Estabilidad Térmica y Polarización en Transistores BJT

Proceso Operativo

1. Verificar los terminales del transistor utilizado en la experiencia y comprobar su estado.
2. Armar el circuito de la fig. 1.1. Observar y medir los siguientes valores:
   • V_E = 0V | V_C = 5.29V | R_3.9K = 3.85K Ω
   • V_BE = 0.65V | V_CE = 5.29V | R_1.5M = 1.5M Ω
   • I_E = 0.98mA | I_C = 0.97mA

Igualmente, debe medir los valores exactos de las resistencias usadas en cada experiencia.

Colocar el foco cerca del transistor y, transcurridos 30 segundos, volver a observar y anotar:

• V_CE = 5.18V | V_E = 0V
• I_C = 0.98mA | V_C = 5.18V

Tocar el transistor para apreciar su temperatura. El transistor se encuentra a mayor temperatura de lo normal debido a que el foco le transmite calor, elevando así su temperatura.

Cuestionario

7. Justificación del desplazamiento del punto de trabajo

El desplazamiento que produce un cambio en β en el punto de trabajo se debe a que, en la polarización de cualquier transistor, se cumple que I_C = β I_B. Al variar β, la corriente del colector I_CQ varía y, consecuentemente, cambia V_CEQ, desplazando el punto Q sobre la recta de carga.

8. Condiciones de corte y saturación

Estas condiciones determinan la recta de carga porque son los puntos más cercanos a los ejes coordenados. Para el corte se toma I_C = 0 (eje X), y para la saturación se toma V_CE = 0 (eje Y).

9. Estabilidad del punto de reposo

La configuración más estable es el divisor de voltaje (figura 1.5). Si se cumple βR_E >> 10R₁, el voltaje de base permanece constante. La configuración menos estable es la polarización fija (figura 1.1), al ser altamente sensible a variaciones de I_CO y β con la temperatura.

10. Ventaja de la resistencia de emisor

Permite una mayor estabilidad térmica, manteniendo las corrientes y voltajes de polarización cercanos a los puntos fijados, incluso ante cambios en la temperatura o el β del BJT.

11. Comparativa de polarización

Aunque ambos son estables, la polarización tipo H es más eficaz frente a variaciones de β y V_BE con la temperatura que la realimentación de colector.

12. Comportamiento ante incremento de β

En la polarización universal, un aumento de β provoca que I_B disminuya, manteniendo I_C relativamente constante, lo que garantiza que el punto de trabajo sea más preciso.

13. Diseño de circuito (Figura 1.5)

Para I_CQ = 1mA y V_CC = 12V, se seleccionan valores comerciales para R_E = 1kΩ, R_C = 5kΩ, R₁ = 20kΩ y R₂ = 3.3kΩ, logrando un punto de operación estable.

14. Características del transistor BC548

• V_CEOmax: 20V
• I_Cmax: 200mA
• P_totmax: 300mW
• h_fe: 125 – 500

15. Observaciones y conclusiones

Se comprobó experimentalmente que la resistencia de emisor es fundamental para la estabilidad del BJT. Asimismo, se verificó que el punto Q es sensible a la temperatura, la cual altera el comportamiento del transistor al ser expuesto a fuentes de calor externas.