TRANSISTORES. Regrinha simples - Quanto mais ou menos corrente colocar na base, mais ou menos corrente vai passar entre emissor-coletor.

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1 TRANSISTOR Numa torneira, a quantidade de água que sai é controlada abrindo ou fechando o registro. Sendo assim com registro fechado, não passa corrente de água, e com registro aberto, passa o máximo possível de corrente de água e finalmente, com o registro meio aberto, o fluxo de água pode ser a metade. No transistor temos algo parecido. Temos 3 terminais: o coletor onde "entra a corrente", o emissor onde "sai a corrente", e a base, onde e feito o controle de quanto vai passar de corrente entre emissor-coletor. Regrinha simples - Quanto mais ou menos corrente colocar na base, mais ou menos corrente vai passar entre emissor-coletor. A REVOLUÇÃO Com o passar dos anos, a indústria dos dispositivos semicondutores foi crescendo e desenvolvendo componentes e circuitos cada vez mais complexos, a base de diodos. Em 1948, na Bell Telefone, um grupo de pesquisadores, liderados por Shockley, apresentou um dispositivo formado por três camadas de material semicondutor com tipos alternados, ou seja, um dispositivo com duas junções. O dispositivo recebeu o nome de TRANSÍSTOR. O impacto do transistor, na eletrônica, foi grande, já que a sua capacidade de amplificar sinais elétricos permitiu que em pouco tempo este dispositivo, muito menor e consumindo muito menos energia, substituísse as válvulas na maioria das aplicações eletrônicas. O transistor contribuiu para todas as invenções relacionadas, como os circuitos integrados, componentes opto - eletrônicos e microprocessadores. Praticamente todos os equipamentos eletrônicos projetados hoje em dia usam componentes semicondutores. As vantagens sobre as difundidas válvulas eram bastantes significativas, tais como: Menor tamanho; Muito mais leve; Não precisava de filamento; Mais resistente; Mais eficiente, pois dissipa menos potência; Não necessita de tempo de aquecimento; Menores tensões de alimentação. TRANSISTOR BIPOLAR O principio do transistor é poder controlar a corrente. Ele é montado numa estrutura de cristais semicondutores, de modo a formar duas camadas de cristais do mesmo tipo intercaladas por uma camada de cristal do tipo oposto, que controla a passagem de corrente entre as outras duas. Cada uma dessas camadas recebe um nome em relação à sua função na operação do transistor. Página 1

2 O transistor é hermeticamente fechado em um encapsulamento plástico ou metálico de acordo com as suas propriedades elétricas. Página 2

3 DARLINGTON Os transistores de potência geralmente têm ganhos menores e precisam correntes altas na base para a plena condução. Por exemplo, um transistor 2N3055 pode exigir 3A para controlar uma corrente de 15A. Para solucionar este problema, existe um tipo de transistor bipolar que se chama Darlington, e nada mais é do que dois transistores em um único encapsulamento. O ganho (HFE) total do Darlington é a multiplicação dos ganhos individuais de cada um dos transistores. Maior ganho de corrente. Tanto o disparo como bloqueio são sequenciais. A queda de tensão em saturação é constante. Desvantagens: Utilização apenas com medidas frequências e medias potências Página 3

4 FUNCIONAMENTO Tensões e correntes nos transistores NPN e PNP. IE = IC + IB NPN = VCE = VBE + VCB PNP = VEC = VEB + VDC Um transistor funciona como amplificador, quando a corrente de base oscila entre zero e um valor máximo. Neste caso, a corrente de coletor é um múltiplo da corrente de base. Se aplicarmos na base do transistor um sinal, vamos obter uma corrente mais elevada no coletor proporcional ao sinal aplicado: O ganho de um transistor, é uma característica do transistor,é o fator de multiplicação da corrente de base (Ib) ou Beta ß ou hfe do transistor. A formula matemática que permite efetuar o cálculo é : Ic = Ib x ß Ic: corrente de coletor Ib: corrente de base ß : beta (ganho) Página 4

5 TESTE DE TRANSISTOR CLASSIFICAÇÃO DOS TRANSÍSTORES Os primeiros transistores eram dispositivos simples destinados a operarem apenas com correntes de baixa intensidade, com o passar dos anos os fabricantes produziram transistores capazes de operar com pequenas e elevadas correntes, o mesmo acontecendo com às tensões e até mesmo com a velocidade. O estudo das características principais é efetuado por famílias que são: Uso Geral: Pequenos Sinais; Baixas Freqüências; Correntes IC entre 20 e 500mA; Tensão máxima entre 10 e 80 V; Freqüência de transição entre 1 Hz e 200 MHz. Potência: Correntes elevadas; Baixas freqüências; Correntes IC inferior a 15 A; Freqüência de transição entre 100 khz e 40 MHz; Uso de radiadores de calor. RF: Pequenos sinais; Freqüência elevada; Correntes IC inferior a 200mA; Tensão máxima entre 10 e 30V; Freqüência de transição em 1,5 GHz. Página 5

6 TRANSISTOR COMO CHAVE ELETRÔNICA Um transistor pode operar como chave eletrônica, bastando polarizá-lo de forma conveniente: corte ou saturação. Quando um transistor está saturado opera como um curto (chave fechada) entre o coletor e o emissor de forma que VCE = 0V e quando está no corte, opera como um circuito aberto (chave aberta) entre o coletor e o emissor, de forma que VCE = VCC. No ponto de saturação (chave fechada) a corrente de base é alta (IB SAT) e no ponto de corte (chave aberta) a corrente de base é zero. Página 6

7 OS LIMITES DOS Os transístores, como quaisquer outros dispositivos têm suas limitações (valores máximos de alguns parâmetros) que devem ser respeitadas, para evitar que os mesmos se danifiquem. Os manuais técnicos fornecem pelo menos quatro parâmetros que possuem valores máximos: Tensão máxima de coletor - VCEMAX Corrente máxima de coletor - ICMAX Potência máxima de coletor - PCMAX Tensão de ruptura das junções Na configuração EC, PCMAX = VCEMAX.ICMAX Exemplos de parâmetros de transístores comum Página 7

8 APLICAÇÕES Ao calcular a resistência de base de um transistor na configuração de emissor comum, é importante manter a tensão de coletor próxima da corrente central de carga, de modo a se evitar distorção dos sinais (classe A). A resistência de polarização depende da tensão de alimentação e da corrente de base. Onde: Rb é a resistência de base em (?) Ub é a tensão de alimentação em volts (V) Ib é a corrente de base em ampères (A) Página 8

9 EX. 01. Calcule a resistência de base para um transistor com uma carga de 1 k ohm, e uma corrente de coletor de 10 ma. Uma fonte de alimentação de 6 V é usada para a alimentação. A figura 2 mostra as curvas características deste transistor. Dados RL = 1Kohms Ic = 10 ma Ub = 6 V Das curvas características vemos que quando a corrente de coletor é de 10 ma a corrente de base é de aproximadamente 70 ua Aplicando a fórmula 1: Página 9

10 EX. 02. Se for para simplesmente funcionar como chave/relé, basta você calcular qual será a corrente de carga do transistor e calcular o resistor de base pelo ganho dele. Por exemplo, você quer que um transístor de hfe = 100 acenda uma lâmpada de 10W em 12V. A lâmpada está ligada em série com o coletor do transistor. O mesmo está com o emissor aterrado. Primeiro vamos calcular a corrente da lâmpada: P = U.I 10W = 12V.I I =~ 0,84A. Então a lâmpada necessita de 0,84A para ser ligada em potência máxima. Bom, o transístor tem o ganho = 100. Então: Ib = Ic/hfe Ib = 0,84/100 Ib = 0,0084A Necessitaremos de uma corrente de 0,0084A na base para que o coletor conduza 0,84A. Supondo que a tensão da base é de 12V: U = R.i 12V = R.0,0084A R =~ 1440 ohms. EX. 03. Para descobrir o valor do resistor de base para um transistor trabalhando como chave. 1) Descobrir a corrente da carga que quero acionar (em amperes) 2) Dividir a corrente da carga pelo hfe do transistor, resultado é a corrente de base 3) Aplicar a lei de ohm para descobrir a resistência Transistor BC547, hfe de 100 Carga: rele 10V, resistência da bobina de 250 ohms Página 10

11 EX. 04. EX Página 11

12 EX. 05. EX Página 12