INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA - CAMPUS JOINVILLEDEPARTAMENTO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃOCOORDENAÇÃO DE ELETROELETRÔNICACURSO TÉCNICO EM ELETROELETRÔNICA

ELETRÔNICA GERAL

Profª. Bárbara Taques

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CAPÍTULO 1 – ELEMENTOS ELETRÔNICOS FUNDAMENTAIS

1.1 ÁTOMO

Em um átomo, quanto maior a distância do núcleo (raio de sua órbita), maior aenergia cinética.

Fig. 1 – Camadas de valência do átomo

Um elétron precisa estar a uma determinada distância do núcleo, com umadeterminada velocidade, para que a força centrífuga Fc, equilibre-se com a forçaeletrostática Fe, tornando-se estável:

Fig. 2 – Equilíbrio atômico

Para estas condições de estabilidade deve existir um número máximo deelétrons em cada camada.

A órbita mais externa recebe o nome de banda de valência, onde os elétrons têmmaior facilidade de sair do átomo. Isto porque tem uma energia maior e uma força deatração ao núcleo menor. A região mais afastada, onde os elétrons têm energia suficientepara moverem-se pelo corpo é chamada banda de condução.

Isolante Condutor Semi-Condutor

Fig. 3 - Distribuição das Bandas de Energia

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1.2 SEMICONDUTORES

Os semicondutores possuem ligações iônicas covalentes, isto é, os átomoscompartilham pares de elétrons.

A ausência de um elétron numa ligação é representada por uma lacuna, que emcontraposição com a carga do elétron, pode ser chamada de carga positiva de igualmagnitude.

Os semicondutores mais usados são o silício e o germânio, que possuem 4elétrons na sua camada de valência, sendo chamados tetravalentes.

Fig. 4 – Elétron que se libertou do átomo por ter recebido energia suficiente,tornando-se livre.

SEMI-CONDUTOR PORTADORESINTRÍNSECOS (por cm3)

GaAs 1,7 x 106

Si 1,5 x 1010

Ge 2,5 x 1013

1.2.1 - SEMICONDUTORES TIPO N E TIPO P

O silício e o germânio encontram-se na natureza no seu estado puro, recebendoa denominação de semicondutores intrínsecos.

Existem também semicondutores extrínsecos, em que são acrescentadassubstâncias com átomos com 5 ou 3 elétrons de valência.

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Fig. 7 – Estrutura atômica dos principais semicondutores

Quando num cristal de silício é acrescentado uma quantidade de átomospentavalentes como, por exemplo, o arsênio (As), o antimônio (Sb) e o Fósforo (P),acabam gerando elétrons livres, pois um dos cinco elétrons da impureza fica semparticipar das ligações.

Neste caso, como os elétrons livres são cargas elétricas negativas, estesemicondutor é chamado Tipo N.

Fig. 5 – Estrutura atômica do semicondutor tipo N

Em outra situação, é acrescentado ao átomo de silício uma impureza trivalente,como por exemplo, o alumínio (Al), o boro (B) e o gálio (Ga). Neste caso faltam elétronspara completar as ligações, formando assim, lacunas.

Fig. 6 – Estrutura atômica do semicondutor tipo P

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Como as lacunas podem ser consideradas cargas elétricas positivas, estesemicondutor é chamado Tipo P.

A técnica de acrescentar impurezas ao semicondutor para aumentar tanto onúmero de elétrons livres quanto o número de lacunas, é chamado de dopagem e, porisso, a impureza é chamada de dopante.

CAPÍTULO 2 – DIODO SEMICONDUTOR

2.1 – JUNÇÃO PN

Portadores majoritários Portadores majoritáriosElétrons Lacunas

Fig. 8 – Junção PN

Fig. 8 – Recombinação Elétron-Lacuna

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Fig. 9 – Barreira de potencial formada na camada de depleção

Na camada de depleção cria-se uma diferença de potencial chamada barreira depotencial, cujo símbolo é Vɤ. Este valor em 25o é aproximadamente 0,7V para diodos desilício e 0,3V para diodos de germânio.

SIMBOLOGIA

O lado P do diodo chama-se ANODO (pois possui íons negativos) e o lado Nchama-se CATODO (pois possui íons positivos).

2.2 – POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO PN

Quando é colocado uma fonte entre os terminais do diodo.

POLARIZAÇÃO DIRETA

Ocorre quando o potencial positivo da fonte encontra-se ligado no lado P e opotencial negativo no lado N.

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Fig. 11 - Polarização direta da junção PN

Os elétrons do lado N são repelidos pelo terminal negativo da fonte, rompem opotencial de barreira, e do outro lado (P) recombinam-se de lacuna em lacuna, pois sãoatraídos pelo terminal positivo. Assim, forma uma corrente de polarização direta, de altaintensidade, Ip.

POLARIZAÇÃO REVERSA

Fig. 12 – Polarização reversa da junção PN

Neste caso ocorre um aumento da região de depleção, até que a diferença depotencial se iguale a tensão da fonte.

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Existe somente uma corrente reversa, devido aos portadores minoritariospresente no material, mas que é muito pequena, sendo considerada desprezível, IR.

CURVA CARACTERÍSTICA

Fig. 13 – Curva característica do diodo semicondutor

VD – Tensão aplicada ao diodo > VγIDM – Corrente direta máximaIR – Corrente de fugaVR – Tensão de rupturaPDM – Potência máxima PDM=VD xIDM

Exemplo:

IDM – 1AIR – 10μAVR – 50VPDM – 1W

2.3 – RETA DE CARGA

A ligação de um diodo a uma fonte de alimentação deve ser feita sempre por umresistor limitado em série para protegê-lo contra a corrente máxima.

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Fig. 14 – Reta de carga para diodo semicondutor

VD e ID: Valores de tensão e corrente aos quais o diodo está submetido nocircuito.

Diodo ideal: VD=VγID=IS

VC – TENSÃO DE CORTE:Tensão no diodo quando ele está aberto;IS – CORRENTE DE SATURAÇÃO: Corrente no diodo quando ele está em curto;Q – PONTO QUIESCENTE: Corresponde as coordenadas do ponto onde a reta de

carga intercepta a curva característica do diodo;PD – POTÊNCIA DE DISSIPAÇÃO:

PD=VD . ID

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CAPÍTULO 3 – DIODO RETIFICADOR

3.1 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA

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TENSÃO MÉDIA NA CARGA:

Para diodo ideal (modelo 1):

Para diodo com Vγ (modelo 2):

CORRENTE MÉDIA NA CARGA:

Portanto, para não danificar o diodo, além da tensão de ruptura VR, ele devesuportar também a corrente média Im:

IDM ≥ Im e VR ≥ V2p

Exemplo: Para o circuito acima, considerando V2rsm=12V e RL=10Ω, determinar:a) a tensão e corrente média na cargab) a corrente média na cargac) a especificação do diodo

a)

Vm=5,2V

b)

Im=520mA

c) IDM ≥ 520mA e VR ≥ 17V

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3.2 RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA COM DERIVAÇÃOCENTRAL

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CAPÍTULO 4 - CIRCUITOS LIMITADORES

O circuito limitador é um circuito que tem como objetivo limitar a tensão desaída do circuito num valor pré-determinado. Este valor pode ser positivo, negativo ouambos, em função das características do circuito.

4.1 LIMITADOR POSITIVO

ENTRADA NEGATIVA:

Considerando a equação da malha de entrada: +Vi - VD + VL = 0VD = (Vi + VL)

E a malha de saída: V0 - VD + VL = 0V0 = VD - VL

Portanto obtém-se: V0 = Vi

ENTRADA POSITIVA (Vi < VL): Nesta situação o diodo está polarizadoreversamente, portanto:

E, V0 = Vi

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ENTRADA POSITIVA (Vi > VL): Se Vi > VL, VD é positivo e portanto o diodoestá polarizado diretamente:

V0 = VL + Vγ

EXEMPLO: Determinar a forma de onda na saída do circuito limitador positivomostrado abaixo, considerando diodo de silício e sabendo-se que a tensão deentrada é senoidal com Vip = 5V.

Para Vi positivo:

Enquanto Vi < 3V → V0 = Vi

Quando Vi > 3V → V0 = 3,7V

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4.2 LIMITADOR NEGATIVO

ENTRADA POSITIVA: Nesta situação o diodo ficará polarizado reversamente,com tensão dada por:

-Vi + VD - VL = 0 e V0 = VD - VL

VD = Vi + VL V0 = Vi + VL - VL

V0 = Vi

ENTRADA NEGATIVA (Vi < VL): O diodo continuará polarizado reversamente,e:Vi + VD - VL = 0 e V0 = VD - VL

VD = -Vi +VL V0 = -Vi + VL - VL

V0 = Vi

ENTRADA NEGATIVA (Vi > VL): Nesta situação o diodo ficará polarizadodiretamente.

V0 = - (VL + Vγ)

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EXEMPLO 2: Para o exemplo anterior, considere o circuito abaixo:

4.3 LIMITADOR DUPLO

Associando-se o limitador positivo e negativo, pode-se obter oLimitador Duplo, como mostra o circuito abaixo:

Neste caso, para uma entrada senoidal, o sinal de saída fica limitadopositivamente em VL1, e negativamente em VL2.

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EXERCÍCIOS:

1 – Esboce a forma de onda de saída dos circuitos abaixo, considerandoVγ=0,7V.

a)

b)

2 – Esboce a forma de onda de VL, VD e V0 do circuito abaixo, considerandoVγ=0,7V.

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CAPÍTULO 4 – DIODO ZENER

O diodo Zener se difere do diodo normal na sua construção. Ele éconstruído com uma área de dissipação de potência suficiente para operar natensão de ruptura, o que não acontece com o diodo normal. No diodo normal,quando polarizado reversamente, se atingir a tensão de ruptura, este pode serdanificado. A tensão de ruptura, neste caso, é chamada de tensão zener (VZ) epode variar de 2V a 200V.

SÍMBOLO CURVA CARACTERÍSTICA

Com VZ dado pelo fabricante.

Pela curva característica do diodo, é mostrado que a tensão VZ se mantémconstante entre IZm (corrente zener mínima) e IZM (corrente zener máxima).

Potência PZ = VZ IZ

Vi =RS IZ + VZ

4.1 DIODO ZENER COMO REGULADOR DE TENSÃO

A grande aplicação do diodo zener é como regulador de tensão, como mostra oexemplo abaixo:

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Exemplo: determinar RS do regulador de tensão utilizado para que uma fonte de12V possa ser ligada em um circuito que represente uma carga de 1kΩ.

ESPECIFICAÇÃO DO DIODO

VZ = 5,6 V

IZM = 100 mA

IZm: Caso não seja dado o valor de IZm, considera-se como sendo 10% de IZM, ouseja:

IZm = 0,1 . 100x10-3 → IZm = 10mA

IRL=V ZRL

=5,61k→ IRL=5,6mA

RSM=V i−V ZI Sm

=V i−V Z

I Zm+ IRL=

12−5,6(10+5,6 )×10−3

RSM = 410Ω

RSm=V i−V ZI SM

=V i−V Z

I ZM+ IRL=

12−5,6(100+5,6 )×10− 3

RSm = 61Ω

Portanto RS deve ser 61Ω ≤ RS ≤ 410Ω

Valor comercial: RS = 330Ω

Potência: PRS=V RS2

RS=

(12−5,6)2

330→PRS=124mW

Então, RS pode ser um resistor de ½ W ou ¼ W.

TENSÃO DE ENTRADA COM RIPPLE

O diodo zener pode ser colocado na saída de um circuito com tensão com ripple,para tornar esta tensão com valor constante, sem oscilação.Então:

RSm=V ℑ −V ZI ZM+ I RL

e RSM=V ℑ −V ZI Zm+ IRL

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EXEMPLO: Calcular o valor de RSM e RSm para o funcionamento do circuito.

ESPECIFICAÇÕES DO DIODOVZ = 15vIZM=250mAIZm=23mA

ENTRADA

SAÍDA

IRL=15V1kΩ

IRL = 15mA

RSm=28,5−15

(250+15)×10−3RSm = 63Ω

RSM=31,5−15

(23+15)×10−3RSM = 355Ω

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4.2 DIODO ZENER COMO LIMITADOR

LIMITADOR POSITIVO

Para Vi > VZ → Z segura tensão VZ

D conduzV0 = VZ + VD

Para 0 < Vi < VZ → Z não conduzV0 = Vi

Para Vi < 0 → D não conduzV0=Vi

LIMITADOR NEGATIVO

Para Vi > 0 → D não conduzV0=Vi

Para 0 > Vi > VZ → Z não conduzV0 = Vi

Para Vi < VZ → Z segura tensão VZ

D conduzV0 = -(VZ + VD)

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LIMITADOR DUPLO

Quando Vi > VZ1 → Z1 segura a tensão -VZ1

Z2 conduzV0 = Vγ + VZ1

Para VZ1> Vi > 0 → Z1 não conduzV0 = Vi

Para 0> Vi > VZ2 → Z2 não conduzV0 = Vi

Para Vi < VZ2 → Z2 segura tensão -VZ2

Z1 conduzV0 = -(VD+VZ)

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LIMITADOR DUPLO ASSIMÉTRICO

Quando Vi > VZ → Z segura a tensão VZ

V0 = VZ

Para VZ > Vi > 0 → Z não conduzV0 = Vi

Para Vi < 0 → Z conduzV0 = Vγ

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EXERCÍCIOS

1- Para o circuito abaixo, determinar:a) VL, IL, IZ e IR se RL=180Ω.b) Repetir o item anterior, se RL=470Ω.c) Determinar o valor de RL que estabelece as condições de máxima potência para o

diodo Zener.d) Determinar o valor mínimo de RL para garantir que o diodo Zener está no estado

"ligado".

VZ=10V

PZM=400mW

2- a) Projetar o circuito da figura abaixo para manter VL em 12V para uma variação na carga (IL) de 0 a 200mA. Ou seja, determinar RS e VZ.b) Determinar PZM do diodo Zener do item anterior.

3- Para o circuito abaixo, determinar a faixa de Vi que manterá VL em 8V e não excederá a potência máxima nominal do diodo Zener.

VZ=8V

PZM=400mW

4- Para um circuito regulador de tensão, determinar os valores máximo e mínimo tensão de entrada do circuito abaixo para que o diodo Zener funcione corretamente.

VZ=9,1VPZM=1,5W

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CAPÍTULO 5 – TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR

5.1 – PRINCÍPIOS BÁSICOS DO TRANSISTOR

iE=iC+iBV CE=V BE+V CBV EC=V EB+V BC

Um “aumento” na corrente de base iB provoca um número maior derecombinações “aumentando” a corrente de coletor iC.

“A corrente de base controla a corrente entre emissor e coletor”

Uma pequena variação ΔiB provoca uma grande variação ΔiC. Sendo assim otransistor possui “efeito de amplificação”, tendo:

Ganho de Corrente =ΔiCΔiB

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5.2 – CONFIGURAÇÕES BÁSICAS

CONFIGURAÇÃO BASE COMUM

CONFIGURAÇÃO EMISSOR COMUM

CONFIGURAÇÃO COLETOR COMUM

Em geral os fabricantes fornecem as curvas características de entrada (relaçãoentre corrente e tensão de entrada, para vários valores de tensão de saída), e

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características de saída (relação de corrente e tensão de saída, para vários valores decorrente de entrada).

CONFIGURAÇÃO BASE COMUM

Será tomado como referência o transistor NPN, por ser o mais utilizado, pois otransistor PNP assemelha-se a esse, somente invertendo-se todas as correntes e tensões.

CURVA CARACTERÍSTICA DE ENTRADA

CURVA CARACTERÍSTICA DE SAÍDA

REGIÃO DE CORTE: As duas junções estão polarizadas reversamente, fazendocom que a corrente de coletor (saída) seja praticamente nula (IC=0). È como se otransistor estivesse DESCONECTADO do circuito – CORTADO.

REGIÃO DE SATURAÇÃO: As duas junções estão polarizadas diretamente,fazendo com que uma pequena variação de tensão VCB (saída), resulte numa enormecorrente de coletor (saída). É como se os seus terminais estivessem em CURTOCIRCUITO (VCB=0)

REGIÃO ATIVA: Esta é a região central do gráfico de saída, onde as curvas sãolineares. Portanto, é esta a região utilizada na AMPLIFICAÇÃO DE SINAIS.

TRANSISTOR CORTADO TRANSISTOR SATURADO

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Ganho de Corrente: α=Δ iCΔiE|V CB=cte α=

iCiE

Como, iE = iC+iB, α é sempre < 1.

Geralmente α varia entre 0,9 e 0,998, pois a corrente IB é muito pequena.

CONFIGURAÇÃO EMISSOR COMUM

CURVA CARACTERÍSTICA DE ENTRADA

Observa-se que é possível controlar a corrente iB variando-se a tensão de entradavBE.

CURVA CARACTERÍSTICA DE SAÍDA

Para esta configuração, a relação entre corrente de saída e corrente de entrada, édada é dada por hfe ou β:

β=I cI B

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Sendo iC » iB, β é sempre » 1, ou seja, nesta configuração o transistor funcionacomo AMPLIFICADOR DE CORRENTE. Como a inclinação da curva varia, β tambémvaria: 50<β<900.

Assim como o diodo os transistores têm seus valores máximos e mínimos de algunsparâmetros, que devem ser respeitados, para evitar que danifiquem os mesmos:

Tensão máxima de coletor VCEMÁX

Corrente máxima de coletor ICMÁX

Potência máxima de coletor:Para configuração ECe CC PCMÁX=VCEMÁX.ICMÁX

Para configuração BC PCMÁX=VCBMÁX.ICMÁX

Tensão de ruptura das junções Vbr (Breakdown Voltage)VbrCB0 – Tensão de ruptura entre coletor e base, com emissor aberto;VbrCE0 – Tensão de ruptura entre coletor e emissor, com base aberta;VbrCES – Tensão de ruptura entre coletor e emissor, com base e emissor curto-

circuitadas.

CURVA DE SAÍDA DO TRANSISTOR

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CAPÍTULO 6 – CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO

6.1 – PONTO QUIESCENTE

Polarizar um transistor é fixá-lo num ponto de operação em corrente contínua,dentro de suas curvas características.

Este ponto de operação é chamado de ‘ponto quiescente (Q)’.A escolha do ponto quiescente é feita em função da aplicação que se deseja para o

transistor, ou seja, ele pode estar localizado nas regiões de corte, saturação ou ativa dacurva característica de saída.

6.2 – RETA DE CARGA

6.3 – CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO EM BASE COMUM

A junção base-emissor deve estar polarizada diretamente e a base-coletorreversamente.

As fontes VEE e VCC e os resistores RE e RC são utilizados para fixar o pontoquiescente.

MALHA DE ENTRADA: RE . iE+V BE=V EE

RE=V EE−V BE

iEMALHA DE SAÍDA: RC .iC+V CB=V CC

RC=V CC−V CB

iC

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DETERMINAÇÃO DA RETA DE CARGA

PONTO DE SATURAÇÃO: VCBSAT=0, assim:

RC=V CC−0

iCSAT→ ICSAT=

V CCRC

PONTO DE CORTE: ICCORTE = 0

VCBCORTE = VCC – RC.iCCORTE → VCBCORTE=VCC

Fixando o ponto quiescente (ICQ e VCBQ) através dos resistores RE e RC, qualquervariação de tensão ou corrente no transistor corresponderá a um deslocamento desteponto sobre a reta de carga.

EXEMPLO: Polarizar e traçar a reta de carga de um transistor β=150, sabendo-seque o mesmo deve operar no meio da região ativa, no ponto quiescente formado por:

VCBQ=10V, ICQ=2mA e VBEQ=0,7V, DADOS DO CIRCUITO: VEE=5V e VCC=20V

- Cálculo de RC: RC=V CC−V CBQ

ICQ=20−10

2 x10− 3→ RC=5kΩ

- Cálculo de RE: α=ββ+1

α=0,9934 IEQ=ICQ∝

=2,013mA

RE=V EE−V BEQ

IEQ=

5−0,72,013 x10− 3

→

RE=2136Ω

- Para traçar a curva usar os valores de ICSAT=V CCRC

=4mA e VCC=20V

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO BC COM UMA FONTE DE ALIMENTAÇÃO

VF=VEE+ VCC

V CCV EE

=RB1RB2

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EXERCÍCIOS:

1 – Polarize o transistor (β=100) do circuito a seguir no ponto quiescente:VCBQ=15V, ICQ=100mA e VBEQ=0,65V

2 – Determine ICQ e mostre em que região da curva característica de saídaencontra-se o ponto quiescente do transistor (β=120) do circuito a seguir:

3 – Como fazer para que o transistor do exercício anterior fique polarizado naregião ativa?

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6.4 – CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO EM EMISSOR COMUM

Da mesma forma que o circuito anterior, a junção base-emissor deve serpolarizada diretamente e base coletor reversamente.

MALHA DE ENTRADA: RB.iB+VBE=VBB

RB=V BB−V BE

iB

MALHA DE SAÍDA: RC.iC+VCE=VCC

RC=V CC−V CE

iC

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO EC COM CORRENTE DE BASECONSTANTE:

Para garantir a polarização direta da junção base-emissor e reversa da junçãobase-coletor, RB > RC

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MALHA DE ENTRADA: RB.iB+VBE=VCC

RB=V CC−V BE

iB

MALHA DE SAÍDA: RC.iC+VCE=VCC

RC=V CC−V CE

iC

PROBLEMA COM AUMENTO DE TEMPERATURA: Temp.↑ β ↑ podendo até

dobrar o valor. β=iC/iB, como iB é praticamente constante (iB=V CC−V BE

RB ) : iC↑, VRC↑,

VCE↓

Como iC=V CC−V CERC

→ iC↑, gerando realimentação positiva.

SOLUÇÃO:

CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO EC COM REALIMENTAÇAÕ DE EMISSOR:

iC ↑ → iE ↑ → VRC ↑ → VRE ↑

VRB + VBE + VRE – VCC =0

VRB = VCC – VBE – VRE

Como VCC e VBE são constantes:

VRE ↑ → VRB ↓ IB ↓ → iC= β.iB,

como β↑ e iB↓, o sistema fica estável!

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MALHA DE ENTRADA: RB.IB+VBE+RE.iE=VCC

RB=V CC−V BE−RE .iE

iB

MALHA DE SAÍDA: RC.iC+VCE+RE.iE=VCC

RC=V CC−V CE− RE . iE

iC

Como existem 2 equações e 3 incógnitas: RB, RC e RE, pode-se:

1) Adotar RE compatível com as tensões e correntes do circuito;

2) Adotar VRE=VCC/10

EXEMPLO: Dado um transistor com β=250 e uma fonte de alimentação de 20V,determinar os resistores de polarização (valores comerciais) para o ponto quiescente:VCEQ=VCC/2, ICQ=100mA e VBEQ=0,7V

Vℜ=V CC10

=2V

RC=V CC−V CEQ−Vℜ

ICQ=20−10−2100×10− 3

→RC=80Ω

PRC=RC.iC2 = 82(100x10-3)2 → PRC=0,82W (1,5W)

iBQ=iCQβ→iBQ=

100×10−3

250→iBQ=400 μA

RB=V CC−V BEQ−V ℜ

iBQ=20−0,7−2

400×10− 6→RB=43. 250Ω , comercial: RB=47kΩ

PRB=RB.iB2=47x10-3(400x-6)2=7,52mW (1/8W)

RE=Vℜ

iEQ→ iE=iC+iB =100x10-3+400x10-6 → iE=100,4mA

RE=2

100,4×10− 3→ RE=19,92Ω, Comercial: RE=22Ω

PRE=RE.iE2=22(100,4x10-3)=222mW (1/2) W

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EXERCÍCIOS:

1 – Dado um transistor com β=200 e uma fonte de alimentação de 12V, para umcircuito na configuração EC com corrente de base constante, determinar os resistores depolarização (valores comerciais) para o ponto quiescente: VCE=VCC/2, ICQ=15mA eVBEQ=0,7V.

2 – Polarizar o transistor (β=150 e VCC=15V) do circuito a seguir no pontoquiescente: VCEQ=7V, ICQ=50mA e VBEQ=0,7V.

3 – Polarize o transistor (β=180) do circuito a seguir no ponto quiescente VCEQ=VCC/2, iCQ=40mA e VBEQ=0,68V.

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6.5 – FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA

CIRCUITO REGULADOR DE TENSÃO:

Para o circuito Regulador de Tensão acima, uma mudança na carga, pode acarretarem um não funcionamento do diodo Zener, pois ocorre neste caso, um divisor de tensãoentre os resistores RS e RL.

I Z=V i−V Z

RS−IRL

Portanto, a corrente no diodo Zener depende da carga RL do circuito, pois:

I RL=V ZRL

CIRCUITO ESTABILIZADOR DE TENSÃO UTILIZANDOCONFIGURAÇÃO BC

Neste circuito V0=VZ-VBE, portanto constante. Assim, qualquer variação na cargaserá compensada por I0.

I Z=V i−V Z

RS−IB

Portanto o valor de RL não afeta a corrente IZ.

- LIMITAÇÕES DE TENSÃO NA ENTRADA

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Os valores de Vi devem ser determinados considerando os valores máximos emínimos da corrente no diodo zener (Izm e IZM) e os valores máximos e mínimos de VCE

(VCEM e VCESAT):

Malha de entrada: Vi=RSIS+VZ=RS(IZ+IB)+VZ

Vim=RS(IZm+IB)+VZ

ViM=RS(IZM+IB)+VZ

Malha de saída: Vi=VCE+V0

Vim=VCESAT+V0

ViM=VCEM+V0 → VCEM=ViM-V0

- LIMITAÇÕES IMPOSTAS PELA CORRENTE DE SAÍDA

Para um circuito sem carga (RL=∞): IE=0, IC=0 e IB=0

Portanto: RS=V i−V Z

I Z

RSm=V im−V ZI ZM

RSM=V iM−V Z

I Zm

Circuito com carga muito baixa: É limitada pela corrente máxima de coletor(ICM). Considerando I0≈IC:

I0M=ICM e PCM=(ViM-V0).I0M

PCM=VCE.I0M

Para fontes estabilizadas com valores negativos, usa-se o mesmo circuito, porémcom transistor PNP e o diodo Zener invertido:

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EXERCÍCIO: Para a construção de uma fonte estabilizada de 7,5V, a partir de umcircuito retificador que fornece sua saída 20V ±20%. Este circuito será utilizado paraalimentar cargas de no mínimo 20Ω. Verifique se o transistor é adequado.

PARÂMETROS DO TRANSISTOR PARÂMETROS DO DIODO ZENER

VBE=0,7V VZ=8,2VVCEM=80V PZM=6WICM=2A

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