14133978-UFRJ-Aula-4-Polarizacao-de-Transistores

8/7/2019 14133978-UFRJ-Aula-4-Polarizacao-de-Transistores

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IF-UFRJ FIW362 Laboratório de Física Moderna Eletrônica Curso de Licenciatura em Física

Prof. Antonio Carlos Santos

Aula 4: Polarização de Transistores

Teoria – O Transistor é basicamente constituído de três camadas de materiais semicondutores,formando as junções NPN ou PNP. Essas junções recebem um encapsulamento adequado,conforme o tipo de aplicação e a ligação de três terminais para conexões externas.

A corrente de emissor (IE) é composta pela soma das correntes de base (IB) e de coletor (IC).Analogamente, observamos que, a tensão entre coletor-emissor (VCE) é composta pela soma dastensões base-emissor (VBE) e base –coletor (VCB). Portanto, podemos escrever

IE = IB + IC VCE = VBE +VBC (NPN)

Sem polarização, uma junção NPN ou PNP, apresenta duas barreiras de potencial, idênticasàquela vista na junção PN de um diodo semicondutor. Para movermos os elétrons e lacunas nosmateriais, é necessária a colocação de baterias que poderão deixar cada junção direta oureversamente polarizada. Vamos a seguir, analisar todas as possibilidades de polarização,destacando o caso mais vantajoso :

1o caso – as duas junções reversamente polarizadas

N P Nemissor

base

coletor P N P

emissor

base

coletor

coletor

base

emissor

NPN

coletor

base

emissor

PNP

SIMBOLOGIA



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Neste caso, não há circulação de corrente, pois as duas junções estão reversamente polarizadas,deixado o dispositivo em situação de corte.

2o caso – as duas junções diretamente polarizadas

Neste caso, circula corrente pelas duas junções, estando o dispositivo em situação de saturação .

3o caso – uma junção diretamente polarizada e a outra reversamente polarizada

Neste caso, circula corrente por ambas as junções, apesar da polarização reversa, pois aqui, ocorre ofenômeno denominada de efeito transistor . Devido a esse fenômeno, utilizaremos este caso parafins de polarização.

Para melhor compreensão, vamos utilizar a figura abaixo, ode temos a polarização doterceiro caso com a estrutura interna das junções mais detalhadas.

Define-se polarização como sendo o estabelecimento das correntes de coletor, de base e da tensão

VCE, ou seja, do ponto de trabalho do transistor Para melhor aproveitamento, devemos polarizar ajunção base-emissor diretamente e a junção base-coletor reversamente. Para tanto, utilizaremos no

VBB

R B

R C

VCC

IC

IE

VCE

VBE

VCB

NPN

VBB

R B

R C

VCC

IC

IE

VCE

VBE

VCB

PNP

IBIB

N P N P N P

P N PN P N

P N PN P N



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circuito duas baterias, VBB e VCC, resistores limitadores de corrente, conforme mostra a figuraabaixo.

Considerando a figura acima, vamos escrever as equações das malhas de entrada e de saída

Entrada : VBB = R B IB + VBE

Saída : VCE = R CIC + VCE

Para dimensionarmos R B e R C em função de valores pré-estabelecidos de VBB, VCC, IB, VCE e dosparâmetros do transistor, nas equações de malha isolamos nesse valores :

B

BE BB

BI

V V R

−=

C

CE CC

C

I

V V R

−=

onde : BC I I β = e E C I I α =

1+=β

β α e

α

α β

−=

1

Na pratica, não é viável a utilização de duas baterias, sendo que para eliminarmos uma delas,formaremos divisores de tensão que equivalem a nível de polarização às condições pré-estabelecidas. O circuito equivalente com a bateria VBB eliminada, é visto na figura abaixo.

Uma melhor solução para o problema da instabilidade principalmente com a temperatura, épolarizarmos o transistor, utilizando o circuito visto na figura abaixo, denominado polarização por divisor de tensão na base.

VCC

R CR B

R E



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O divisor de tensão na base, se dimensionado de maneira conveniente, fixará VRB2

102B

B

I I ≤ , pois IB = IB1 – IB2

Teste de Transistores usando multímetro analógico

Este é o melhor tipo de multímetro para testar transistores. Tem dois testes que podemos fazer comeste tipo de multímetro.

Na escala ×1 – antes é necessário saber que o transistor NPN o ponteiro mexe com a ponta preta nabase e no PNP o ponteiro mexe com a vermelha na base. Coloque a ponta preta fixa num terminalqualquer e a vermelha nos dois restantes. Se o ponteiro mexer nos dois terminais e parar na mesmaposição, o transistor está bom, onde está a ponta preta é a base e o transistor é NPN. Agora se oponteiro não mexer igual nos dois, fixe a preta em outro terminal e assim ate encontrar a base(terminal que o ponteiro mexe igual com os outros dois). Se não encontra a base com a preta, tentecom a vermelha. Se achar a base com a vermelha, o transistor é PNP.

Teste de Transistores usando multímetro digital

Use a escala com o símbolo do diodo e da mesma forma que o multímetro analógico procure umterminal que indica aproximadamente o mesmo valor com os dois restantes. Este terminal é a base.Se acharmos a base com a ponta vermelha, o transistor é NPN e se acharmos com a preta, ele éPNP. Note que a indicação é o contrario do multímetro analógico. O terminal que indicar maior resistência com a base é o emissor.

Parte prática

1- Monte os circuitos das figuras abaixo. Meça e anote nos quadros os valores de IB, IC, IE, VBE eVCE

VCC

R CR B1

R ER B2

IB

IB2

IB1

IC

IE



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IB(A) IC(mA) IE(mA) VBE(V) VCE(V)



Questões –

1 – Calcule o valor de β, utilizando os valores de IB e IC, obtidos nas tabelas acima. Calcule o β médio.

2 – Dimensione R B, R C e R E para polarizar o transistor do circuito da figura abaixo, conforme osdados fornecidos : β = 200, VBE= 0,7 V, VCC = 15 V, VCE= VCC/2, VRE = VCC/10, IC = 30 mA

12 V

330 Ω5,6 k Ω

100 Ω1,2 k Ω

12 V

330 Ω150 k Ω

100 Ω

12 V

330 Ω150 k Ω



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3 - Dimensione R B1, R B2, R C e R E para polarizar o transistor da figura abaixo, conforme os dadofornecidos : : β = 350, VBE= 0,7 V, VCC = 15 V, VCE= VCC/2, VRE = VCC/10, IC = 5 mA, IB = IB2/2

Referencias[1] Laboratório de Eletricidade e Eletrônica , F. G. Capuano e M. A. M. Marino. Ed. Érica[2] Testando Componentes Eletrônicos, L. C. Burgos, Antena Edições Técnicas Ltda.

⇒⇒⇒⇒ Datas de entrega do relatório (no início da próxima aula)

VCC

R CR B

R E

VCC

R CR B1

R ER B2

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