REVISÃO TRANSISTORES BIPOLARES. Prof. LOBATO

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1 REVISÃO TRANSISTORES BIPOLARES Prof. LOBATO

2 Evolução O transistor é um dispositivo semicondutor que tem como função principal amplificar um sinal elétrico, principalmente pequenos sinais, tais como: Sinal de TV Sinal de rádio Sinal biológico O primeiro transistor de junção (Germânio) foi inventado em 1951, por Shockley.

3 Evolução O transistor substituiu as válvulas, anteriormente utilizadas como dispositivos amplificadores de sinais, as quais apresentavam desvantagens, tais como: Alto aquecimento Pequena vida útil (alguns milhares de horas) Ocupa mais espaço que os transistores A invenção do transistor permitiu uma revolução na integração de funções em um único componente, o circuito integrado.

4 Evolução Válvula Primeiro transistor de germânio John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories.(1947) Primeiro transistor comercial em silício(1954)

5 Transistor Bipolar de Junção - NPN

6 Transistor Bipolar de Junção - PNP

7 Correntes no Transistor I E = I B + I C Modelo Real Modelo convencional I C I C I B I B I E I E

8 Correntes no Transistor O que torna o transistor interessante e útil é o fato de que a corrente de coletor é bem maior que a corrente de base. Para um transistor típico, 95% a 99% dos portadores da carga do emissor são emitidos pelo coletor e constituem-nos quase toda a corrente de coletor. I C e ligeiramente menor do que I E α = I C / I E α 0.95 O ganho de corrente de um transistor é definido como a corrente do coletor dividida pela corrente da base = I C / I B

9 Correntes no Transistor Transistores de baixa potência têm ganho de corrente da ordem de 100 a 200. Transistores de alta potência têm ganho de corrente da ordem de 20 a 100.

10 Tensões no Transistor V CE = V BE + V CB V EC = V EB + V BC

11 Configurações Básicas Emissor comum Coletor comum Base comum Características EC CC BC Ganho de potência sim sim sim Ganho de tensão sim não sim Ganho de corrente sim sim sim Resistência de entrada 3.5K 580K 30K Resistência de saída 200K 3.5K 3.1M Mudança de fase da tensão sim não não

12 Transistor Emissor Comum (EC) Entrada Curva característica de entrada EC Observa-se uma junção polarizada diretamente. Para cada valor de saída Vce, variandose a tensão de entrada Vbe, se obtêm uma corrente de entrada I B. Logo é possível controlar a corrente da base variando a tensão entre base e emissor.

13 Transistor Emissor Comum (EC) Saída Para cada valor constante de I B variando-se a tensão de saída Vce, se obtêm uma corrente de saída I C. Curva característica de saída EC

14 Transistor Emissor Comum (EC) Região de saturação V BE =V I B > 0 I C /I B < Joelho da curva Corrente I C constante (região ativa) V BE =V I B > 0 I C /I B = constante Região de corte V BE < V I B = 0 I C I E 0 Tensão de ruptura

15 Transistor Base Comum (BC) Entrada Saída

16 Transistor Coletor Comum (CC) Entrada Saída Para a configuração CC pode-se trabalhar com a mesma família de curvas da configuração EC Entrada relacionando: I B, Vbe e Vce. Saída relacionando: : I B, I E, Vce. Sendo I E praticamente igual a I C.

17 Regiões de Operação Modo de operação Junção EB Junção BC Aplicações (emissor-base) (emissor-coletor) Zona ativa Polarização direta Polarização inversa Amplificadores Zona de corte Polarização inversa Polarização inversa Interruptores, Portas Lógicas, Zona de saturação Polarização direta Polarização direta Circuitos TTL, etc.

18 Circuito do Coletor

19 Influência da Corrente da Base

20 Exemplo 1: Para o circuito com os valores indicados determine a tensão coletor-emissor. Repita o exercício considerando corrente do coletor como 5miliamperes.

21 Exemplo 2: Para o circuito com os valores indicados determine os parâmetros da malha do coletor (Ic,Vrc e Vce) para: Repita o exercício considerando

22 Especificações do Transistor

23 Especificações do Transistor Limitações impostas ao transistor por tensão corrente e potência podem ser representadas no gráfico.

24 Reta de Carga Para valores fixos dos parâmetros Vcc e Rc, observa-se uma relação linear entre Vce e Ic. Sendo representado por um segmento de reta denominada Reta de Carga.

25 Reta de Carga

26 Reta de Carga Ocorre quando a corrente de base do transistor é nula. Ocorre quando a corrente de base é suficientemente alta, de forma a anular a tensão coletor-emissor transistor é nula. Essa situação equivale a um curto entre os terminais do coletor-emissor do circuito. Assim toda a tensão de alimentação vai direto ao resistor do coletor.

27 Reta de Carga Ponto de Operação Admiti-se uma corrente de base estabelecida em valor Ib = Ibq Este ponto sobre a curva característica pode ser utilizado para representar os valores de corrente de coletor e tensão coletor-emissor do circuito.

28 Reta de Carga Ponto de Operação Só existe um ponto que pode existir simultaneamente na reta de carga e na curva característica correspondente a uma corrente de base Ibq. Esse é o ponto de operação ou ponto quiescente Q.

29 Reta de Carga Ponto de Operação Conhecendo o ponto quiescente se obtêm diretamente os valores quiescentes da corrente de coletor e da tensão coletor-emissor, A tensão no resistor do coletor fica:

30 Exemplo 3: O circuito da figura utiliza um BC146. Para uma corrente de base de 100microA determinar os parâmetros