Post on 25-Dec-2018
Transistor Bipolar
2. Dispositivos Semicondutores: Transistor Bipolar de Junção
Professor: Vlademir de Oliveira
Disciplina: Eletrônica I
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Aplicações dos Transistores
- Região de corte e saturação: transistor como chave
- Região ativa: amplificador transistorizado
Essas aplicações se estendem também para os transistores de potência eFET.
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Operação do TBJOs materiais P e N são fabricados com dopagens diferente e tamanhos
diferentes para facilitar a operação nas regiões típicas. Existem três regiões deoperação para o TBJ.
Transistor operando na região ativa
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Operação do TBJQuando a junção emissor-base é polarizada diretamente e a junção base-
coletor reversamente os portadores majoritário do emissor atravessam otransistor. Isso ocorre devido a injeção de portadores na base que serãominoritários na junção base-coletor e poderão atravessar.
Sentido real da corrente
BCE III +=
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Operação do TBJSemelhante à corrente I
Sdo diodo o transistor bipolar também tem uma
corrente de portadores minoritários, chamada de corrente de fuga ICO
. Acorrente de coletor é portanto composta pela soma das duas correntes.
Sentido real da corrente
.min. COCmajC III +=
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Transistor PNP e NPNOs transistores PNP e NPN operam de forma igual, porém com
polarizações invertidas. A utilização de cada um ficará evidente durante oestudo das configurações de amplificadores.
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Região ativa ou linearÉ a região onde as características de I
Cx I
Bsão aproximadamente lineares
e possibilita o transistor ser empregado na amplificação.
Região ativa → junção base-emissor polarizada diretamente e junção base-coletor polarizada reversamente
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Região de corte
Ocorre o corte da corrente de coletor, ou seja IC
≅ 0 ou IC
= ICO
.
Região de corte → ambas junções polarizadas reversamente
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Região de saturaçãoNessa região a corrente de coletor é aumentada drasticamente com o
aumento da tensão entre coletor e emissor. A tensão VCE
≅ 0 e ocomportamento é semelhante a um curto-circuito.
Região de saturação → ambas junções polarizadas diretamente
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Configurações de polarizaçãoExistem três configurações de polarização de transistores, os quais
possuem aplicações diferentes devido a singularidade de cada uma.
Transistor Bipolar
coletor-comumemissor-comumbase-comum
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� α e βAs correntes de portadores majoritários é relacionada por dois
parâmetros chamados α e β.
CBOEC III += α
.
.
Emaj
CmajDC I
I=α
E
CAC I
I
∆∆=α ACDC ααα ==
E
C
I
I≅⇒α
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� α e βDe forma semelhante, β é aproximado para relação entre as correntes
totais IC
e IB.
40050varia −≈B
C
I
I≅β
( ) CBOBCCBOBCC IIIIIII +=−⇒+=− αααα 1
(emissor-comum)
α−=⇒=
1 0p/ , CBO
CEOB
III
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Curva do transistor
Transistor Bipolar
Curva emissor-comum
A curva do transistor maisutilizada é a família de curvasobtidas de IC x VCE na configuraçãoemissor-comum, parametrizadaspelas correntes de base.
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Curva do transistor
Transistor Bipolar
Curva emissor-comum
As características IC x VBE variamcom a mudança de VCE.
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Curva do transistor
Transistor Bipolar
Curva emissor-comum
A equação de IC x VBE na regiãoativa pode ser aproximada como:
Devido à operação do transistorem corte e saturação e algunsefeitos, como o efeito Early e deruptura, a característica de IC x VCE
apresenta comportamentosdiferentes, definidas como regiõesde operação.
mVk
TVteII kVV
SCtBE 26 sendo , ≅=≅
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Efeito EarlyDevido ao alargamento da região de depleção com o crescimento do VCE,
ocorre que a corrente de coletor exibe uma variação aproximadamentelinear:
Transistor Bipolar
+≅
A
CEVVSC V
VeII tBE 1
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� RupturaPara valores grandes da tensão de V
CEocorre a ruptura da junção CB por
efeito avalanche. Valores típicos estão em torno de 50V.
Transistor Bipolar
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Limites da Operação
Transistor Bipolar
Regiões de operação
Existem três regiões de operaçãopara o transistor: corte, saturaçãoe ativa.
2.2. Transistor Bipolar de Junção
� Limites da Operação
Transistor Bipolar
Limites da operação
Para o transistor funcionar comoamplificador ele precisa operar naregião ativa.
Além disso existem outros limitesda operação do transistor:
- Corrente máxima de coletor (IC)
- Potência máxima (PCmáx)
- Tensão VCE máxima