Post on 07-Apr-2016
Cap. 2 – Transistor Bipolar de Junção (BJT)
Transistor:
Dispositivo (semicondutor) de 3 terminais, cujo princípio de operação baseia-se no controle da corrente num dos terminais pela tensão aplicada nos outros dois.
Modos de Utilização:
Fonte Controlada AMPLIFICADORES
Interruptor (chave) CIRCUITOS DIGITAIS
2.1 – Estrutura Física do BJT
Emissor Coletor
Base
n np Emissor Coletor
Base
p pn
E
B
CE
B
C
jEB jBCjEB jBC
p
Emissor
Base
Coletor
n +n
Estrutura mais realista do BJT (npn)
pn
C B
n
EJunção
Emissor-Base JunçãoColetor-Base
Emissor: fortemente dopado
Base: estreita e fracamente dopada
Coletor: maior área
Modos de Operação:
E C
B
n np
E C
B
n np
E C
B
n np
JEB reversa
JBC reversaCORTE
JEB direta
JBC diretaSATURAÇÃO
JEB direta
JBC reversaR.A.D.
CHAVE
AMPLIFICADOR
2.2 – Operação Física no Modo Ativo (RAD)
►o valor de iC não depende do valor de vCB, apenas que vC > vB
► mais de 95% dos elétrons emitidos são coletados (iC > 0.95 iE)
T
BE
Vv
SC eIi . WAkIS
BCE iii
EC ii .
Relações importantes:
Temos que: onde:
VT : tensão térmica (25mV @ 300K)
área da junção
largura da base
e:
Da 1a Lei de Kirchhoff:
BC ii
1
logo:
Fazendo:
1
BE ii
1
1e
BC ii . BE ii ).1( Teremos:e
Comparativo entre e
1
(ganho de corrente em base-comum)
(ganho de corrente em emissor-comum)
0,9 9
0,95 19
0,99 99
0,998 499
1
► Valores típicos: 20 < < 500 (0,952 < < 0,998)
► Transistores iguais podem ter ligeiramente diferentes
E
B
C
C
B
E
Símbolo e Modelos Equivalentes
Símbolo npn
Símbolo pnp
.iE
B
E
CiC
iE
iB
vBE
+
-
.iE
B
E
CiC
iE
iB
vEB
+
-
.iB
B
E
CiC
iE
vπ
+
-
iB
iB
iE
iC
.iB
modelo π modelo T
modelo πmodelo T
?
?
Exemplo:
O transistor da figura abaixo tem β =100 e exibe uma tensão vBE de 0,7V com iC = 1 mA. Projete o circuito para que uma corrente de 2 mA flua através do coletor e que uma tensão de + 5V apareça no terminal do coletor.
Solução
VC = +5 V VRC = 15 – 5 = 10 V
IC = 2 mA RC = VRC / 2 mA = 5 kΩ
como: VBE = 0,7 V para IC = 1 mA
VBE para IC = 2 mA é dado por:
V 717,012ln7,0
TBE VV
como: VB = 0 VE = – 0,717 V
(β = 100 α = 100/101) e: IE = IC / α = 2 / 0,99 = 2,02 mA
assim: RE = (VE – (– 15)) / IE = 7,07 kΩ
tem-se:
RE=7,07kΩ
RC=5kΩ
T1>T2>T3
TC = -2mV/oC
vBE
iC
IC
0,7
T2T1 T3
0,710,69
como:
T
BE
Vv
SC eIi .
Representação gráfica das características do BJT
Característica iC - vBE
(25oC) (20oC) (15oC)
Região Ativa Direta
(RAD)
vCE
iC
(iB=10uA)
(iB=5uA)
(iB=2uA)
(iB=20uA)
(iB=40uA)
Característica de saída (iC-vCE)
VCEsat
Região de Saturação
Região de Corte
Característica de Saída - Limites de Operação
Região de Corte
Região de Saturação
Curva de Potencia Máxima
(1/x)
R A D
E C
B
n np
W
Efeito Early (dependência de ic da tensão coletor-emissor)
depleção
vCE depleção W IS iC
IC
-VA
C
A
ctevC
CEo I
Vi
vrBE
Resistência de saída do coletor:
ro inclinação