Fuente de corriente con bjt y diodo zener

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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANALOGA II
FUENTE DE CORRIENTE CON BJT Y DIODO ZENER

Freddy Alexander Velandia Vivas
favelandiav@unal.edu.co

RESUMEN: En esta primera práctica de laboratorio se hizo el diseño de una fuente de corriente con BJT y diodo zener. Se utilizo el transistor NPN n2222 y un diodo zener 1N4729A de 3.6 V a ½ W. Se implemento la configuración básica de este tipo de fuente(Fig. 1), para la cual se debió hacer el cálculo de la resistencia de programación Rz teniendo en cuenta las características eléctricas del transistor utilizado que se especificaban en la hoja de datos del mismo. Los resultados prácticos obtenidos son aproximadamente iguales a los que se obtuvieron teóricamente, el hecho de que no sean exactamente iguales a los de la teoría se explicaran másadelante en este informe.

PALABRAS CLAVE: diodo zener, transistor BJT NPN, tensión de saturación, ganancia estática de corriente β.

RESULTADOS

Como se menciono, se utilizo un transistor BJT NPN de referencia 2N2222, y un diodo Zener de 3.6 V a ½ W 1N4729A. Para garantizar una corriente de 2 mA en el colector del transistor se realizaron cálculos de diseño con los cuales se obtuvo unvalor de resistencia de programación de 410,51 Ω, en la práctica se uso un arreglo de tres resistencias en serie (390 Ω, 10 Ω, 10 Ω) para acercarnos al valor teórico y así llegar a 410 Ω. Con esta resistencia se garantizaría la corriente de 2 mA y una resistencia máxima de carga de 5,6 kΩ. El esquemático del circuito implementado se encuentra en la figura 1 (Fig. 1). Ahora, al momento de laimplementación la tensión sobre el diodo Zener la cual debería ser 3.6 V mostraba un valor de 4.2 V, a pesar de que se cambio el diodo en dos ocasiones y de que los mismos eran nuevos, el valor en tensión era el mismo (4.2 V) por lo cual se tuvo que trabajar con estos.
Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores era de esperarse que los resultados diseñados teóricamente no concordaranexactamente con los obtenidos experimentalmente aunque sus comportamientos fuesen similares.

1 Resistencia de carga

Así entonces, en nuestros cálculos teóricos la máxima resistencia de carga fue de 5,75 k Ω y haciendo una aproximación para valores comerciales de resistencias (E24 %5) se definió como máxima resistencia de carga un valor de 5,6 k Ω. Para valores más bajos de la resistencia decarga la corriente era I=2.49 mA constante, pero al momento de conectar en la resistencia de carga un valor de 5,1 k Ω esta corriente se caía a un valor de 2,15 mA.

2 Máxima disipación de potencia

La disipación de potencia en el transistor fue la más alta para el valor de resistencia de carga igual a 200 Ω en la cual la corriente tenía un valor de 2,48 mA. Por lo tanto su potencia es P= 37,2 mW.

3 Tensión Vb

La tensión en la base y en el emisor permaneció constante para las 7 (siete) resistencias de cargas utilizadas. En donde se encontró variación fue en las tensiones colector-emisor y base-emisor.

ANÁLISIS DE RESULTADOS.

Pensamos que una de las posibles causas en la variación en la tensión del zener de 3.6 V a 4.2 V se deba a la corriente que fluye porel diodo zener ya que esta varía por la ganancia en corriente estática del transistor β.
Como era de esperarse los resultados teóricos no concordaron con los prácticos a causa de la tensión en el zener, pero si se encontró un comportamiento que era de esperarse en el cual la corriente permanecía constante para ciertos valores de resistencias según el diseño. Los resultados se encuentran en latabla 1, en la cual se observa que efectivamente la corriente presenta una variación después de los 5.1 kΩ. Además se observa gráficamente la gran estabilidad que presenta esta fuente de corriente para valores de resistencia menores a su resistencia de carga máxima.
El resultado de la máxima potencia disipada en el transistor el cual fue de 37,2 mW para una resistencia de carga de 200 Ω....
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