TECNOLOGA ELECTRNICA

Boletn de problemas de: Tema 6.- El transistor unipolar MOSFET

Tema 7.- El transistor bipolar BJT

Ejercicios a entregar por el alumno en clase de tutoras en grupo Semana 30/11-2/12: 2, 4 y 12

1. En el circuito de la figura, y suponiendo que el MOSFET posee unas caractersticas

de salida como las dadas:

a) Representar la recta de carga sobre dichas caractersticas, sealar el punto de

trabajo Q y los valores de IDQ y VDSQ.

b) Si se desea VDS= 25 V, cunto debe valer VGG?

R: a) 20 mA y 16,7 V b) 10,8 V.

2. El MOSFET de acumulacin del siguiente circuito tiene la

caracterstica de la figura para la zona de saturacin. Si

VDS= 10 V, calcular:

a) VGS.

b) ID.

c) RD.

R: a) VGS= 10 V,

b) ID=16 mA,

c) RD=1 k.

RD=1,14k

VDD=40V

VGG=14V

D

S

G

0 10 20 30 40 50

10

20

30

40

50

14V

16V

18V

VGS=20V

8V

12V

VDS(V)

ID(mA)

10V

6V

4V

0 4 8 12

4

8

12

16

20

VGS(V)

ID(mA)

VDD=26V

D

S

G

RD

RG=1M

3. Para un transistor MOSFET de acumulacin canal N, con tensin umbral de 2,5 V y

constante k= 1mA/V2, determinar la forma de onda correspondiente a Vo en el

circuito de la figura para la seal de entrada Vi representada.

+10V

Vi (volt.)

t (ms)

0 30

1,2V

10

4. En el circuito de la figura, el MOSFET tiene VT= 2 V y k = 2 mA / V2, calcular:

a) Valor de VGG para el cual comienza a conducir el

transistor.

b) Valor de VGG para que el transistor entre en zona

hmica.

VGG se conecta a los 24 V de alimentacin del

transistor. Calcular:

c) Valor de VGS.

d) Valor de ID.

e) Valor de Vo.

R: a) 10 V b) 26,1 V c) 4,8 V d) 15,68 mA e) 8,32 mA.

5. Dadas las caractersticas de salida linealizadas del transistor MOSFET de la figura, y

sabiendo que su VT= 2 V, se pide:

a) Representar la caracterstica de transferencia en saturacin Id= f(VGS).

b) Determinar y dibujar la tensin de salida Vo para la Vi dada.

VDD=+10V

Vo

RD=9 K

Vi

RS=9 K

RG=1 M

5

5 10

I d (mA)

VDS

10

V =+6V GS

V =+5V GS

V =+4V GS

V =+3V GS (V)

R D

V DD

=+5V

=1

R S

500

R G

=1M

V i

V o

200K

Vo

1K

24V

800K

VGG

200K

Vo

1K

24V

800K

VGG

20

V (V) i

t (ms )

5

6. En el circuito de polarizacin de la figura, que

utiliza un transistor MOSFET canal p con VT= 3

V y k= 2 mA/V2, se pide determinar:

a) Valor de ID suponiendo Q en saturacin.

b) Demostrar que la anterior suposicin es

incorrecta.

c) Valor de ID suponiendo Q en hmica.

d) Demostrar que la anterior suposicin es

correcta.

R: a) 2 mA c) 1,24 mA.

7. En el circuito de la figura, determinar:

a) Valor de Vo para Vi= 0.

b) Valor de Vo para Vi= -5V.

c) Valor de Vi para Vo= -3V.

d) Valor de Vi que sita a Q al borde de corte y

de hmica.

R: a) -0,5 V b) 3 V c) 1 V d) -0,58 V.

8. En el circuito de la figura se aplica a su entrada un escaln de tensin de Vi=10V de

amplitud en el instante t= 0. Suponiendo C inicialmente descargado, se pide

determinar:

a) Tiempo transcurrido para

alcanzar Vo= 9 V.

b) Tiempo transcurrido para

alcanzar Vo= 1 V.

c) Valor final (t ) de Vo.

R: a) 0,6 s b) 0,98 s c) 0,4 V.

9. En el circuito de la figura se utilizan

dos transistores unipolares con

tensin umbral VT= 2,5 V y

constante k= 1 mA/V2. Determinar:

a) Valor de Vo si Vi = 3V.

b) Valor de Vi para que empiece a

conducir Q2.

c) Valor mximo de Io para Vi=

+0,5V que mantiene a Q2 en

zona hmica.

R: a) 5 V b) 2 V c) 1,375 mA.

Q

RG=50k

VSS=25V

VGG=11V

RD=15k

RS=5k

Vo

Q Vi

RG=50k

VCC=+5V

-VCC=-5V

RD=1k

=

=

VV

VmAkQ

T 2||

/5,0 2

Vi

VDD=10V

RD=4k

Vo

Q: k=1mA/V2

VT=4V

R=1M

C=1F

Vi RD= 4k

Vo

VCC=+5V

RG1= 1M

R2= 10k

R1= 2k

Q2

Q1 Io

10. Si = 0,98 y VBE= 0,7 V, hallar R1 del

circuito de la figura para una corriente

de emisor IE= 2 mA. Desprciese la

corriente inversa de saturacin.

R: 81,095 k.

11. Encuntrense los valores de R1 y

R2 necesarios para colocar el

punto de trabajo Q del circuito de

la figura en el centro de la recta

de carga. Supngase R1||R2= 10

RE.

R: 12,68 k y 47,3 k.

12. Dado el siguiente circuito con

BJT:

a) Est el transistor de la figura

activo o en saturacin?

Tmese = 100 y

desprciense las tensiones

de unin.

b) Calcular Vo del circuito.

c) Cul es el valor mnimo de

del transistor que se satura

en este circuito?

R: b) 3,38 V c) 50.

VCC= 10 V.

RC= 2 k

R E = 1 k

R B= 100 k

Vo

VCC= 25 V.

R C= 2 k

R 1

R E= 1 k

R 2

= 100

VCC= +12 V.

R1RC= 2 k

=0,98

R 2= 25 k

R e= 200

IE = 2 mA

13. Si el transistor de silicio de la figura tiene un valor mnimo de = hFE de 30 y si ICBO=

10 nA a 25 oC:

a) Hallar Vo para Vi= 12 V y demostrar que

Q est en saturacin.

b) Hallar el valor mnimo de R1 para que el

transistor del apartado a) est en la

regin activa.

c) Si R1= 15 k y Vi= 1 V, hallar Vo y

demostrar que Q est en corte.

d) Hallar la temperatura mxima a la cual

el transistor del apartado c) permanece

en corte seguro.

R: a) 0,2 V b) 36,84 k c) 12 V d) 148,7oC.

14. Para activar y desactivar las lmparas de un sistema de alarmas en un recinto de

servidores informticos se utilizan transistores bipolares con = 25, segn el

circuito de la figura. Cada lmpara tiene una resistencia de 400 en fro y 500

en caliente. Calcular:

a) Valor de Ve para el cual el transistor Q comienza a

conducir. b) Valor mnimo de Ve para el cual Q se satura,

considerando el peor de los casos.

c) Valor de la corriente IE mxima del transistor si Ve =

24 V.

d) Potencia disipada por la lmpara en este ltimo

caso.

R: a) 6,38 V b) 17,96 V c) 63,2 mA d) 1,42 W.

15. En el circuito de la figura obtener el valor de Vo y representar cmo vara al aplicar

a la entrada una seal como la de la figura.

+12 V

Rc= 2k2

R2= 100 k

R1= 15 k

Vo

-12 V

Vi Q

-12V

Q

10K

4K7

Ve

24V

-12V

Q

10K

4K7

Ve

24V

V i

4V

20K

20K

=100

820

24V

V o

2V

- 2V

8V

6V

- 4V

V o

V i

t

t

V i

4V

20K

20K

=100

24V

V o

2V

- 2V

8V

6V

- 4V

V o

V i

t

t

16. En el circuito de la figura, los transistores

Q1 y Q2 forman un par Darlington y

tienen una 1 = 30 y una 2 = 25,

respectivamente. Se pide:

a) Obtener la equivalente del par.

Suponga Q1 y Q2 en activa. b) Con VB = 5V, hallar la tensin Vo y el

estado en el que se encuentran los

transistores.

c) Hallar el valor de VB para el cual

comienzan a conducir ambos transistores.

d) Hallar el valor mnimo de VB para el cual alguno de los transistores satura.

R: a) 750 b) 13,3 V c) 1 V d) 7,8 V.

17. Hallar Vo en el circuito de la

figura, si a) V= 15 V, b) V= 30 V.

Se usa un transistor de silicio en

el que = 40. Sugerencia: Aplicar

el teorema de Thvenin a los

circuitos de base y de colector.

R: a) 1,10 V b) 0,2 V.

18. En el circuito de la figura, determinar:

a) Valor de Vb para el cual comienza a conducir Q2.

b) Valor de Vb para el cual ID es mxima.

c) Valores de VDS en ambos casos.

Datos:

BJT: = 50, VBE= 0,7 V,

V=0,5V, VBESAT=0,8V,

VCESAT=0,2V,

MOSFET: k= 0,5 mA/V2, VT= 3V.

R: a) 31,5 V b) 20,5 V c) 10 V y 7,55 V.

+5 V

3 k

40 k

360 k

Vo

-10 V

V27 k

40K

2K R D

100

V DD=10V

1K

Q1Q2

Vb

30V

VB

Vo81K

0,5KIC

Q1

Q2

IB

30V

VB

Vo81K

0,5KIC

Q1

Q2

IB

19. En el circuito de la figura, considerando para los transistores los datos indicados,

determinar:

a) Valor mximo de Vi que mantiene en corte a Q2 y valor de Vo en este caso.

b) Valor de Vo para Vi= 3,2 V.

Datos:

BJT: = 50, VBE= 0,7 V,

V=0,5V, VBESAT=0,8V, VCESAT=0,2V.

MOSFET: k= 4 mA/V2, VT= 1,5 V.

R: a) 2,5 V y 4,5 V b) 1,336 V.

20. En el circuito de la figura, Q1 es un MOSFET de acumulacin canal P y Q2 un BJT.

Calcular:

a) Valor de Vo si Ve= 10 V.

b) Valor de Ve para que empiece a conducir

Q2.

c) Valor mximo de Ve para el cual se satura

Q2.

d) Valor mximo de Io para Ve= 0 V que

mantiene a Q2 en saturacin.

RB1=1K

VCC=12V

Ve

D

S

G RC=1k

Vo

hFE=20

Io

RB2=4k7

RG=1M

Q1

Q2

-VBB=-10V

R: a) 12 V b) 3,51 V c) 2,75 V d) 31,8 mA.

0 -3 -8 -12

Idmx=6mA

VGS(V)

ID(mA)

VDD=5V

Vi

RD=0,5k

Vo

Q1

Q2

D

S

G

RS=0,5k