los capacitores electrolíticos.

9.- Observa cómo se conectan los transistores NPN, en especial su emisor. Anota tus Observaciones.

10.- Una vez armado el circuito, verificar conexiones y polaridades

11.- Conecta la pila de 9 volts al porta pila y después a las terminales del protoboard.

12.- Observar el funcionamiento del circuito y anótalo.

13.- Desconectar la pila de 9 volts del circuito y desármalo.

DIAGRAMA D

FUNCIONAMIENTO:

            Al ensamblar el circuito del diagrama D, observará que los dos leds destellaran alternativamente y que uno de los leds se iluminara durante mayor tiempo. En este circuito los dos transistores  funcionan en forma de switches electrónicos y conducen en forma alternada de tal manera que cuando uno de ellos no conduce corriente el otro si lo hace y viceversa.

14.- Arma en el protoboard el circuito del diagrama E, teniendo cuidado con la polaridad del led y del capacitor electrolítico.

15.- Ten cuidado con la conexión del emisor de los transistores NPN, para que tu circuito funcione adecuadamente.

16.- Una vez armado el circuito verifica conexiones.

17.- Conecta la pila de 9 volts al porta pila y después a las terminales del protoboard

18.- Observa el funcionamiento del circuito y anótalo

19.- Observa cómo se comporta el led  cuando aprietas el switch, anota tus observaciones.

20.- Desconecta la pila de 9 volts y desarma tu circuito.

DIAGRAMA E

FUNCIONAMIENTO:

            En este circuito, al conectar la batería si presionamos y soltamos el switch, se debe encender el led durante varios segundos y luego debe apagarse. El tiempo de encendido es diferente para cada valor del condensador, permaneciendo mayormente iluminado al utilizar el condensador de 1000 microfaradios.

CUESTIONARIO:

1.- ¿Cómo se llaman las terminales del transistor que utilizaste?

 

2.- ¿En el transistor NPN a que parte del circuito conectaste el emisor?

 

3.- ¿En el diagrama D, que función tenía el interruptor (key.space)?

 

4.- ¿Describe el funcionamiento del diagrama E?

 

5.- ¿Porque se le llama transistor NPN?

 

6.- En el circuito del diagrama C ¿Que sucede cuando oprimes el interruptor?

 

APLICACIONES DEL TRANSISTOR COMO OSCILADOR”

OBJETIVO:

Conocer la forma de conexión de los transistores NPN y PNP conjuntamente en algunos circuitos electrónicos

 ASPECTOS TEÓRICOS

En un transistor se pueden combinar dos uniones para obtener amplificación. Un tipo, llamado transistor de unión npn, consiste en una capa muy fina de material tipo p entre dos secciones de material tipo n, formando un circuito. El material tipo n representa el elemento emisor del transistor, que constituye la fuente de electrones. Para permitir el avance de la corriente a lo largo de la unión np, el emisor tiene un pequeño voltaje negativo con respecto a la capa tipo p, o componente base, que controla el flujo de electrones. El material tipo n en el circuito de salida sirve como elemento colector y tiene un voltaje positivo alto con respecto a la base, para evitar la inversión del flujo de corriente. Los electrones que salen del emisor entran en la base, son atraídos hacia el colector cargado positivamente y fluyen a través del circuito de salida. La impedancia de entrada (la resistencia al paso de corriente) entre el emisor y la base es reducida, mientras que la impedancia de salida entre el colector y la base es elevada. Por lo tanto, pequeños cambios en el voltaje de la base provocan grandes cambios en la caída de voltaje a lo largo de la resistencia del colector, convirtiendo a este tipo de transistor en un eficaz amplificador. Similar al tipo npn en cuanto a su funcionamiento, el transistor de unión pnp dispone también de dos uniones y es equivalente al tubo de vacío denominado tríodo. Otros tipos con tres uniones, tales como el transistor de unión npnp, proporcionan mayor amplificación que los transistores de dos uniones.

 Al incorporar un conjunto de materiales semiconductores y contactos eléctricos, el transistor permite las mismas funciones que el tubo de vacío, pero con un costo, peso y potencia más bajos, y una mayor fiabilidad. Los progresos subsiguientes en la tecnología de semiconductores, atribuible en parte a la intensidad de las investigaciones asociadas con la iniciativa de exploración del espacio, llevó al desarrollo, en la década de 1970, del circuito integrado. Estos dispositivos pueden contener centenares de miles de transistores en un pequeño trozo de material, permitiendo la construcción de circuitos electrónicos complejos, como los de los microordenadores o microcomputadoras, equipos de sonido y vídeo, y satélites de comunicaciones.

         El transistor bipolar fue inventado en 1948 para sustituir al tubo de vacío tríodo. Está formado por tres capas de material dopado, que forman dos uniones pn (bipolares) con configuraciones pnp o npn. Una unión está conectada a la batería para permitir el flujo de corriente (polarización negativa frontal, o polarización directa), y la otra está conectada a una batería en sentido contrario (polarización inversa). Si se varía la corriente en la unión de polarización directa mediante la adición de una señal, la corriente de la unión de polarización inversa del transistor variará en consecuencia. El principio se puede utilizar para construir amplificadores en los que una pequeña señal aplicada a la unión de polarización directa provocará un gran cambio en la corriente de la unión de polarización inversa.

Materiales

Cantidad	Descripción
1	1 protoboard
1	1 porta pila
1	1 pila de 9 volts
1	1 resistencia de 120 kilohms a ½ watt
1	1 transistor 2N3906
1	1 transistor 2N3904
1	1 capacitor de 0.1 microfaradio
1	1 bocina de 8 ohms a 4 watt
1	1 resistencia de 1 kilohms a ½ watt
1	1 resistencia de 100 kilohms a ½ watt
1	1 potenciómetro de 100 kilohms a ½ watt
1	1 resistencia de 22 kilohms a ½ watt
1	1 capacitor de 100 microfaradios
2	2 capacitores de 0.1 microfaradio
1	1 push-boton NA

PROCEDIMIENTO

1.- Armar en el protoboard el circuito del diagrama 1 teniendo cuidado con las conexiones de los transistores.

2.- Una vez armado el circuito, revisa las conexiones.

3.-  Conecta la batería de 9 volts al porta pila y después a las terminales del protoboard.

4.- Observe como funcionamiento del circuito y anótalo.

5.- Desconecta la batería del circuito y desármalo.

DIAGRAMA 1

FUNCIONAMIENTO

            Un oscilador es un dispositivo electrónico, que genera constantemente una corriente que cambia por sí misma. La frecuencia  de esta corriente variable, él dice cuántas veces por segundo ocurre un ciclo completo de cambio. La unidad de medida de la frecuencia de una corriente variable es el herz (Hz) que representa un cambio por segundo o ciclo por segundo.

            El oscilador del circuito, genera una señal de pocos voltios (3 voltios o más) y aproximadamente 500 Hz. Una señal con esta frecuencia se llama señal de audio, puesto que puede oírse cuando se reproduce en la bocina. Las señales de audio frecuencia varían aproximadamente de 10 Hz a 20,000 Hz o sea la frecuencia que puede captar el oído humano, de ahí en adelante se llama radiofrecuencia. El oscilador montado es de dos transistores de acoplamiento directo.

6.- Arma en el protoboard el circuito del diagrama 2, teniendo cuidado con la polaridad del  capacitor electrolítico.

7.- Verifique las conexiones de los transistores en el circuito

8.- Conectar la pila de 9 volts al porta pila y después a las terminales del protoboard

9.- Observa cómo funciona el circuito y anótalo.

10.- Observa que sucede cuando se cierra el interruptor, anótalo

11.- Desconecte la pila de 9 volts del circuito y desármelo.

DIAGRAMA 2

FUNCIONAMIENTO

                  

            Cuando se presiona el interruptor, circula un flujo de corriente muy pequeño hacia el condensador C1y lo cargara lentamente ya que R1 tiene un valor alto de resistencia. Cuando se suelta el pulsador, el condensador C1 empieza a descargarse a través de las resistencias R2 y R3, el potenciómetro y la base del transistor. En el momento inicial de descarga, C1 ha adquirido un pequeño voltaje, necesario para poner en conducción a Q1 a través de la resistencia formada por R2 y el potenciómetro. Debido a la configuración de este circuito como oscilador, tiene retroalimentación a través de los capacitares C2 y C3, tomada de la salida en el colector de Q2 y la bocina, se produce un sonido cuya frecuencia depende del valor de estos capacitores y las resistencias del circuito.

            CUESTIONARIO:

1.- En el circuito 1 ¿Cómo suena la bocina?

 

2.- ¿Por qué se considera la conexión de los circuitos como osciladores?

 

3.- En el circuito 3, ¿Que sucede cuando presionas o cierras el interruptor?

 

4.- En el circuito 3 ¿Que sucede cuando mueves el potenciómetro?