UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C -- Profª Elisabete N Moraes

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1 UNVRSDAD TNOLÓGA FDRAL DO PARANÁ DPARTAMNTO AADÊMO D LTROTÉNA LTRÔNA 1 T74 Profª lisabete N Moraes AULA 11 TRANSSTOR D JUNÇÃO POLAR NTRODUÇÃO uritiba, 21 de setembro de Aula 11 TJ ntrodução OMPONNTS LTRÔNOS Dispositivos lineares: São os quais onde o sinal de saída é proporcional ao sinal de entrada, se o sinal de entrada for duplicado, há uma duplicação do sinal de saída. Os componentes eletrônicos dividemse de uma forma geral, em três classes: OMPONNTS PASSVOS: causam apenas perdas ou atenuação no circuito a que estão conectados. Ou seja, eles apenas podem causar uma diminuição da tensão e/ou corrente. x.: um resistor em série causa uma queda de tensão; em paralelo, um desvio da corrente, e, em ambos os casos, uma perda de potência. m geral apresentam 2 terminais. OMPONNTS ATVOS: podem causar um ganho ou amplificação no circuito a que estão conectados. Ou seja, eles podem causar um aumento da tensão e/ ou corrente. x.: um transistor em ligação emissor comum pode fornecer na saída corrente e tensão maiores que as de entrada, causando, portanto, também um aumento de potência. OMPONNTS NÃO DFNDOS: componentes que não se enquadram nas duas classes acima por sua função específica nos circuitos. São componentes não definidos ou sensores e transdutores, os controladores de potência e os osciladores. 2 1

2 Aula 11 TJ ntrodução TRANSSTOR LASSFAÇÃO TRANSSTORS oylestad cap 3 Sedra cap 4 POLARS (TJ) Transistor de junção bipolar UNPOLARS NPN PNP MOSFT Transistor de metal óxido semicondutor de efeito de campo JFT Transistor de junção de efeito de campo JT bipolar junction transistor TJ transistor de junção bipolar TJ transistor bipolar de junção DPLÇÃO NRQU MNTO ANAL N ANAL P ANAL N ANAL P ANAL N ANAL P 3 Aula 11 TJ ntrodução TRANSSTOR D JUNÇÃO POLAR O TJ ipolar: elétrons e buracos envolvidos no fluxo de corrente. Junção: duas junções PN. Terminais: emissor (), base () e o coletor () Tipos : NPN e PNP Luís Veríssimo, Fev lectrónica scola Superior Tecnologia Setúbal 4 2

3 Aula 11 TJ ntrodução STRUTURA FÍSA aracterística construtivas das regiões: missor: fortemente dopado e tem a função de injetar portadores de carga. ase: estreita e fracamente dopada. O reduzido número de portadores acrescido à pequena dimensão, facilita a transferência de maior parte dos portadores injetados pelo emissor, ao coletor. oletor: dopagem intermediária e grande área. Sua função é coletar os portadores de carga. Tipo NPN Sedra fig 4.6 magens : 5 Aula 11 TJ ntrodução ANALOGA D OPRAÇÃO OLTOR MSSOR AS 6 3

4 Aula 11 TJ ntrodução ANALOGA: TJ OMO AMPLFADOR Fuso corrente exerce um controle contínuo sobre a corrente, por meio de um parâmetro denominado β (beta). FUSO sse comportamento assemelhase ao transistor como AMPLFADOR. 7 Aula 11 TJ ntrodução ANALOGA: TJ OMO HAV (OPRAÇÃO DSRTA, ONOFF) FHADA Registro de esfera corrente exerce apenas o controle de permitir a passagem de e de NÃO permitir. SFRA sse comportamento assemelhase ao transistor como HAV: ARTA FHADA ARTA 8 4

5 Aula 12 TJ Operação como chave 27Abr16 ARATRÍSTAS DO TJ aracterística construtivas das regiões: missor: fortemente dopado. ase: estreita e fracamente dopada. oletor: dopagem intermediária e grande área. xistência de duas junções: aseemissor (J) asecoletor (J) N MSSOR P AS + + N OLTOR J J 2 camadas de depleção 9 Aula 11 TJ ntrodução FUNONAMNTO onsiderações sobre a análise do funcionamento:. Normalmente explicase o tipo NPN, dada a natureza das fontes envolvidas.. Para a análise do tipo PNP, deve ser considerada a inversão da polaridade das fontes envolvidas e a natureza dos portadores envolvidos no fluxo de corrente; onsiderase a operação do TJ no modo ativo, ou seja, a J é polarizada diretamente enquanto que a J é polarizada inversamente.. Para a polarização, considerase fontes externas denominadas como sendo V (V) para a J ser diretamente polarizada e V (V) para a J ser reversamente polarizada. V. O fluxo dos portadores determinado por V e V e o próprio símbolo do TJ, estabelecem o sentido convencional da corrente. Porém a análise desenvolvese pelo sentido real dos portadores envolvidos!! V. aracterísticas construtivas das regiões: fortemente dopado ( portadores), estreita e fracamente dopada ( portadores) e dopagem intermediária e largo. 10 5

6 Aula 11 TJ ntrodução Lembrar que o cristal do emissor é fortemente dopado. FUNONAMNTO NPN J J: polarização direta Lembrar que o cristal da base é fracamente dopado. O efeito resultante da tensão v, que neste caso =V e que polariza diretamente a J apresentase com características semelhantes a da polarização de um diodo semicondutor, portanto temse que: v 0,7 V. 11 Aula 11 TJ ntrodução Lembrar que o cristal da base é fracamente dopado e estreito. n FUNONAMNTO NPN J + + J: polarização reversa Lembrar que o cristal do coletor possui dopagem intermediária. 12 6

7 Aula 11 TJ ntrodução FUNONAMNTO NPN J: polarização direta Fluxo real dos portadores J: polarização reversa Fluxo convencional dos portadores V V 13 Aula 11 TJ ntrodução FUNONAMNTO NPN io orrente de coletorbase com o terminal emissor aberto (open) icbo ou ico orrente devido aos portadores minoritários, designada como corrente de fuga, equivalente à corrente s no diodo semicondutor. Apesar do seu baixo valor, devido às atuais tecnologias de fabricação, o valor de s é sensível à temperatura. io Portanto, devese analisar efeitos do aumento da s, quando o TJ estiver submetido a grandes variações de temperatura. i i maj i O 14 7

8 Aula 11 TJ ntrodução URVA ARATRÍSTA NTRADA aracterística de entrada do TJ na configuração base comum. = V V 15 Aula 11 TJ ntrodução URVA ARATRÍSTA SAÍDA aracterística de saída do TJ na configuração base comum. O valor da corrente de coletor (c) independe da tensão V (v), i.e., desde que a tensão no coletor seja maior que a tensão da base, os elétrons que chegam ao lado do coletor na J, são os que formam a corrente de coletor. = n n V V 1 0 V 16 8

9 Aula 11 TJ ntrodução SNTDO DAS TNSÕS ORRNTS onvenções: os sentidos de referência adotados resultam da polarização direta da J, reversa a J e corrente convencional. i i v v v v i i i v v i v i v i i i v v i i v ( 0,95) i (0,05) i (1) i v Relação aproximada da LK para o TJ: 95% para i 5% para i 100% para i 17 Aula 11 TJ ntrodução PARÂMTROS DO TJ Uma expressão cujo valor numérico permite apresentar as características principais do dispositivo de forma resumida. Usado para analisar a operação do sistema ao qual faz parte. V V V V V V i) Alfa ( ): razão da corrente de coletor resultante dos portadores majoritários e a corrente total. maj Mas: maj O então: O Alfa mede a porção de corrente de emissor que permanece após atravessar a base. Valores típicos 0,95 a 0,995, portanto : 14 9

10 Aula 11 TJ ntrodução PARÂMTROS DO TJ ii) eta ( ) Razão entre a corrente de coletor e a corrente de base. O valor de é específico para um ponto de operação particular na curva característica. Na prática os valores de variam de 50 a 400. iii) Relação entre e : 1 1 iv) Disparo térmico eta varia à medida que a temperatura varia, assim, para uma corrente de base fixa, a corrente de coletor aumenta. sse incremento de aumenta a temperatura do TJ que por sua vez aumenta beta e o ciclo se repete, tendo como resultado o aquecimento do TJ. Se o projeto do circuito não prevenir esse efeito, ocorrerá a queima do mesmo. 15 Aula 11 TJ ntrodução XMPLO NVOLVNDO DO TJ A corrente de emissor de um determinado TJ é de 8,4mA. Se 0,8% dos portadores minoritários injetados na base se recombinarem com as lacunas e a corrente de fuga for de 0,1 A. alcular i) corrente da base, ii) corrente de coletor iii) o valor exato de e o valor aproximado de, desprezando O. i) = 0,8% de = 0,008. 8,4m = 67,2 A ii) = + = = 8,4m 0,0672m = 8,3328mA iii) = maj + O => maj = O = 8,3328m 0,1 maj = 8,3327mA iv) Pela aproximação: Neste caso desprezase o valor de O que é a corrente de fuga. / = = 8,3328/8,4 = 0,992 = 0,992 então: = maj / = 8,3327/8,4 = 0, Fonte: livro do ogart vol 3ªed. p

11 Aula 12 TJ Operação como chave 27Abr16 ANALOGA POR DODOS Usado para a análise das polarizações das junções do TJ. Porém não considera as questões construtivas do transistor. Apropriado para identificação do tipo, pinagem e verificação da condição de operação (bom ou mau estado) do TJ. 21 Aula 12 TJ Operação como chave 27Abr16 DTRMNAÇÃO DOS TRMNAS DO TJ Uso da função teste de semicondutor do VOM para realizar 3 primeiras combinações. Não há indicação de Vj Há indicação de Vj Há indicação de Vj 22 11

12 Aula 12 TJ Operação como chave 27Abr16 TST DO TJ Uso da função teste de semicondutor do VOM para realizar as outras 3 combinações. Não há indicação de Vj NÃO há indicação de Vj NÃO há indicação de Vj 23 12