Roteiro-Relatório da Experiência N o 4 CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR BIPOLAR

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1 PROF.: Joaqum Rangel Codeço Rotero-Relatóro da Experênca N o 4 CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR BIPOLAR 1. COMPONENTES DA EQUIPE: ALUNOS 1 2 NOTA Prof.: Joaqum Rangel Codeço Data: / / : hs 2. OBJETIVOS: 2.1. Leantar, expermentalmente, as característcas de entrada e saída de um transstor. 3. INTRODUÇÃO TEÓRICA: 3.1. Encapsulamento Um transstor é bascamente consttuído de três camadas de materas semcondutores (regões), formando as junções NPN ou PNP. Essas junções recebem um encapsulamento adequado, conforme o tpo de aplcação e a lgação dos três termnas para conexões externas. A Fgura 1 mostra alguns tpos de encapsulamentos conforme a faxa de potênca. Fgura 1 Encapsulamento de Transstores (a) baxa (b) méda e (c) alta potênca Modos de Operação A Fgura 2 mostra a estrutura smplfcada para os transstor de junção bpolar, doraante chamado apenas de transstor. A estrutura consste de três regões de materas semcondutores. Regões de Emssor, Base e Coletor. Um termnal é conectado em cada uma das três regões. Estes termnas são chamados Emssor (E), Base (B) e Coletor (C). O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 1/8 Laboratóro de Eletrônca I

2 PROF.: Joaqum Rangel Codeço N P P N N P (a) (b) Fgura 2 Estrutura (a) NPN e (b) PNP O transstor consste de duas junções pn: a junção emssor-base (JEB) e a junção coletor-base (JCB). Dependendo da condção de polarzação (dreta ou reersa) em cada uma dessas junções, dferentes modos de operação para o transstor são obtdas, como mostra a Tabela 1. MODO JEB JCB Corte Reersa Reersa Ato Dreta Reersa Saturação Dreta Dreta Tabela 1 Modos de Operação para o Transstor O modo Ato é usada para fazer o transstor operar como um amplfcador. Aplcações de chaeamentos (por exemplo, crcutos lógcos) utlza os modos saturação e corte Smbologa Na Fgura 3, tem-se representada a smbologa dos transstores PNP e NPN e as correntes e tensões com polarzação Funconamento (a) (b) Fgura 3 Smbologa para os transstores (a) NPN e (b) PNP O funconamento do transstor PNP é análogo a NPN. Para o transstor PNP os portadores de carga são as lacunas, nertendo o sentdo de todas as correntes e tensões de polarzação stas para o transstor NPN. Verfca-se que a corrente de emssor ( E ) é composta pela soma das correntes de base ( B ) e de coletor ( C ). E = B + C A tensão BE (NPN) ou EB (PNP) aparece nos termnas emssor e base pela aplcação de uma polarzação dreta na junção base-emssor. Essa tensão para os transstores de slíco está compreendda entre 0,5 e 0,8 Volts. O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 2/8 Laboratóro de Eletrônca I

3 PROF.: Joaqum Rangel Codeço Na regão ata (modo ato) o transstor, para fns de análse, pode ser consderado atraés da relação entrada-saída como um quadrpolo. Consdera-se um dos termnas como referênca, comum à entrada e à saída. Baseado neste fato, pode-se ter três confgurações típcas para o transstor: base comum, coletor comum e emssor comum. A fgura mostra um quadrplolo com as tensões e correntes ndcadas. Fgura 4 Quadrpolo Genérco Como o ganho do quadrpolo é defndo pela relação entre os parâmetros de saída e entrada, pode-se escreer: 2 A ganho de tensão 1 2 A ganho de corrente A confguração base comum está mostrada na Fgura 4, nela o termnal de base serrá como ponto comum entre a entrada e a saída. 1 Fgura 5 Confguração Base Comum. Neste tpo de confguração, pode-se escreer: C CB A 1 A 1 E BE A confguração coletor comum está mostrada na Fgura 6, nela o coletor é o ponto comum. Fgura 6 Confguração Coletor Comum. Para este tpo de confguração pode-se escreer: E CE A 1 A 1 B CB A confguração emssor comum está mostrada na Fgura 7, nela o emssor é o ponto comum. Fgura 7 Confguração Emssor Comum. O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 3/8 Laboratóro de Eletrônca I

4 PROF.: Joaqum Rangel Codeço Para este tpo de confguração pode-se escreer: C CE A 1 A 1 B BE Das três confgurações mostradas, a com emssor comum é a que apresenta ganho maor que a undade para os dos parâmetros, sendo por sto a mas utlzada em crcutos amplfcadores. A relação entre as correntes do transstor é descrta matematcamente atraés dos parâmetros alfa ( ) e beta ( ): C E e C B Para fns de projetos com transstores, o fabrcante fornece uma faxa de alores para o parâmetro ou para o parâmetro. Esses parâmetros podem ser relaconados atraés das seguntes relações: 1 e 1 Por ser a confguração emssor comum a mas aplcada em crcutos amplfcadores, é necessáro relaconar, atraés de curas característcas, seus prncpas parâmetros de entrada e saída, para a deda utlzação em projetos. Para leantar-se estas curas, faz-se necessára uma polarzação para fornecer ao transstor as condções para o modo de operação aproprado. A Fgura 8 mostra um transstor NPN polarzado, com os nstrumentos de meddas nserdos nas posções adequadas para o leantamento das curas característcas. Fgura 8 Polarzação para o Leantamento das Curas Característcas dos Transstores Para leantar-se a cura característca de entrada, dee-se arar a corrente de base e medr a tensão entre a base e o emssor, mantendo-se uma determnada tensão entre coletor e emssor constante. Essa característca se apresenta como a que está mostrada na Fgura 9. Fgura 9 Característca de Entrada do Transstor O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 4/8 Laboratóro de Eletrônca I

5 PROF.: Joaqum Rangel Codeço Para leantar-se a cura característca de saída, dee-se fxar alores da corrente de base, arar a tensão entre coletor e emssor e medr a corrente de coletor. Essa característca se apresenta como a que está mostrada na Fgura 10. O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Fgura 10 Característca de Saída do Transstor Nota-se por esta característca que para B = 0, aparece uma pequena corrente de coletor que é denomnada de corrente de fuga e, normalmente representada por I CEO (corrente entre coletor e emssor com a base em aberto). Além destas curas característcas, o fabrcante fornece alores lmtes dos parâmetros. São eles: V CEOmáx = Tensão máxma entre coletor e emssor com a base em aberto. I Cmáx = Corrente máxma de coletor P Cmáx = Potênca máxma dsspada (V CE. I C ) H fe ( ) = Ganho de corrente na confguração emssor comum. Para exemplfcar a Tabela 2 mostra esses parâmetros para dos transstores comuns de baxo snal. TRANSISTOR TIPO V CEOmáx (V) I Cmáx (ma) P Cmáx (mw) H fe ( )(I C =100mA) 2mA e Vce 1V BC337 NPN E Págna 5/8 TERMINAIS BC548 NPN C * Tabela 2 Especfcação para transstores de baxo snal. *Vsta Inferor (com os termnas para cma) 4. MATERIAL UTILIZADO 4.1. Fonte de tensão aráel (duas) 4.2. Resstores: Rb:1M ou 100k e Rc: 1K ou 220 ou Multímetros: 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro 4.4. Transstores: BC337 e ou equalente 5. PRÉ-RELATÓRIO 5.1. Ler o tem 6 (Parte Expermental) e resoler teorcamente os crcutos propostos com os alores nomnas para os parâmetros necessáros preenchendo as Tabelas nas lnhas que se referem aos alores calculados. B Laboratóro de Eletrônca I

6 PROF.: Joaqum Rangel Codeço 6. PARTE EXPERIMENTAL: 6.1. CARACTERÍSTICAS DOS TRANSISTORES Meça com o ohmímetro e anote na Tabela 3, a resstênca dreta e reersa entre a base e o emssor e entre a base e o coletor do Transstor. Base e Emssor Base e Coletor Resstênca Dreta Resstênca Reersa Tabela 3 Resstênca de Junção do Transstor Monte o crcuto da Fgura 11. Fgura 11 Crcuto para Leantamento das Curas Característcas do Transstor Varar a tensão BE atraés do potencômetro de 1K, conforme a Tabela 4. Para cada caso meça e anote a corrente de base, mantendo constante, atraés do potencômetro de 100, a tensão V CE = 3V. Os alores deem ser meddos smultaneamente. V BE (V) 0 0,55 0,575 0,6 0,625 0,65 0,675 0,7 0,725 0,75 I C (ma) Tabela 4 Leantamento das Característcas de Entrada do Transstor O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 6/8 Laboratóro de Eletrônca I

7 PROF.: Joaqum Rangel Codeço Ajuste a corrente de base em 0 ma atraés do potencômetro da fonte de tensão. Vare a tensão V CE conforme a Tabela 5. Para cada caso meça e anote o alor da corrente I C. Os alores deem ser meddos smultaneamente. V CE (V) I B (ma) I C (ma) Tabela 5 - Leantamento das Característcas de Saída do Transstor Repta o tem para os demas alores de I B, conforme a Tabela 5, mantendo-o constante para os alores ajustados de V CE Questões: Como ocê testara um transstor com o ohmímetro? Com os dados da Tabela 4, construa a característca de entrada do transstor C = f( BE ). Use papel mlmetrado para o gráfco Com os dados da Tabela 5, construa a característca de saída do transstor C = f( CE ). Use papel mlmetrado para o gráfco Escolha cnco pontos da característca de saída e para cada um calcule o parâmetro (fora da saturação). Calcule também os alores de correspondente. Anote no própro esboço da função característca. 0 0,05 0,10 0,15 0,20 O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 7/8 Laboratóro de Eletrônca I

8 PROF.: Joaqum Rangel Codeço 7. QUESTIONÁRIO 7.1. O expermento se mostrou áldo? Explque por que? 7.2. Comente os resultados, erros encontrados e possíes fontes de erros. O TRANSISTOR BIPOLAR: Característcas Págna 8/8 Laboratóro de Eletrônca I