Curso Técnico em Eletroeletrônica Eletrônica Analógica II

Transcrição

1 Curso Técnico em Eletroeletrônica Eletrônica Analógica II Aula 04 Transistores BJT: configurações básicas Curvas características Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino 2016

2 BJT CONFIGURAÇÕES BÁSICAS npn - Terminal comum tanto na entrada como na saída da configuração. - Normalmente é o terminal cujo potencial está mais próximo do potencial GND (terra) ou está efetivamente em GND.

3 Curvas características Curva característica de entrada - Parâmetros de entrada (ponto de acionamento) - Relaciona uma corrente de entrada com uma tensão de entrada para diversos valores de tensão de saída. Curva característica de saída - Parâmetros de saída (ponto de operação) - Relaciona uma corrente de saída com a tensão de saída para diversos valores de corrente de entrada

4 CONFIGURAÇÃO BASE-COMUM

5 BJT CONFIGURAÇÃO BASE-COMUM Características: - Baixa impedância de entrada (junção polarizada diretamente na entrada) - Alta impedância de saída (Junção polarizada reversamente na saída) - Amplificação corrente (I C /I E ) é sempre menor do que 1 um (I C =αi E ) - Amplificação de tensão variam de 50 a 300 vezes - Não há defasagem entre o sinal de saída e o de entrada - Permite a realização de fontes de corrente bastante independentes da tensão que aparece sobre elas. - Ação amplificadora: Transfere corrente I do circuito de baixa resistência para um circuito de alta resistência. Base comum Curva característica de entrada - I E x V BE - V CB Curva característica de saída - I C x V CB - I E corrente de entrada (I E ) tensão de entrada (V BE ) corrente de saída (I C ) tensão de saída (V CB )

6 BJT CONFIGURAÇÃO BASE-COMUM Curva característica de entrada Transistor no estado ligado (ativo) tensão de entrada: V BE = 0,7V p/ transistor de silício Para valores fixos de tensão de saída (V CB ), à medida que aumenta a tensão de entrada (V BE ), a corrente de entrada (I E ) aumenta.

7 BJT CONFIGURAÇÃO BASE-COMUM Curva característica de saída - Região ativa: - linearidade (amplificação) I C I E - Curvas de corrente de entrada (I E ) retas e igualmente espaçadas - Região de corte: corrente de saída (I C ) é praticamente zero quando a corrente de entrada (I E ) é zero - Região de saturação: À esquerda da tensão de saída (V CB ) igual a zero p/ transistor de silício

8 CONFIGURAÇÃO EMISSOR-COMUM

9 BJT CONFIGURAÇÃO EMISSOR-COMUM É a configuração mais utilizada Características: - Impedância de entrada: média a baixa - Impedância de saída: alta - Amplificação de tensão: elevado - Amplificação de corrente: elevado - Defasagem entre o sinal de saída e o de entrada - O mais utilizado em projetos de Cis - Características de ganho de corrente, ganho de tensão, impedância de entrada e impedância de saída bastante flexíveis e úteis. corrente de entrada (I B ) tensão de entrada (V BE ) corrente de saída (I C ) tensão de saída (V CE ) Emissor comum Curva característica de entrada - I B x V BE - V CE Curva característica de saída - I C x V CE - I B

10 BJT CONFIGURAÇÃO EMISSOR-COMUM Curva característica de entrada

11 BJT CONFIGURAÇÃO EMISSOR-COMUM - Curva característica de saída - Região ativa: amplificação de tensão, corrente ou potência. - região em que as curvas de corrente de entrada (I B ) são praticamente retas e estão igualmente espaçadas - A tensão de saída (V CE ) influencia sobre a corrente de saída (I C ): as curvas da corrente de entrada (I B ) na configuração emissor-comum não são tão horizontais como as curvas da corrente de entrada (I E ) da configuração base-comum - Região de corte: corrente de saída (I C ) não é zero quando a corrente de entrada (I B ) é zero

12 TRANSISTORES BJT LIMITES DE OPERAÇÃO CONFIGURAÇÃO EMISSOR-COMUM Valor máximo de dissipação de potência para configuração emissor-comum: P Cmáx = V CE I C configuração base-comum: P Cmáx = V CB I C Se as características não estiverem disponíveis deve-se assegurar: I CEO I C I Cmáx V CEsat V CE V CEmáx V CE I C P Cmáx Para cada transistor existe uma região de operação nas curvas características que garante que os limites para o transistor não serão excedidos e que o sinal de saída terá um mínimo de distorção.

13 CONFIGURAÇÃO COLETOR-COMUM

14 BJT CONFIGURAÇÃO COLETOR-COMUM - Impedância de entrada: alta - Impedância de saída: baixa (Oposto das configurações base-comum e emissor-comum) - Amplificação de tensão: menor ou igual a 1 - Amplificação de corrente: elevado - Conhecido como seguidor de emissor - Para projeto: utilizam-se as curvas características da configuração emissor-comum - Utilizada principalmente para o casamento de impedância - Utilizada como buffer, que funciona como um estágio de reforço entre a alta impedância da fonte de sinal e a baixa impedância da carga Coletor comum Curva característica de entrada - I B x V BC - V EC Curva característica de saída - I E x V EC - I B Corrente de entrada: I B Tensão de entrada: V BC Corrente de saída: I E Tensão de saída: V EC

15 RESUMO

16 RESUMO BJT CONFIGURAÇÕES BÁSICAS Curva característica de entrada Curva característica de saída I E x V BE / V CB I C x V CB / I E I B x V BE / V CE I C x V CE / I B Baseado nas curvas do emissor-comum

17 EXEMPLOS

18 EXEMPLO 3.1, BOYLESTAD (2005) CONFIGURAÇÃO BASE-COMUM 1) Utilizando a curva característica de saída, determine: a) a corrente de coletor resultante para I E =3mA e V CB =10V. b) a corrente de coletor resultante para I E =3mA e V CB =2V. 2) Utilizando as curvas características de entrada e de saída, determine: V BE se I C =4mA e V CB =20V.

19 EXEMPLO 3.2, BOYLESTAD (2005) CONFIGURAÇÃO EMISSOR-COMUM 1) Utilizando as curvas características de entrada e de saída, determine: a) a corrente de coletor resultante para I B =30µA e V CE =10V. b) a corrente de coletor resultante para V BE =0,7V e V CE =15V.

20 EXEMPLOS 1) Quais as denominações dadas aos dois tipos de transistores de junção BJT? Desenhe o símbolo gráfico de cada um. Resposta: Os dois tipos de transistores de junção BJT são denominados PNP e NPN. O símbolos gráficos são os seguintes: 2) Se a corrente de emissor de um transistor é de 8mA e I B é 1/100 de I C, determine os valores I C e I B. Resposta: Dados I E =8mA, I B =I C /100 Lembrando que I E = I C + I B, temos duas equações e duas incógnitas: = I C + I B = I C + I C = I C (1 + 1 I B = I C = I C ( ) I C = 7,92mA 100 ) I B = 7,92mA 100 I B = 79,20μA

21 EXEMPLOS 3) Utilizando a curva características de entrada para um transistor amplificador de silício em base-comum, determine V BE em I E =5mA para V CB =1, 10 e 20V. Podemos presumir que V CB tem pouca influência sobre a relação entre V BE e I E? Resposta: Para V CB =1V e I E =5mA, temos V BE 0,80V Para V CB =10V e I E =5mA, temos V BE 0,77V Para V CB =20V e I E =5mA, temos V BE 0,75V Sim, observando em comparação que grandes mudanças no valor de V CB ocasionam pequenas mudanças de valores de V BE, então podemos presumir que V CB tem pouca influência relação entre V BE e I E

22 EXEMPLOS 4) Utilizando a curva características de saída para um transistor amplificador de silício em basecomum, a) determine a corrente de coletor resultante se I E = 4,5mA e V CB =4mV Resposta: I C =4,5mA b) Repita o item (a) para I E = 4,5mA e V CB =16mV Resposta: I C =4,5mA c) Como as modificações em V CB afetaram o valor resultante de I C? Resposta: Para a mesma corrente de emissor, modificações em V CB não causaram alterações de valor em I C. d) Determine de maneira aproximada como I E e I C estão relacionadas, com base nos resultados anteriores. Resposta: I E I C

23 EXEMPLOS 5) Utilizando a curva características de saída para um transistor amplificador de silício em emissor-comum, determine I C e β para I B =25µA e V CE =10V. Calcule então o valor resultante de I E. Resposta: Pela intersecção de I B =25µA e V CE =10V na curva característica encontramos I C 2,9mA. 25µA Utilizando a relação I C =βi B, encontramos β=i C /I B = 2,9m/25µ β 116 I E = (β+1)i B I E = (117)25µA I E =2,92mA

24 BIBLIOGRAFIA BOYLESTAD, Robert L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11ª ed. São Paulo: Pearson Prentice-Hall do Brasil, 2005.