Boletín de problemas de BJT

Nota: Todos los circuitos siguientes han sido simulados en el entorno Micro-cap 10.0.9.1 Evaluation Version. a. Polarización con 1 transistor npn

1.- Hallar las tensiones (VBE, VCE) , corrientes (IB, IC) y estado de polarización del transistor: (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100) a) V1 = 5 V, Rb = 43 K, Vcc = 20 V, Rc = 1 K b) V1 = 5 V, Rb = 4.3 K, Vcc = 20 V, Rc = 1 K c) V1 = 5 V, Rb = 43 K, Vcc = 10 V, Rc = 1 K d) V1 = 0.5 V, Rb = 43 K, Vcc = 20 V, Rc = 1 K e)V1 = 3 V, Rb = 10 K, Vcc = 50 V, Rc = 1 K f) V1 = 3 V, Rb = 10 K, Vcc = 50 V, Rc = 3 K VBE =

a) 0,7 V b)0,7 V c)0,7 V d)0,5 V e) 0,7 V f)0,7 V

VCE =

a) 10 V b)0,2 V c)0,2 V d)20 V e) 27 V f)0,2 V

IB =

a) 0,1 mA b)1 mA c)0,1 mA d)0 mA e) 0,23 mA f)0,23 mA

IC =

a) 10 mA b)19,8 mA c)9,8 mA d)0 mA e) 23 mA f)16,6 mA

Estado

a)Act b)Sat c) Sat d)Corte e)Act f)Sat

2.- Para el circuito de la figura anterior, determine el intervalo de valores de V1 para que el transistor se encuentre en activa. (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 150) Rb = 5 K, Vcc = 12 V, Rc = 1 K 0,7 V < V1 < 1,093 V 3.- Hallar las tensiones (VBE, VCE) y corrientes (IB, IC) del transistor: (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V) a) Rc = 0,7 K, Rb = 75 K, V1 = 10 V,  = 150 b) Rc = 0,2 K, Rb = 75 K, V1 = 10 V,  = 150 c) Rc = 0,7 K, Rb = 75 K, V1 = 10 V,  = 120 d) Rc = 0,2 K, Rb = 75 K, V1 = 10 V,  = 120 VBE =

a) 0,7 V b) 0,7 V c) 0,7 V d) 0,7 V

VCE =

a)0,2 V b)6,28 V c) 0,2 V d) 7,024 V

IB =

a)0,124 mA b) 0,124 mA c)0,124 mA d) 0,124 mA

IC =

a)14 mA b)18,6 mA c)14 mA d)14,88 mA

4.- Hallar las tensiones (VB, VC, VE), corrientes (IB, IC, IE) y estado de polarización del transistor: (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V) a)  = 120, R1 = 10 KΩ, R2 = 7 KΩ, Rc = 1 KΩ, Vcc=12 V b)  = 120, R1 = 75 KΩ, R2 = 7 KΩ, Rc = 1 KΩ, Vcc=12 V c)  = 100, R1 = 87 KΩ, R2 = 10 KΩ, Rc = 1 KΩ, Vcc=12 V d)  = 100, R1 = 87 KΩ, R2 = 3 KΩ, Rc = 1 KΩ, Vcc= 9V Vb =

a) 0,7 V b)0,7 V c)0,7 V d)0,3 V

Vc =

a)0,2 V b)6 V c)6 V d)9 V

Ve =

a) 0 V b)0 V c)0 V d)0 V

Ib =

a) 1,03 mA b) 0,05 mA c) 0,06 mA d)0 mA

Ic =

a)11,8 mA b)6 mA c)6 mA d)0 mA

Ie =

a)12,83 mA b)6,05 mA c)6,06 mA d)0 mA

Estado

a)Sat b)Act c)Act d)Corte

5.- Calcular el valor de las resistencias Re y Rb, y de las corrientes Ic e Ib, sabiendo que la tensión Vc = 5 V y que: (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100) a) Rc = 5 K, Ve = 4,5 V b) Rc = 1 K, Ve = 4,5 V

c) Rc = 5 K, Ve = 3 V d) Rc = 1 K, Ve = 3 V

Re =

a) 4,5 K b)0,9 K c)3,0 K d)0,6 K

Rb =

a)480 K b)96 K c)630 K d)126 K

Ic =

a)1 mA b)5 mA c)1 mA d)5 mA

Ib =

a)0,01 mA b)0,05 mA c)0,01 mA d)0,05 mA

6.- En el siguiente montaje, A representa una bombilla que disipa 100 W a 220 V. Si se tienen los siguientes valores de tensión y resistencia, Vs = 5 V, RB = 20 K, RC = 0,5 K, Vcc = 20 V, hallar … (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 120) Resistencia bombilla

Corriente por la bombilla

Potencia de la bombilla Potencia del transistor

RBombilla =

0,484 K

IBombilla =

20,12 mA

PBombilla =

195,93 mW

PTransistor =

4,17 mW

b. Polarización con 1 transistor pnp

1.- Hallar las tensiones y corrientes de base (VB, iB )y de colector (VC, iC ), y la potencia disipada por el transistor del circuito de la figura en los siguientes casos: (Vbe = Vbeact = Vbesat = - 0,7 V, Vcesat = - 0,2 V,  = 200) a) Vcc = 12 V, R1 = 1 K, R2 = 100 K, Rc = 1 K b) Vcc = 12 V, R1 = 10 K, R2 = 100 K, Rc = 1 K VB =

a) 11,88 V b)11,3 V

VC =

a) 0 V b)8,6 V

IB =

a) 0 mA b) 0,017 mA

IC =

a) 0 mA b) 3,4 mA

Potencia

a) 0 mW b) 11,57 mW

2.- Hallar las tensiones y corrientes de base (VB, iB )y de colector (VC, iC ), y el estado del transistor del circuito de la figura en los siguientes casos: (Veb = Vebact = Vebsat = 0,7 V, Vecsat = 0,2 V,  = 100) a) Vcc = 12 V, Rb = 70 K, Rc = 1 K b) Vcc = 12 V, Rb = 150 K, Rc = 1 K VB =

a) 11,3 V b)11,3 V

VC =

a) 11,8 V b) 4,46 V

IB =

a) 0,16 mA b) 0,075 mA

IC =

a) 11,8 mA b) 7,5 mA

Estado

a) Saturación b) Activa

3.- Hallar las tensiones y corrientes de base (VB, iB ) y de colector (VC, iC ) del transistor del circuito de la figura. Calcular la resistencia que habría que poner en el colector (Rc) para que el transistor cambiase de estado. (Veb = Vebact = Vebsat = 0,7 V, Vecsat = 0,2 V,  = 120) Vcc = 10 V, Rb = 100 K, Re = 0,1 K, Rc = 0,5 K VB =

8,2 V

VC =

4,975

IB =

0,082 mA

IC =

9,95 mA

Rc =

0,885 K

c. Polarización con 1 transistor npn y 1 elemento extra (potenciómetro, bobina, etc…)

1.- Se pretende encender un LED actuando sobre el potenciómetro Pot1, conectado a la base de un transistor BJT a través de una resistencia fija Rb. Se considera que el LED (de color amarillo) funciona con una corriente mínima de IF MIN (LED)= 15 mA, siendo la tensión en conducción VF (LED)= 2 V. La máxima potencia que puede disipar el LED es de 0,1 W. Se pide: a) Dimensionar el valor de Rb para que el LED no se destruya en el caso de que el potenciómetro esté en su valor mínimo (Rpot = 0 K). Calcular la tensión Vce en ese instante. b) Dimensionar el valor máximo del potenciómetro para que siempre se encuentre encendido. Calcular Vce. Datos: V1 = 10 V, RC = 0,1 K, Vcc = 10 V, Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100)

a)

b)

RB =

18,6 K

VCE =

3V

RPot =

43,4 K

VCE =

6,4 V

2.- El conmutador de la figura sirve para encender o apagar el LED. Se considera que el LED (de color amarillo) funciona con una corriente mínima de IF MIN (LED)= 15 mA, siendo la tensión en conducción VF (LED)= 2 V. a) Calcular el valor de Rc para que pase por el LED una corriente de 30 mA cuando el switch está a GND. b) Calcular el valor de mínimo Rb para que pase por el LED una corriente menor de 15 mA cuando el switch está a V1. Datos: V1 = 5 V, (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100) a)

RC =

0,1 K

b)

RB MIN =

28,6 K

3.- El conmutador de la figura sirve para poner en marcha el motor de continua, a través de un relé. La bobina del relé se activa cuando pasa como mínimo 10 mA por ella, cerrando el interruptor (Relay1) en ese caso. a) Calcular el valor máximo de Rb para que funcione el sistema. b) Tensión Vce en ese instante. c) Si Rb fuese un potenciómetro, ¿Cuál sería la máxima corriente que podríamos hacer pasar por la bobina?. d) Calcular la potencia que estaría disipando la bobina en ese instante. Datos: R interna de la bobina = 0,1 K, V1 = 5 V, V2 = 2 V, (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100) a)

RB MAX =

43 K

b)

VCE =

4V

c)

IBB MAX =

48 mA

d)

PBB MAX =

230,4 mW

d. Polarización con varios transistores

1.- Los conmutadores S1 y S2 sirven para seleccionar cuál de los cuatro LEDs es encendido. a) Calcular los valores de las Rbi para que los LEDs se iluminen con la corriente mínima al ser seleccionados. b) Calcular el valor de las RLi para las tensiones |Vce| de ambos transistores sean de 2,5 V. c) Rellenar la tabla de correspondencias entre S1, S2 y los 4 LEDs que son encendidos. Datos: VF (LED)= 2 V, IF MIN (LED)= 15 mA, V1 = V2 = 10 V, (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100) a)

RB =

62 K

b)

RL =

0,2 K

c)

S2

UP

DOWN

UP

LED1

LED3

DOWN

LED2

LED4

S1

e. Análisis de polarización con la característica estática

1.- En una situación A, el corte de la recta de carga con la característica estática del transistor BJT proporciona el punto de polarización. Si se divide por 2 la tensión Vcc, represente en dicha característica la nueva situación, indicando el estado del transistor en ambos casos. iC vCC Rc vCC 2·Rc

A

vCC 2

Estado:

ACTIVA

Estado:

iB

vCC

vCE

SATURACIÓN

2.- Hallar las tensiones y corrientes de polarización del BJT, donde R1 = 20 K, R2 = 10 K, R3 = 4 K y Vcc = 10V (Vbe = Vbeact = Vbesat = 0,7 V, Vcesat = 0,2 V,  = 100) Representar sobre la característica estática de salida el punto de polarización del transistor, indicando los valores representativos de la recta de carga (puntos de corte con los ejes), las corrientes de base (IB) y colector (IC) y la tensión colector emisor (VCE). VBE =

0,7 V

VCE =

0,2 V

Ib =

0,395 mA

IC =

2,45 mA