Aula 7 Transistores. Patentes

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1 Aula 7 Transistores 1 Patentes 2 1

2 Definição Transistor TRANSfer resstor Dispositivo semicondutor que pode controlar corrente a partir de corrente ou a partir de tensão ndiretamente pode ser utilizado para controle de tensão Aplicações Amplificação de sinal haveamento de sinal Armazenamento de informação 3 Tipos de Transistores Bipolares Efeito de ampo Unijunção Efeito de ampo MOS (MOSFET) GBTs 4 2

3 Transistor Bipolar Normalmente são de Silício Existem dois tipos Depende da ordem dos tipos de materiais (dopagem) PNP NPN Funcionamento orrente de Base (tensão base emissor) Regula a corrente oletor Emissor 5 Diagrama de orrentes em um PNP Para o NPN basta inverter as tensões e trocar os portadores 6 3

4 onfigurações NPN/PNP Base comum Aplicação Separa entrada da Saída Alta freqüência (minimiza oscilações) aracterísticas Ganho de orrente < 1 Ganho de Tensão Elevado Resistência de Entrada Baixa Resistência de Saída Alta oletor omum Aplicação asamento de mpedância Buffer (corrente) aracterísticas Ganho de orrente elevado Ganho de Tensão >= 1 Resistência de Entrada Muito elevada Resistência de Saída Muito Baixa Emissor omum Aplicação Amplificação de tensão Amplificadores em geral aracterísticas Ganho de orrente elevado Ganho de Tensão elevado Resistência de Entrada Média Resistência de Saída Alta 7 Parâmetros Extremos Tensões de Ruptura V B0 Tensão de ruptura entre oletor e Base com Emissor aberto V EO Tensão de ruptura entre oletor e Emissor com a Base aberta V ES Tensão de ruptura entre oletor e Emissor com a Base ligada ao Emissor orrentes de Fuga EB0 orrente entre Emissor e Base com oletor aberto Bastante incomum pois a polarização está reversa (diodo polarizado reverso) EO orrente entre oletor e Emissor com a Base Aberta Muito importante pois está associada à amplificação do circuito B0 orrente entre oletor e Base com o Emissor aberto Varia com a temperatura Apresenta valores maiores para transistores de Ge do que de Si 8 4

5 urva do NPN 9 urva do PNP 10 5

6 Tipos de Polarização Polarização com corrente de Emissor constante A variação de temperatura faz variar e consequentemente E ntroduzindo o resistor no Emissor aumenta a estabilidade Polarização com corrente de Emissor constante e divisor de tensão na Base Polarização com corrente de Emissor constante e realimentação negativa na Base Ganho reduzido Aumento da estabilidade 11 Parâmetros de Amplificação Relação entre corrente de oletor e de Emissor E Relação entre corrente de oletor e de Base omo para o transistor então α = β = hfe = E B = + B ganho de corrente ganho de corrente β α = β +1 α β = hfe = 1 α 12 6

7 Polarização de um Transistor (NPN) Parâmetros V = 12 Volts B = 20 µa B = 100 V E = 4 Volts R E = 800 Ω V BE = 0,6 Volts (característico de transistor de Si) Equação da Malha V V Falta determinar, R e E β = hfe = = β.b = µ A = 2 ma Então E é ou V R V B E = R. + V V E RE = 0 + R. E E = + = 2mA+ 20 A = 0,00202 A 2 ma E B µ 13 Agora é possível determinar R R Equação da Malha V = V Neste caso os elementos desconhecidos são R B e V B V = V + V E ou B = V BE E V Então podemos determinar R B que é V V VE RE. B BE = E = RB ou B B B + V B R R. = V + R. 3 = 4 0,6 = 3,4 Volts = 3,2 kω R V + R. 3 3,4 + 3, = B B = B 3 = 490 kω 14 7

8 M orrente máxima do oletor (dado do fabricante) Região de Operação de um transistor V E0 Tensão máxima entre oletor e Emissor com a Base aberta (especificação do fabricante) Hipérbole de Dissipação máxima P MAX = V E x Região de Alta Deformação Não se deve trabalhar com valores de muito baixos A corrente de fuga passa a influenciar o comportamento Região de Saturação Para operação continua esta região deve ser evitada Na operação como HAVE é possível emprega-la Área útil Zona de operação ideal do transistor 15 Transistor Darlington Utiliza dois ou mais transistores interconectados Permite obter elevados ganhos β = hfe > 1000 NPN PNP hfe =

9 Exemplos Transistores de Sinal NPN B (Data Sheet) PNP B (Data Sheet) Potência NPN 2N3055 (Data Sheet) PNP 2N2955 (Data Sheet) Darlington (Potência) NPN TP120 (Data Sheet) PNP TP125 (Data Sheet) 17 Tipos de Transistores Bipolares Efeito de ampo Unijunção Efeito de ampo MOS (MOSFET) GBTs 18 9

10 FET family tree 19 Transistor de Efeito de ampo de Junção (JFET) Estrutura Material semicondutor de alta resistividade dopado p ou n Gate é polarizado em reverso (corrente muito baixa) orrente no canal é controlada por tensão Portadores anal n elétrons maior mobilidade anal p lacunas menor mobilidade anal-n Aplicação de tensao negativa na porta (gate) Aumenta a zona de depleção Estrangula o canal de passagem de corrente anal-p Aplicação de tensão positiva na porta (gate) Aumenta a zona de depleção Estrangula o canal de passagem de corrente Funcionamento de um JFET anal-n Exemplo de data sheet 2N3819 (clique aqui) 20 10

11 MOS FET MOS (Metal Oxide Semiconductor) Estrutura Funcionamento Ao aplicar uma tensao na Porta Positiva» Atrai Elétrons» Repele Lacunas» Pode formar um canal de Elétrons» Pode fechar um canal de Lacunas Negativa» Atrai Lacunas» Repele Elétrons» Pode formar um canal de Lacunas» Pode fechar um canal de Elétrons 21 Tipos de MOS-FETs 22 11

12 D G S D G S 23 D G S D G S 24 12

13 Funcionamento anal-n por Excesso Funcionamento de um MosFet anal-n por excesso Exemplo de data sheet RF630 (clique aqui) 25 GBT (nsulated Gate Bipolar Transistor) Aplicações omutação em alta potência Exemplo de data sheet RGP50B60PD1 (clique aqui) 26 13

14 Transistor de Unijunção Aplicações ircuitos osciladores Geradores de pulsos Temporizadores Funcionamento Exemplo de data sheet 2N2646 (clique aqui) 27 FM 28 14