Aula 14: O Transistor Bipolar de Junção (TBJs)

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1 ula 14: O rasistor Biolar de Jução (BJs) 1 Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 1 Revisão da 11ª ula: Jução PN Modelo ara o Diodo PN Jução PN Reversamete Polarizada Jução PN Diretamete Polarizada Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 2

2 O Modelo ara o Diodo (vale ara qualquer olarização) Figura 3.51 he SPCE diode model. Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 3 JUNÇÃO PN olarizada reversamete (Modelo de cargas) Se for alicada uma olarização egativa do aodo com relação ao catodo (olarização reversa), aumetará o camo elétrico resultate a jução (E r = E i E ext ), o que dificultará a assagem dos ortadores majoritários or difusão exoecialmete. Neste caso aumetamse as comoetes de deriva (mioritários) devido ao aumeto do camo elétrico a região de deleção, resultado em = dif der < 0 (ou D < S ) der V<0 S der der Si io P 4 Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Microeletrôica Quita Edição Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 4 dif Região de Deleção D Si io N dif E r >E i dif

3 JUNÇÃO PN olarizada diretamete (Modelo de cargas) Se for alicada uma olarização ositiva do aodo com relação ao catodo (olarização direta), dimiuirá o camo elétrico resultate a jução (E r = E i E ext ), o que facilitará a assagem dos ortadores majoritários or difusão exoecialmete. Dimiuemse as comoetes de deriva (mioritários) ela redução do camo elétrico, resultado em: = dif der > 0 (ou D > S ) der V>0 S der der Si io P Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 5 Região de Deleção dif D Si io N E r <E i dif dif Distribuição de Portadores Mioritários a Jução PN Diretamete Polarizada V>0 Si io P Si io N N > N D Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 6

4 14ª ula: O rasistor Biolar de Jução o fial desta aula você deverá estar ato a: Cotar um ouco da história do trasistor biolar de jução (BJ) Mostrar o fluxo de ortadores o BJ a artir do seu cohecimeto de juções Determiar as exressões ara as corretes o BJ Criar um modelo ara o BJ Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 7 O rasistor Biolar de Jução () Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 8

5 O rasistor Biolar de Jução () Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 9 O Nascimeto da Eletrôica Modera O Primeiro rasistor Biolar de Cotato (1947) (Brattai, Bardee e Shockley) Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 10

6 O rasistor Biolar de Cotato (Brattai, Bardee e Shockley) Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 11 O rasistor Biolar de Cotato (Brattai, Bardee e Shockley) emissor coletor base Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 12

7 O rasistor Biolar de Cotato (Brattai, Bardee e Shockley) Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 13 O Primeiro rasistor de Cotato O Primeiro trasistor foi ivetado o Bell Labs em 23 de dezembro de 1947, or Brattai, Bardee e Shockley. Embora algum trabalho estivesse sedo feito a Bell durate a guerra, o trabalho a U. Purdue, que era muito cosistete em roriedades do germâio, era mais iteressate. Seymour Bezer e Ralh Ray eram estudates de ósgraduação em 1944 sob orietação de LarkHorovitz. Bezer estudava a alta resistêcia de cotatos metalgermâio a direção reversa e Bray a direção direta. Os resultados ão odiam ser exlicados elas teorias até etão cohecidas que diziam que a correte deveria ser muito meor. O que eles ão sabiam, é que a ijeção de ortadores mioritários era a resosável. Bray e Bezer mostravam seus resultados a cietistas famosos que os visitavam e que coçavam a cabeça... Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 14

8 O Primeiro rasistor de Cotato Bray e Bezer aresetaram suas observações sobre cotatos otuais sobre germâio em uma coferêcia em 1948, semaas aós a iveção do trasistor a Bell, que aida era matido em segredo. Brattai estava a audiêcia, sabedo muito bem que o feômeo era causado or ortadores mioritários, e ercebeu quão róximos estavam Bray e Bezer da descoberta do trasistor. Como Bray disse deois, estava claro que se eu tivesse aroximado meu eletrodo (fio) do fio de Bezer teríamos descoberto o trasistor... Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 15 O Primeiro rasistor de Cotato Ele a verdade chegou a cosultar Brattai que estava reocuado que outro gruo auciasse ates a descoberta do trasitor: Eu os deixei simlesmete falado, sem dizer ada o fial, ele lembra que Bray disse: Sabe, se ós uséssemos um outro oto a suerfície do germâio e medíssemos o otecial etre eles, talvez... Brattai, ão resistido disse É, ode ser um ótimo exerimeto e afastouse esado com seus botões Ralh acaba de descrever o exerimeto que os levou à iveção do trasistor algumas semaas atrás!!!! i: Erest Brau e Stuart Macdoald Revolutio i Miiature: he history ad imact of semicoductor electroics Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 16

9 O Primeiro rasistor de Jução 1950 (Bell Labs) Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 17 Revolução em Miiatura Começa O Primeiro C Jack Kilby, exas strumets (1958) Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 18

10 O Primeiro Processador tel 4004 (1971) Guerra das Calculadoras Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 19 Modos de Oeração abela 4.1 MODOS DE OPERÇÃO DO BJ. Modo Corte tivo Saturação tivo Reverso JEB Reversa Direta Direta Reversa JBC Reversa Reversa Direta Direta NDEPENDE SE NPN OU PNP!!! Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 20

11 O rasistor Biolar j BE dir. ol. e j BC rev. ol. (modo ativo) Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 21 distribuição de ortadores mioritários (0) 0 e v BE / V d (x) E qd dx E qd (0) W Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. 22

12 Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith 23 Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. correte o coletor Microelectroic Circuits Fifth Editio Sedra/Smith 24 Coyright 2004 by Oxford Uiversity Press, c. BE BE BE BE BE V S V i E V E V E C V E E E e e W N qd e W qd W e qd W e qd W qd dx x d qd / v / v / v / v / v (0) ) ( BE V e / v 0 0) ( sedo S a correte de saturação correte o coletor D i S N L D N L D q 2 lembrem, o diodo