MEDIÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS RELEVANTES DE UM TRANSÍSTOR NPN

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1 Eletricidde Eletrônic Trnsístor bipolr MEDIÇÃO DAS ARATERÍSTIAS RELEVANTES DE UM TRANSÍSTOR NPN Medição d curv crcterístic de entrd, ou sej, d corrente básic IB em dependênci d tensão bse-emissor UBE. Medição d curv crcterístic de comndo, ou sej, d corrente do coletor I em dependênci d corrente básic IB com tensão coletor-emissor UE fix. Medição d curv crcterístic de síd, ou sej, d corrente do coletor I em dependênci d tensão coletor-emissor UE com corrente básic IB fix. 6/6 UD Fig. : Disposição de medição (exemplo: curv crcterístic de entrd). FUNDAMENTOS GERAIS Um trnsístor bipolr é um componente eletrônico de três cmds semicondutors lterndmente dopds tipo p e tipo n, bse B, coletor e emissor E. A bse se encontr entre o coletor e o emissor e se destin o comndo. Em princípio, o trnsístor bipolr corresponde dois diodos ligdos em sentidos opostos com um nodo ou ctodo comum. A bipolridde é condiciond pelo fto de que, por cont dos tipos diferentes de dopgem, tnto eletrodos qunto furos prticipm do trnsporte de crg. / 5

2 I, U Tb. : As qutro forms de operção de um trnsístor npn UBE UB Tipo de operção > < Operção dinte / norml I B B E U E > > Sturção < > Operção revers / invers < < Operção de bloqueio U BE B N P N E Fig. 2: Estrutur básic de um trnsístor npn com símbolos de ligção pertinentes e s tensões e correntes que surgem I E Tb. 2: As qutro curvs crcterístics de um trnsístor npn em operção dinte. Denominção urv crcterístic de entrd urv crcterístic de comndo urv crcterístic de síd urv crcterístic de retrotividde Dependê nci IB(UBE) I(IB) I(UE) UBE(UE) Prâmetro UE = const. IB = const. IB = const. onforme disposição ds cmds, fl-se em trnsístor npn ou pnp. (Fig. 2). Dependendo dos conectores entre os quis tensão de entrd e de síd é plicd, o trnsístor bipolr é operdo como tetrpolo em três ligções básics, ligção de emissor, ligção de coletor e ligção básic. As designções ds ligções indicm respectivmente ligção comum de entrd e síd. A seguir, somente o trnsístor npn será observdo. onforme ligção d trnsição bse-emissor ou bse-coletor n direção d pssgem (UBE, UB > ) ou em direção opost (UBE, UB < ), resultm qutro forms de operção do trnsístor npn (vide Tb. ). N operção vnte do trnsístor, trnsição BE polrizd n direção d pssgem (UBE > ) injet elétrons do emissor n bse e furos d bse no emissor. omo o emissor é significtivmente mis dopdo que bse, correspondentemente mis elétrons são injetdos n bse que furos no emissor e, ssim, s recombinções são minimizds. omo lrgur d bse é muito menor que o comprimento de difusão dos elétrons que são portdores minoritários de crg n bse, os elétrons se difundem trvés d bse pr cmd de brreir entre bse e o coletor e continum té o coletor, pois cmd de brreir somente é um obstáculo pr portdores mjoritários de crg. Finlmente, institui-se um corrente de trnsferênci IT do emissor pr o coletor, que represent, n operção dinte, um prcel significtiv d corrente do coletor I. O trnsístor, portnto, pode ser interpretdo como fonte de corrente comndd por tensão; corrente I n síd pode ser comndd pel tensão UBE n entrd. Os elétrons recombinntes n bse são desvidos como corrente básic IB d bse, pr gerr um corrente constnte de trnsferênci IT e, ssim, grntir estbilidde do trnsístor. Atrvés de um pequen corrente de entrd IB, então, é comndd um grnde corrente de síd I (I IT) e um mplificção de corrente ocorre. O comportmento de um trnsístor bipolr é crcterizdo por qutro curvs crcterístics, curv crcterístic de entrd, comndo e síd e de retrotividde (vide Tb. 2). N experiênci, s curvs crcterístics de entrd, comndo e síd são medids e representds grficmente no exemplo do trnsístor npn. LISTA DE APARELHOS Plc de encixe p. elementos 292 (U25) Kit de plugues de tirs, P2W (U9) Resistor kω, 2 W, P2W9 296 (U24) Resistor 47 kω,,5 W, P2W9 Potenciômetro 22 Ω, W, P4W5 Potenciômetro kω, W, P4W5 Trnsistor NPN BD 7, P4W (U4) 294 (U42) 296 (U44) 2974 (U82) Fonte de limentção A/D 2 V / 2776 (U76-2) ou Fonte de limentção A/D 2 V / 2775 (U76-5) Multímetro nlógico Escol 526 (U8557) onjunto de cbos pr experiêncis, 75 cm, mm² 284 (U8) 2 / 5

3 292 Plug in bord 292 Plug in bord 292 Plug in bord d e c f b g k 2 W k 2 W k 2 W b b c c d d 22 W e g 22 W e g 47 2 W f f MONTAGEM E EXEUÇÃO Orientções: O resistor de k serve como resistor de proteção em tods s ligções e precis estr sempre inserido. Somente ligr fonte e umentr tensão qundo s conexões estiverem pronts. Pr tods s experiêncis, justr tensão d fonte pr 5 V. Selecionr s grndezs de medição desejds (tensão, corrente) e s fixs de medição dequds nos multímetros nlógicos. Atentr pr polridde corret. urv crcterístic de entrd Montr ligção conforme Fig. Ambos os multímetros nlógicos conectdos destinm-se à medição d tensão básic do emissor UBE e d corrente básic IB. Ajustr o potenciômetro k de form que tensão básic do emissor sej V. Elevr lentmente tensão básic do emissor com uxílio do potenciômetro em intervlos dequdos, sempre medir forç básic d corrente e notr os vlores n Tb.. ESOLA,, =...2 V...2 V / A Fig. : Esquem de ligção pr registro d curv crcterístic de entrd. BD 7 ESOLA,, = urv crcterístic de comndo Montr ligção conforme Fig 4. Os três multímetros nlógicos conectdos destinm-se o controle d tensão básic do emissor UE e à medição d corrente básic IB e d forç d corrente do coletor I. Ler notr tensão coletor-emissor Ajustr o potenciômetro k de form que forç d corrente básic sej mínim. Elevr lentmente forç d corrente básic com uxílio do potenciômetro em intervlos dequdos, medir respectiv forç d corrente básic e notr os vlores n Tb. 4. ESOLA,, =...2 V...2 V / A Fig. 4: Esquem de ligção pr registro d curv crcterístic de comnd. BD 7 ESOLA,, = ESOLA,, = urv crcterístic de síd Montr ligção conforme Fig 5. Substituir o potenciômetro k pelo resistor 47 k. Inserir, dicionlmente, potenciômetro 22 ntes do coletor. Os três multímetros nlógicos conectdos destinm-se o controle d forç d corrente básic IB e à medição d tensão coletor-emissor básic UE e d forç d corrente do coletor I....2 V...2 V / A ESOLA,, = Ler notr forç d corrente básic. Ajustr o potenciômetro 22 k de form que tensão básic coletor-emissor sej mínim. 22 W BD 7 Elevr lentmente tensão coletor-emissor com uxílio do potenciômetro em intervlos dequdos, medir respectiv forç d corrente do coletor I e notr os vlores n Tb. 5. ESOLA,, = ESOLA,, = Fig. 5: Esquem de ligção pr registro d curv crcterístic de síd. / 5

4 EXEMPLO DE MEDIÇÃO Tb. : urv crcterístic de entrd. Ddos de medição pr UBE e IB. UBE / mv IB /,, 2,, 4, 5, 6, 66, 69, 72,6 74, 75,5 76 2, 77 2,6 78,4 Tb. 5: urv crcterístic de síd. Ddos de medição pr UE e I, IB = 4,2. UE / mv I / Tb. 4: urv crcterístic de comndo. Ddos de medição pr IB e I, UE = 5,2 V. IB / I /,, 2,2 4, 8,4,5,6 5,7 8,8 2,9 2, 26, 28,2, 2,4 4,5 6,6 8,7 4,8 4, , 44 4 / 5

5 AVALIAÇÃO A curv crcterístic de entrd (Fig. 6) corresponde, conforme esperdo, d curv crcterístic de pssgem de um diodo Si. Um diodo semicondutor se torn condutor n tensão de limir n direção de pssgem. Pr determinção d tensão de limir prtir dos pontos de medição, prte scendente d curv crcterístic de entrd é extrpold pr bsciss e tensão US é lid n interseção: () US 72 mv,72 V. O vlor coincide bem com o vlor típico de prox.,7 V pr o silício. O percurso d curv crcterístic de comndo (Fig. 7) é quse liner, com inclinção scendente pr correntes de coletor miores que I. O ftor de mplificção d corrente é clculdo conforme I (2) B I B e, em médi, é de prox. 24 O vlor máximo, com s condições correspondentes de testes, está especificdo em 25. A curv crcterístic de síd (Fig. 8) scende com o umento de UE té cerc de 2 mv de form íngreme, pr então pssr um âmbito quse horizontl. A perd de potênci é determind conforme I / I B / Fig. 7: urv crcterístic de comndo pr UE = 5,2 V () P UE I. No âmbito horizontl, el é de prox.,5 W. O vlor máximo bsoluto está especificdo em 8 W. I B / I / U BE / mv U E / mv Fig. 8: urv crcterístic de síd pr IB = 4,2 Fig. 6: urv crcterístic de entrd B Scientific GmbH, Rudorffweg 8, 2 Hmburgo, Alemnh, opyright 26 B Scientific GmbH

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