P U C E N G E N H A R I A LABORATÓRIO DE DCE 2 EXPERIÊNCIA 1: CURVAS CARACTERÍSTICAS DO TBJ E RETA DE CARGA Identificação dos alunos: Data: 1. Turma: 2. 3. Professor: 4. 5. Conceito:
I. OBJETIVOS - Levantamento das curvas características de entrada e saída de um transistor bipolar; - Determinação do valor do ganho de corrente (β); - Circuito emissor comum funcionando como fonte de corrente; - Identificar as regiões ativa, saturação e de corte; - Levantamento da reta de carga. II. MATERIAL UTILIZADO 01 osciloscópio de duplo canal com pontas de prova. 01 fonte dupla de tensão regulável com seus respectivos cabos. 02 multímetros digitais. 01 placa didática. 06 cabos banana-banana. 01 transistor BC 548B. 01 resistor de 1,2 kω. 01 resistor de 220 kω. III. PROCEDIMENTO Curva característica de entrada a) Monte o circuito da Figura 1, que contém o transistor bipolar a ser estudado. b) Ajuste VBB de modo a obter diversas correntes de base conforme Tabela 1. c) Para cada valor de corrente de base, meça a tensão entre base e terra (VBE), registrando os valores na Tabela 1. Figura 1: Circuito utilizado para análise das características de entrada do bipolar. 1
IB (µa) desejada 5 10 15 25 30 50 100 200 IB (µa) real VBE (V) Tabela 1: Determinação das características de entrada. d) Trace o gráfico da corrente de base (eixo vertical) versus a tensão de base-emissor (eixo horizontal) (IB[µm] x VBE[V]) na Figura 2. IB (μa) Figura 2: Corrente de base versus tensão de base-emissor. VBE (V) Ganho de corrente e) Monte o circuito da Figura 3. f) Ajuste a tensão de VCC para 12V. g) Varie a corrente de base através de VBB, como mostrado na Tabela 2. IB(µA) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 VCE(V) VRC(V) IC(mA) β= IC/ IB IC = VRC/RC = (VCC - VCE)/RC Tabela 2: Ganho de Corrente. 2
Figura 3: Determinação do ganho de corrente. Transistor como Fonte de Corrente. h) Mantenha o circuito da Figura 3 montado. i) Ajuste a tensão de VCC para 3V. j) Ajuste VBB de modo a obter uma corrente de coletor de 2mA. k) Altere o valor de VCC de acordo com os valores da Tabela 3 e anote as diferentes correntes de coletor obtidas. VCC (V) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 IC (ma) Tabela 3: Transistor como fonte de corrente. Características de Saída. l) Monte o circuito da Figura 4. Coloque o resistor RC em curto-circuito utilizando um "jumper". m) Através de VBB, ajuste a corrente de base IB para 10 µa. n) Ajuste VCC de modo a obter todos os valores de VCE listados na Tabela 4. Obs: Note que com RC em curto, a tensão VCE é a própria de VCC. Desta forma, para cada tensão, anote o valor da corrente de coletor. NÃO altere o valor de VBB. o) Repita as medições para as correntes de base iguais a 20, 40, 60 e 100µA. p) Trace a família de curvas de IC[mA] versus VCE[V] com IB[µA] constante na Figura 5. Trace uma curva para cada valor de corrente de base. 3
Figura 4: Levantamento das características de saída. IB (µa) 10 20 40 60 80 100 IC (ma) VCE (V) = 0.5 VCE (V) = 1.0 VCE (V) = 2.0 VCE (V) = 4.0 VCE (V) = 6.0 VCE (V) = 8.0 VCE (V) = 10 Tabela 4: Corrente de coletor (IC) versus VCE, em função de IB. q) Identifique as três regiões de operação (ativa, saturação e corte) no gráfico. r) A partir das curvas, ache o ganho de corrente na região linear para diferentes valores da corrente de base, com um valor fixo de VCE. Ganho de corrente típico: β = IC/IB. Cálculo do ganho: 4
IC (ma) Figura 5: Características de saída para diversas correntes de entrada (IB). VCE (V) s) Sobre a família de curvas da Figura 5, traçar a reta de carga baseando-se no circuito da Figura 4. Note que a reta de carga cruzará várias curvas características do transistor. Cálculo dos pontos extremos da reta de carga: IV. QUESTÕES 1) Como é constituído o transistor bipolar e quais os tipos existentes? Desenhe suas estruturas. 2) Caracterize as regiões de operação (corte, ativa, saturação), descrevendo como as junções estão polarizadas em cada caso e em qual delas é válida a relação IC β. IB. 3) Descreva como ocorre o efeito transistor para um transistor NPN. V. CONCLUSÃO Observação: Baseie sua conclusão nos objetivos da experiência, discutindo se estes foram alcançados ou não, para cada item analisado. Comente possíveis observações feitas durante a experiência. 5
PINAGEM DO TRANSISTOR BIPOLAR - BC 548 Simbologia Encapsulamento C B E 6