TE 046 DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS

Transcrição

1 TE 046 DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS Oscar C. Gouveia Filho Departamento de Engenharia Elétrica UFPR URL: TE 046 Dispositivos Eletrônicos 1

2 CAPÍTULO 5 - TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (TBJ) 5.1 ESTRUTURA FÍSICA DO TRANSISTOR BIPOLAR Construção em circuito integrado Seção transversal simplificada TE 046 Dispositivos Eletrônicos 2

3 5.2 OPERAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR Estrutura idealizada para uma polarização arbitrária Símbolo TE 046 Dispositivos Eletrônicos 3

4 TE 046 Dispositivos Eletrônicos 4

5 5.2.1 Operação direta Diodo base emissor diretamente polarizado Lembrando I S da junção pn Ganho de corrente em emissor comum TE 046 Dispositivos Eletrônicos 5

6 A corrente de emissor é: Que pode ser reescrita como Ganho de corrente em base comum TE 046 Dispositivos Eletrônicos 6

7 Relações entre as correntes A situação descrita corresponde ao transistor operando numa região de alto ganho de corrente. REGIÃO ATIVA DIRETA. TE 046 Dispositivos Eletrônicos 7

8 5.2.2 Operação reversa Diodo base coletor diretamente polarizado Ganho de corrente reverso em emissor comum TE 046 Dispositivos Eletrônicos 8

9 A corrente de coletor é: Ganho de corrente reverso em base comum TE 046 Dispositivos Eletrônicos 9

10 5.2.3 Conjunto Completo de Equações para o BJT Corrente total transportada através da base TE 046 Dispositivos Eletrônicos 10

11 Exemplo: Determine as corrente e tensões no transistor do circuito abaixo. TE 046 Dispositivos Eletrônicos 11

12 5.3 O TRANSISTOR pnp TE 046 Dispositivos Eletrônicos 12

13 O mesmo procedimento aplicado ao transistor npn pode ser usado para o transistor pnp, invertendo-se os sinais das correntes e tensões. TE 046 Dispositivos Eletrônicos 13

14 Conjunto Completo de Equações para o Transistor pnp TE 046 Dispositivos Eletrônicos 14

15 5.4 Circuito Equivalente para os Transistores Bipolares TE 046 Dispositivos Eletrônicos 15

16 5.5 Característica i x v Característica de saída em emissor comum TE 046 Dispositivos Eletrônicos 16

17 5.5.2 Característica de saída em base comum Vcb TE 046 Dispositivos Eletrônicos 17

18 5.5.3 Característica de transferência na região ativa direta TE 046 Dispositivos Eletrônicos 18

19 5.6 Regiões de Operação do TBJ Modo de Operação Junção EB Junção CB Corte Reversa Reversa Ativo direto Direta Reversa Ativo reverso Reversa Direta Saturação Direta Direta TE 046 Dispositivos Eletrônicos 19

20 5.7 Simplificações do Modelo de Transporte Região de corte Condições para v BE e v BC Ou seja, ambas as junções estão reversamente polarizadas Essas condições permitem desprezar os termos exponenciais nas equações do modelo, resultando em: TE 046 Dispositivos Eletrônicos 20

21 TE 046 Dispositivos Eletrônicos 21 Modelo na região de corte

22 Exemplo: Determine as corrente e tensões no transistor do circuito abaixo. TE 046 Dispositivos Eletrônicos 22

23 5.7.2 Região ativa direta Condições para v BE e v BC As exponenciais em v BC podem ser desprezadas TE 046 Dispositivos Eletrônicos 23

24 Os termos exponenciais são muito grandes comparados aos outros termos. Portanto as expressões podem ser simplificadas, resultando em: Fazendo relações entre as correntes nos terminais, encontra-se: Como i E =i B i C TE 046 Dispositivos Eletrônicos 24

25 Modelo simplificado para o BJT TE 046 Dispositivos Eletrônicos 25

26 Exemplo: Determine as tensões e correntes e correntes no circuito abaixo. Considere que o transistor tem β igual a 100. TE 046 Dispositivos Eletrônicos 26

27 5.7.3 Região de saturação Ambas as junções estão diretamente polarizadas Resolvendo para v BE e v BC TE 046 Dispositivos Eletrônicos 27

28 para É o valor de i B para manter o transistor na região ativa direta Se a corrente de base ultrapassa esse valor o transistor entra na saturação. O valor real da relação i C /i B é chamado de β forçado. TE 046 Dispositivos Eletrônicos 28

29 5.8 Efeiro Early β F0 é β F para v CE = 0 TE 046 Dispositivos Eletrônicos 29