Eletrônica Básica - ELE 0316 / ELE0937

Documentos relacionados
Eletrônica Básica - ELE 0316 / ELE0937

Capítulo 2 Transistores Bipolares

Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Parte I

Aula 8. Transistor BJT. Prof. Alexandre Akira Kida, Msc., Eng. Eletrônica

Estruturas Analógicas

Eletrônica Aula 04 - transistor CIN-UPPE

Análise de TJB para pequenos sinais Prof. Getulio Teruo Tateoki

Capítulo 3 Transistor Bipolar de Junção - TBJ. Prof. Eng. Leandro Aureliano da Silva

Aula 23. Transistor de Junção Bipolar I

Transistor Bipolar de Junção - TBJ Cap. 4 Sedra/Smith Cap. 2 Boylestad Cap. 6 Malvino

EN Dispositivos Eletrônicos

REVISÃO TRANSISTORES BIPOLARES. Prof. LOBATO

Transistor de Junção Bipolar (TJB)

Física dos Semicondutores

Curso Técnico em Eletroeletrônica Eletrônica Analógica II

Tecnologia em Automação Industrial ELETRÔNICA II. Aula 02. Revisão: transistores BJT. Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

Transistores Bipolares de Junção (BJT) TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica

1. TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR

Dispositivos Semicondutores. Diodos junções p-n Transistores: p-n-p ou n-p-n

Transistores Bipolares Parte I. Prof. Jonathan Pereira

Estruturas Analógicas Capítulo V

Transistor BJT FABRÍCIO RONALDO - DORIVAL

Aulas Revisão/Aplicações Diodos e Transistores 2

Transistor. Este dispositivo de controle de corrente recebeu o nome de transistor.

Eletrônica II. Germano Maioli Penello. II _ html.

Eletrônica e Eletrotécnica Automotiva

Dispositivos Semicondutores. Diodos junções p-n Transistores: p-n-p ou n-p-n

2. Dispositivos Semicondutores: Transistor Bipolar de Junção

O díodo ideal Noções sobre o funcionamento do díodo semicondutor. Modelo de pequenos sinais

Plano de Aula. 1 Diodos. 2 Transistores Bipolares de Junção - TBJ. 3 Transistores de Efeito de campo - FETs. 4 Resposta em Frequência

1 ELETRÔNICA BÁSICA - LISTA DE EXERCÍCIOS. Coordenadoria de Eletrotécnica Eletrônica Básica Lista de Exercícios Transistor

Aula 7 Transistores. Patentes

Folha 5 Transístores bipolares.

CAPÍTULO 5 TRANSISTORES BIPOLARES

Introdução 5. Princípio de operação 6

Capítulo. Meta deste capítulo Relembrar os principais circuitos de polarização de transistores bipolares.

Transistores Bipolares de Junção (BJT) Plano de Aula. Contextualização. Contextualização

Transistor de Efeito de Campo de Junção - JFET. Prof. Dr. Ulisses Chemin Netto ET74C Eletrônica 1

Transistores Bipolares de Junção (TBJ) Parte II

TE 046 DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS

Dispositivos e Circuitos Eletrônicos AULA 04

Aula 15 O Diodo e a junção pn na condição de polarização reversa e a capacitância de junção (depleção) Prof. Seabra PSI/EPUSP 378

Diodo de Junção 1 Cap. 3 Sedra/Smith Cap. 1 Boylestad

Eletrônica II. Germano Maioli Penello. II _ html.

Polarização do BJT FABRÍCIO RONALDO - DORIVAL

TRANSISTORES. Regrinha simples - Quanto mais ou menos corrente colocar na base, mais ou menos corrente vai passar entre emissor-coletor.

O transistor de junção bipolar Autor: Clodoaldo Silva Revisão: Nov2012.

Aula 17 As Capacitâncias de Difusão e de Depleção na junção pn. Prof. Seabra PSI/EPUSP 415

ELETRÔNICA II CAPÍTULO 2

INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA

TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR - I Prof. Edgar Zuim

Notas de Aula: Eletrônica Analógica e Digital

Transistores de Efeito de Campo FET Parte I

Aula 21: Análise CC (Polarização) em circuitos com TBJs (p.246, p )

CAPÍTULO 6 TRANSISTOR DE JUNÇÃO

Revisão de Amplificadores Operacionais e Polarização de

ENERGIA SOLAR: CONCEITOS BASICOS

TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (Unidade 5)

Universidade Federal de São João del-rei. Material Teórico de Suporte para as Práticas

Física dos Semicondutores

Aula. Regulação de tensão: diodo Zener e CI s. Prof. Alexandre Akira Kida, Msc., Eng. Eletrônica de Potência

Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias Eletrônica 1 ET74C Profª Elisabete N Moraes

Introdução Diodo dispositivo semicondutor de dois terminais com resposta V-I (tensão/corrente) não linear (dependente da polaridade!

Curso Técnico em Eletroeletrônica Eletrônica Analógica II

ELETRICIDADE E ELETRÔNICA EMBARCADA

DIODO SEMICONDUTOR (Unidade 2)

Aula. Semicondutores. Prof. Alexandre Akira Kida, Msc., Eng. Eletrônica Geral

Diodos de Junção PN. Florianópolis, abril de 2013.

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Capítulo 2 Diodos para Microondas

Introdução Teórica aula 9: Transistores

Eletrônica Geral. Diodos Junção PN. Prof. Daniel dos Santos Matos

As vantagens sobre as difundidas válvulas eram bastantes significativas, tais como:

HORÁRIO DE MONITORIA Monitora: Thayna Oening Disciplina: Eletrônica Analógica I Lab. De Eletrônica Analógica I Introdução aos Sistemas de Controle.

Transistores. Figure 1. corrente de electrões num díodo de junção p-n

A seguir, uma demonstração do livro. Para adquirir a versão completa em papel, acesse:

O Transistor Bipolar de Junção

Sumário. Volume II. Capítulo 14 Efeitos de frequência 568. Capítulo 15 Amplificadores diferenciais 624. Capítulo 16 Amplificadores operacionais 666

Sumário. 1-1 Os três tipos de fórmula Aproximações Fontes de tensão Fontes de corrente 10

OBJETIVOS: Entender como funciona um transistor, através de seus dois parâmetros: o Alfa (α) e o Beta (β). INTRODUÇÃO TEÓRICA

PSI2306 ELETRÔNICA 1 o. Semestre 2013 Gabarito da 3ª. Lista de Exercícios

Faculdade de Talentos Humanos - FACTHUS

REGULADOR A DIODO ZENER

5. Componentes electrónicos

13. Electrónica transístores bipolares

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DOM BOSCO CAPÍTULO 2 TRANSISTORES BIPOLARES (BJT)

OUTROS TIPOS DE DIODOS

Materiais Semicondutores

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS MATEMÁTICA

O Amplificador Operacional 741. p. 2/2

ELETRÔNICA ANALÓGICA CEL099. Prof. Pedro S. Almeida

Introdução a Diodos Semicondutores

A Dualidade Onda-Partícula

Eletrônica II. Germano Maioli Penello. II _ html.

IFSC INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA JOINVILLE - SC ELETRÔNICA GERAL I DIODOS E TRANSISTORES

Aplicações de Conversores Estáticos de Potência

Eletrônica Aula 04 - transistor CIN-UPPE

1/6/2010 IFBA. CELET Coordenação do Curso Técnico em Eletrônica Professor: Edvaldo Moraes Ruas, EE. Vitória da Conquista, 2010 IFBA.

Transcrição:

2.1 - Breve Histórico Diodo à válvula inventado em 1904 por J. A. Fleming; De 1904 a 1947: uso predominante de válvulas; 1906: Lee de Forest acrescenta terceiro elemento, a grade de controle: triodo; Rádios e televisão usavam intensivamente tais dispositivos; 1922: 1 milhão de válvulas; 1937: 100 milhões de válvulas; Década de 30: tetrodo e pentodo; 1

1943, iniciam-se os trabalhos com o ENIAC, o primeiro computador de grande escala, construído com válvulas: 18.000 válvulas, consumindo 140 kw, 30 toneladas; Características das válvulas: Alto consumo de potência (calor); Baixa velocidade; Vida útil reduzida; Baixa confiabilidade; Pesada; 1947: Transistor de ponto de contato: Bardeen e Brattain; 1948: transistor: dispositivo que tinha uma característica de transresistência; 2

Réplica do primeiro Transistor

1951: Schockley inventa o transistor de junção; 1956: ganham o prêmio Nobel; Entre 1954 e 1956, 28 milhões de transistores haviam sido fabricados, rendendo US$ 55 M. No mesmo intervalo havia sido produzido 1,3 bilhões de válvulas, rendendo mais de US$ 1 B. 4

2.1.1 - Princípio de Funcionamento do Transistor cristal npn emissor, base e coletor transistor npn; emissor: densamente dopado injeta elétrons na base; base: pequena e levemente dopada permite que os elétrons vindos do emissor atinjam o coletor - dopagem 10 vezes menor que o emissor; 5

coletor: dopagem intermediária coleta os elétrons que vêm da base e é a região mais extensa, pois deve dissipar mais calor; tamanho do emissor + coletor > que 150 vezes tamanho da base; duas junções pn: emissor/base: diodo emissor; base/coletor: diodo coletor; transistor pnp; 6

7

transistor pnp; 8

2.1.2 Transistor Não-Polarizado elétrons livres se difundem através da junção, criando duas camadas de depleção; para cada camada de depleção, a barreira de potencial é de 0,7 V; quanto mais densamente dopada uma região, maior a concentração de íons próximo da junção; quanto mais fracamente dopada, mais a camada de depleção avança na região; 9

10

2.2 Transistor Polarizado Polarização direta nos diodos emissor e coletor (Figura 5.3a); Correntes grandes; Polarização reversa nos diodos emissor e coletor (Figura 5.3b); Correntes pequenas, portadores minoritários; Transistores não são usados nessas formas de polarização; 11

2.2 Transistor Polarizado Polarização direta e reversa nos diodos emissor e coletor 12

2.2.1 Polarização Direta-Reversa Diodo emissor com polarização direta e diodo coletor com polarização reversa; Grande corrente no emissor e também no coletor; Figura 5.4 13

Corrente injetada pelo emissor entra na base; Dois caminhos: descer pelo terminal da base ou seguir até o coletor; Corrente pela base: corrente de recombinação; Corrente pequena pois a base é levemente dopada; Base é muito fina; 14

Figura 5.4.d: fluxo estável de elétrons Polarização V EB força os elétrons do emissor a entrarem na região da base; Base fina e levemente dopada permite a passagem até o coletor; Maioria dos transistores, mais de 95 % dos elétrons injetados do emissor fluem para o coletor; 15

Resumindo, no Transistor: Emissor: densamente dopado; Base: fina e levemente dopada; Coletor: grande e dopagem intermediária; 16

2.2.2 - Ponto de Vista de Bandas de Energia Polarização direta do diodo emissor: permite que alguns elétrons livres se desloquem do emissor para a base; Ao entrar na banda de condução da base, tornam-se portadores minoritários; Pela dopagem da base, a maior parte se difunde pela camada de depleção do coletor; Alguns elétrons se recombinam com lacunas na base, tornandose elétrons de valência e fluem para o terminal da base; Descida dos elétrons da base para o coletor gera calor: região mais extensa; 17

Polarização reversa do diodo coletor: não tem grande influência no número de elétrons que entram no coletor; há pequena variação na corrente I C quando V CB é aumentado; 18

Exemplo: I C = 4,9 ma I E = 5 ma α CC = 4,9 ma / 5 ma = 0,98 19

2.2.4 Tensões de Ruptura junções são semelhantes a diodos: tensão reversa pode danificar o transistor; tensão de ruptura depende da largura da camada de depleção e dos níveis de dopagem; diodo emissor: alto nível de dopagem tensão reversa baixa, de 5 a 30 V; diodo coletor: baixa dopagem tensão reversa de 20 a 300 V; Funcionamento normal: diodo emissor diretamente polarizado e diodo coletor reversamente polarizado; 20

Se V CB for grande demais, muita potência é dissipada e pode danificar o dispositivo; Diodo emissor pode ser polarizado reversamente em alguns circuitos; Tensões máximas reversas V BE e V CB não devem ser atingidas; 21

2.2.5 Ligação Emissor Comum (EC) Polarização do transistor tendo o emissor como ponto comum (referência); 22

Figura 5.7. b, c e d 23

24

Obter βcc para CC = 0,9; 0,95; 0,98 Obter CC para βcc = 10; 100; 1000. 25

Diodo emissor deve estar polarizado diretamente; Diodo coletor deve estar polarizado reversamente; Tensão no diodo coletor deve ser menor que a tensão de ruptura; Ligação EC: mais usada pois uma pequena corrente de base controla uma grande corrente de saída fonte de corrente; 26

corrente do emissor e a soma da corrente do coletor mais a corrente da base; corrente do coletor é aproximadamente igual à corrente do emissor; 27

2. 2.6 Curvas Características do Transistor gráficos que relacionam correntes e tensões no transistor Figura 5.10 variação das tensões V BB e V CC : gerar diferentes correntes e tensões; fixa-se I B e varia V CC : mede-se I C e V CE ; 28

29

V CE entre 0 e 0,7 V: I C aumenta fortemente e depois se torna constante (polarização reversa no diodo coletor); V CE > 0,7V : não influencia muito a corrente I C ; V CE elevada: diodo coletor rompe-se; Tensão de compliance: faixa de tensão do coletoremissor na qual o transistor funciona como uma fonte de corrente. Quanto maior I B, maior o valor de I C ; Várias curvas para I B diferente num mesmo gráfico. 30

βcc = 100; curva inferior, I B = 0, e I C é próxima de zero (corrente de fuga ordem de na); tensões de rupturas: ficam menores conforme I B aumenta; 31

2.2.8 - Curvas de Ganho de Corrente varia muito entre os transistores (até 3:1): variação com temperatura Figura 5.13; variação de I C e de temperatura: pode variar em 9:1; projetos não podem depender de valor exato de 32

2.2.9 - Corte e Ruptura I B = 0 : terminal de base aberto e gera I CE0 (Figura 5.14); Produzida por portadores gerados termicamente e corrente de fuga superficial; Tensão de ruptura para I B = 0 : BV CE0 ; V CE deve ser mantido abaixo de BV CE0, regra de projeto: menor que a metade desse valor; 33

2.2.10 - Tensão de Saturação do Coletor Regiões das curvas do transistor (Figura 5.15): Região de Saturação: Parte inicial da curva; Toda curva entre a origem e o joelho; Diodo coletor polarizado diretamente Porta-se como uma pequena resistência; 34

Região Ativa Parte plana da curva; Transistor funcionando como fonte de corrente controlada; V CE (SAT) tensão acima da qual o transistor opera na região ativa; Região de Ruptura Parte final da curva; Região que deve ser evitada; 35

36

37

Intersecção da linha de carga cc com os eixos: Figura 5.16b: linha de carga cc superposta as curvas do coletor Ponto de operação (quiescente): Q 38

Corte: Intersecção da linha de carga com curva I B = 0; Saturação: intersecção da linha de carga e a curva I B = I B(SAT) ; corrente de coletor é máxima 39

2.3 - Circuitos Básicos com Transistores Bipolares 2.3.1 O transistor como chave Operação em dois pontos: corte e saturação 40

41

42

2.3.2 Transistor como Fonte de Corrente Acionamento do LED: Fonte de corrente corrente fixa apesar da variação em V LED ; Circuito com Resistor de Emissor 43

44

V BE aproximadamente 0,7 V; I E será aproximadamente constante para todos transistores: não depende de βcc; 45

Fonte de Corrente X Chave I E é fixa resistor de emissor emissor amarrado a tensão da base (- 0,7 V) Fig. 5.20.a); I B é fixa emissor aterrado atua como chave (Fig. 5.20.b) ; Fonte de Corrente Chave 46

Exercício: Calcular corrente no LED na Figura 5.21 a), as linhas de carga e os pontos Q considerando que a queda de tensão no LED varia entre 1,5 e 2,5 V. 47

Exercício: Calcular corrente no LED na Figura 5.21 a), as linhas de carga e os pontos Q considerando que a queda de tensão no LED varia entre 1,5 e 2,5 V. 48

49

50

51

Polarização com Realimentação do Emissor opção para compensar parte da variação de βcc ; presença de resistor no emissor e V BB = V CC (figura 6.2.b); 52

Polarização com Realimentação do Emissor realimentação: corrente de saída (I E ) usada compensar uma variação na entrada (I C ); tensão através de R E para compensar possível variação em βcc ; aumenta βcc-> I C aumenta -> I E aumenta -> V E aumenta -> V B diminui -> I B diminui -> I C diminui e compensar variação de βcc ; para funcionar adequadamente, precisaria de R E muito grande; Linha de carga cc 53

- Obter Expressões de Ic pela malha de controle e malha de carga 54

ou Se R B = R C, então que é ligeiramente menor que I C 55

Exemplo: Calcule o valor da corrente de saturação do coletor na Figura 6.3. Calcule a corrente do coletor para dois valores de β cc 100 e 300. 56

Exemplo: Calcule o valor da corrente de saturação do coletor na Figura 6.3. Calcule a corrente do coletor para dois valores de β cc 100 e 300. I C(SAT) 15 910 100 14,9mA 57

Para RE, 58

2.4.3 - Polarização com Realimentação do Coletor é também chamado de autopolarização (Figura 6.4); resistor da base é ligado ao coletor; realimentação: aumento de βcc (com temperatura); I C aumenta e V CE diminui; V B diminui e força I C a diminuir; 59

60

Exemplo: Calcule o valor da corrente de saturação do coletor na Figura 6.5. Calcule a corrente do coletor para dois valores de βcc : 100 e 300. Icsat, Vcorte 61

Exemplo: Calcule o valor da corrente de saturação do coletor na Figura 6.5. Calcule a corrente do coletor para dois valores de βcc : 100 e 300. 62

63

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão chamada polarização universal; divisor de tensão nos resistores R 1 e R 2 ; R 2 polariza a base (diodo emissor); 64

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Tensão da base (Tensão Thevenin Figura 6.7): 65

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Tensão da base (Tensão Thevenin Figura 6.7): 66

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão βcc não aparece nas expressões: circuito é imune à variações desse parâmetro; Divisor estabilizado: 67

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão 68

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Exemplo: O circuito da Figura 6.9.a tem um divisor de tensão quase-ideal. Desenhe a linha de carga cc e mostre o ponto Q. V CE (CORTE) e Icsat 69

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Exemplo: O circuito da Figura 6.9.a tem um divisor de tensão quase-ideal. Desenhe a linha de carga cc e mostre o ponto Q. V CE (CORTE) = 30 V; 70

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Exemplo: O circuito da Figura 6.9.a tem um divisor de tensão quase-ideal. Desenhe a linha de carga cc e mostre o ponto Q. V CE (CORTE) = 30 V; 71

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão 72

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Exemplo: Amplificador de dois estágios. Quais as tensões cc do emissor para cada estágio? Quais as tensões cc do coletor? 73

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão Exemplo: Amplificador de dois estágios. Quais as tensões cc do emissor para cada estágio? Quais as tensões cc do coletor? Calcule: I CSAT, V TH, I E, V C, V CE 74

2.4.4 - Polarização com Divisor de Tensão I CSAT = V cc / (R E + R C ) = 15 / 590 = 25,4 ma 75

Capitulo 5 Malvino (Edição revisada): 76

Trabalho 3 Transistores (Para 09/04) 5.8; 5.10; 5.11; 5.12; 5.13; 5.14; 5.15; 5.16; 5.17 6.1; 6.2; 6.3; 6.4, 6.5, 6.6; 6.7; 6.8; 6.9 ; 77

78

79

80

81

82

83