13. Electrónica transístores bipolares

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Eliana Caminha Bennert
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13. Electrónica transístores 13.1. bipolares omponente activo saída com maior potência do que entrada O excesso de potência vem da fonte de

1 É constituído por 3 regiões dopadas A do meio é a base e as outras duas o emissor e o colector Formam duas junções 13.

1 13. Electrónica transístores bipolares omponente activo saída com maior potência do que entrada O excesso de potência vem da fonte de alimentação ipolar = com duas polaridades 13.1 É constituído por 3 regiões dopadas A do meio é a base e as outras duas o emissor e o colector Formam duas junções 13.2 E E Regras para transístores npn (inverter as polaridades para pnp): 1. O colector tem de ser mais positivo do que o emissor -> V E >0 2. Os circuitos base-colector e base-emissor comportam-se como díodos (díodo emissor e díodo colector) Parâmetros: E

2 3. Para qualquer transístor existem valores máximos para, e V E que não podem ser excedidos (assim como para a potência: V E, temperatura, V E, etc.) 4. Quando as regras anteriores são obedecidas, =h FE =, tipicamente =100 O varia muito de transístor para transístor, não é um bom parâmetro: nenhum circuito deve depender de um valor particular de Não se deve pensar em em termos de condução de um díodo (- está polarizado inversamente) o comportamento do transístor é mesmo assim! Regiões de funcionamento Em ORTE: as duas junções são inversamente polarizadas -> =0 Funcionamento LNEAR/Zona activa: V E - inversamente polarizada 0.7 V -E directamente polarizada Em SATURAÇÃO: as duas junções directamente polarizadas (V E =0,2V, V E =0,8V) 13.7 A transição zona linear/saturação pode não ser muito nítida: Transístor saturado V E ~0,2V, V E =0,8V, então V =0,6V (directamente polarizado) Se V E ~0,3V já está na região activa (V =0,4-0,5V pois V E =0,7V Note-se que pedir mais corrente a um transístor saturado, aumenta / o que pode fazê-lo entrar na região linear ( / = ) aumentando bruscamente a potência dissipada (pois V E aumenta também)

3 Emissor comum Existem três tipos de ligações: emissor comum (E), colector comum () e base comum () Ponto de operação V supply 10k A E é a mais usada O lado comum ou a terra de cada fonte de polarização V V R E supply está ligada ao emissor Vin V 100k E V V V V supply E supply E V supply R 10k A partir da curva característica do transístor, distribuição em função de V E para diferentes valores de, podemos determinar o ponto de operação (para um valor de ) urvas características e recta de carga Saturação Seguidor de emissor (ou colector comum) A saída é o Emissor, o qual segue a entrada (ase) a menos da diferença de potencial de um díodo: V E ~V -0,7 V, sendo a tensão de entrada V in >0,7 V orte Não há resistência no colector num seguidor de Emissor Utilidade: a impedância (~resistência) de entrada é muito maior do que a impedância de saída (há ganho de potência embora não haja ganho de tensão!)

4 Suponhamos que R é a carga (R Load ): se o sinal de entrada variar de V, a saída ( V E ) varia do mesmo valor A variação de corrente E é E = V /R sendo E V E, e então 1 R(1 ) A resistência de entrada R in é V Rin R( 1) sendo 100, Rin 100R Uma pequena impedância de carga R é vista como uma impedância muito maior, logo exigindo uma muito menor potência de sinal de entrada Da mesma forma, calcular-se-ia a resistência de saída, vista no emissor quando na base aplicássemos uma fonte com resistência interna R in Para determinar esta resistência de saída será necessário calcular a relação entre out e V out para V in fixo V V R, ( 1) out in in E out Vout Vout Vout Rin Vout então out ( 1) e R out R R 1 in in out A tensão de breakdown (ruptura) da junção ase-emissor para os transístores de silício é pequena (~6 V) Por vezes coloca-se um díodo de protecção O ganho em tensão da montagem em seguidor de emissor é de facto um pouco inferior a 1 pois a diferença de potencial - E não é absolutamente constante ircuitos com transístores Aplicando a Lei de Kirchoff ( V = 0) para a malha formada por V cc, R c, colector-emissor e R e V cc = R c c + V ce + R e e omo a corrente de base b é pequena, pode-se supor e c Então: c = (V cc V ce )/(R c + R e )

5 onsiderando V cc e R = R c + R e constantes, conclui-se que c varia linearmente com V ce (com declive negativo) A recta pode ser traçada no gráfico, bastando definir dois pontos quaisquer (por exemplo: para V ce = 0, c = (1/R') V cc e para c = 0, V ce = V cc ) Usando a Lei de Kirchhoff para a outra malha (como e c ), A relação entre a corrente do colector e a de base é chamada ganho de corrente cc do transistor (simbolizada por h FE ou por ) e, em geral, é dada pelo fabricante c = h FE b Substituindo esse valor de c resulta em b = (V b V be ) / (R b + h FE R e ) V b = R b b + V be + R e c ou R b b = V b V be R e c Exemplo: determinar tensões e correntes do transístor onsiderando que o transístor está na zona activa Problema típico de transístores No circuito da figura, se =120 e V E =0,7V, calcular V E, E, e V =β =4,23mA para as tensões temos: V E =0V; V =0,7V; V =10-R =5,7V onde V E =0,7V e V =-6,4V < 0,7V irculando pela malha da base: -V 1 + R + V E = 0 ou = (V 1 - V E ) / R = = (10-0,7)/220 x10 3 = 42,27µA V V E = 0,7 V E = 5-0,7=4,3V V E = R E E E =V E /R E =4,3/2,5k=1,72mA E = + = + =( = E / ( Podemos concluir que o transístor se encontra na zona activa = =120x0,014=1,71mA =1,72/(120+1)=0,014mA -V -R +V =0 V =10-4x1,71=3,18V 5

6 ircuitos com transístores podem ser simulados utilizando o programa disponível em

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