Exp 4 Caracter Sticasdo Transistor Bipolar

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESCFACULDADE DE ENGENHARIA DE JOINVILLE - FEJDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICALABORATÓRIO DE ELETRÔNICA IPROF.: CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO

Roteiro-Relatório da Experiência No 4

“CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR BIPOLAR”

1. COMPONENTES DA EQUIPE:

ALUNOS NOTA

1 ____________________________________________

2 ____________________________________________

3 ____________________________________________

4 ____________________________________________ Prof.: Celso José Faria de Araújo

5 ____________________________________________ Data: ____/____/____ ___:___ hs

2. OBJETIVOS:2.1. Levantar, experimentalmente, as características de entrada e saída de um

transistor.

3. INTRODUÇÃO TEÓRICA:

3.1. Encapsulamento

Um transistor é basicamente constituído de três camadas de materiais semicondutores (regiões), formando as junções NPN ou PNP. Essas junções recebem um encapsulamento adequado, conforme o tipo de aplicação e a ligação dos três terminais para conexões externas. A Figura 1 mostra alguns tipos de encapsulamentos conforme a faixa de potência.

Figura 1 – Encapsulamento de Transistores (a) baixa (b) média e (c) alta potência.

3.2. Modos de Operação

A Figura 2 mostra a estrutura simplificada para os transistor de junção bipolar, doravante chamado apenas de transistor. A estrutura consiste de três regiões de materiais semicondutores. Regiões de Emissor, Base e Coletor. Um terminal é conectado em cada uma das três regiões. Estes terminais são chamados Emissor (E), Base (B) e Coletor (C).

O TRANSISTOR BIPOLAR: Características Laboratório de Eletrônica IPágina 1/8


Figura 2 – Estrutura (a) NPN e (b) PNP

O transistor consiste de duas junções pn: a junção emissor-base (JEB) e a junção coletor-base (JCB). Dependendo da condição de polarização (direta ou reversa) em cada uma dessas junções, diferentes modos de operação para o transistor são obtidas, como mostra a Tabela 1.

MODO JEB JCB

Corte Reversa Reversa

Ativo Direta Reversa

Saturação Direta DiretaTabela 1 – Modos de Operação para o Transistor

O modo Ativo é usada para fazer o transistor operar como um amplificador. Aplicações de chaveamentos (por exemplo, circuitos lógicos) utiliza os modos saturação e corte.

3.3. Simbologia

Na Figura 3, tem-se representada a simbologia dos transistores PNP e NPN e as correntes e tensões com polarização.

(a) (b)Figura 3 – Simbologia para os transistores (a) NPN e (b) PNP

3.4. Funcionamento

O funcionamento do trasistor PNP é análogo a NPN. Para o transistor PNP os portadores de carga são as lacunas, invertendo o sentido de todas as correntes e tensões de polarização vistas para o transistor NPN.

Verifica-se que a corrente de emissor (iE) é composta pela soma das correntes de base (iB) e de coletor (iC).

iE = iB + iC

A tensão vBE (NPN) ou vEB (PNP) aparece nos terminais emissor e base pela aplicação de uma polarização direta na junção base-emissor. Essa tensão para os transistores de silício está compreendida entre 0,5 e 0,8 Volts.



Na região ativa (modo ativo) o transistor, para fins de análise, pode ser considerado através da relação entrada-saída como um quadripolo. Considera-se um dos terminais como referência, comum à entrada e à saída. Baseado neste fato, pode-se ter três configurações típicas para o transistor: base comum, coletor comum e emissor comum. A figura mostra um quadriplolo com as tensões e correntes indicadas.

Figura 4 – Quadripolo Genérico

Como o ganho do quadripolo é definido pela relação entre os parâmetros de saída e entrada, pode-se escrever:

ganho de tensão ganho de corrente

A configuração base comum está mostrada na Figura 4, nela o terminal de base servirá como ponto comum entre a entrada e a saída.

Figura 5 – Configuração Base Comum.

Neste tipo de configuração, pode-se escrever:

A configuração coletor comum está mostrada na Figura 6, nela o coletor é o ponto comum.

Figura 6 – Configuração Coletor Comum.

Para este tipo de configuração pode-se escrever:

A configuração emissor comum está mostrada na Figura 7, nela o emissor é o ponto comum.

Figura 7 – Configuração Emissor Comum.

Para este tipo de configuração pode-se escrever:O TRANSISTOR BIPOLAR: Características Laboratório de Eletrônica IPágina 3/8


Das três configurações mostradas, a com emissor comum é a que apresenta ganho maior que a unidade para os dois parâmetros, sendo por isto a mais utilizada em circuitos amplificadores.

A relação entre as correntes do transistor é descrita matematicamente através dos parâmetros alfa () e beta ():

Para fins de projetos com transistores, o fabricante fornece uma faixa de valores para o parâmetro ou para o parâmetro . Esses parâmetros podem ser relacionados através das seguintes relações:

Por ser a configuração emissor comum a mais aplicada em circuitos amplificadores, é necessário relacionar, através de curvas características, seus principais parâmetros de entrada e saída, para a devida utilização em projetos. Para levantar-se estas curvas, faz-se necessária uma polarização para fornecer ao transistor as condições para o modo de operação apropriado. A Figura 8 mostra um transistor NPN polarizado, com os instrumentos de medidas inseridos nas posições adequadas para o levantamento das curvas características.

Figura 8 – Polarização para o Levantamento das Curvas Características dos Transistores

Para levantar-se a curva característica de entrada, deve-se variar a corrente de base e medir a tensão entre a base e o emissor, mantendo-se uma determinada tensão entre coletor e emissor constante. Essa característica se apresenta como a que está mostrada na Figura 9.

Figura 9 – Característica de Entrada do Transistor

Para levantar-se a curva característica de saída, deve-se fixar valores da corrente de base, variar a tensão entre coletor e emissor e medir a corrente de coletor. Essa característica se apresenta como a que está mostrada na Figura 10.



Figura 10 – Característica de Saída do Transistor

Nota-se por esta característica que para iB = 0, aparece uma pequena corrente de coletor que é denominada de corrente de fuga e, normalmente representada por ICEO

(corrente entre coletor e emissor com a base em aberto).

Além destas curvas características, o fabricante fornece valores limites dos parâmetros. São eles:

VCEOmáx = Tensão máxima entre coletor e emissor com a base em aberto.

ICmáx = Corrente máxima de coletor

PCmáx = Potência máxima dissipada (VCE. IC)

Hfe () = Ganho de corrente na configuração emissor comum.

Para exemplificar a Tabela 2 mostra esses parâmetros para dois transistores comuns de baixo sinal.

TRANSISTOR TIPO VCEOmáx (V)ICmáx

(mA)PCmáx (mW) Hfe () (IC = 2mA) TERMINAIS

BC548 NPN 30 100 500 110 - 800

*BC558 PNP 30 100 500 75 - 475

Tabela 2 – Especificação para transistores de baixo sinal. *Vista Inferior (com os terminais para cima)

4. MATERIAL UTILIZADO4.1. Fonte de tensão variável

4.2. Resistores: 22-1,15W; 2,7K-1/4W

4.3. Potenciômetros: 100 (LIN) e 1K (LIN)

4.4. Multímetros: 1 Amperímetro; 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro

4.5. Transistores: BC548 ou equivalente

5. PRÉ-RELATÓRIO5.1. Ler o item 6 (Parte Experimental) e resolver teoricamente os circuitos propostos

com os valores nominais para os parâmetros necessários preenchendo as Tabelas nas linhas que se referem aos valores calculados.

6. PARTE EXPERIMENTAL:6.1. CARACTERÍSTICAS DOS TRANSISTORES



6.1.1. Meça com o ohmímetro e anote na Tabela 3, a resistência direta e reversa entre a base e o emissor e entre a base e o coletor do Transistor.

Base e Emissor Base e Coletor

Resistência Direta ________ ________

Resistência Reversa ________ ________

Tabela 3 – Resistência de Junção do Transistor6.1.2. Monte o circuito da Figura 11.

Figura 11 – Circuito para Levantamento das Curvas Características do Transistor.6.1.3. Variar a tensão vBE através do potenciômetro de 1K, conforme a Tabela 4. Para

cada caso meça e anote a corrente de base, mantendo constante, através do potenciômetro de 100, a tensão VCE = 3V. Os valores devem ser medidos simultaneamente.

VBE (V) 0 0,55 0,575 0,6 0,625 0,65 0,675 0,7 0,725 0,75

IC (mA)

Tabela 4 – Levantamento das Características de Entrada do Transistor



6.1.4. Ajuste a corrente de base em 0 mA através do potenciômetro de 1K. Varie a tensão VCE conforme a Tabela 5, através do potenciômetro de 100. Para cada caso meça e anote o valor da corrente IC. Os valores devem ser medidos simultaneamente.

VCE (V) 0 1 2 3 4 5 IB (mA)

IC (mA)

0

0,05

0,10

0,15

0,20

Tabela 5 - Levantamento das Características de Saída do Transistor6.1.5. Repita o item 6.1.4 para os demais valores de IB, conforme a Tabela 5, mantendo-o

constante para os valores ajustados de VCE.

6.2. Questões:

6.2.1. Como você testaria um transistor com o ohmímetro?

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6.2.2. Com os dados da Tabela 4, construa a característica de entrada do transistor iC = f(vBE). Use papel milimetrado para o gráfico.

6.2.3. Com os dados da Tabela 5, construa a característica de saída do transistor iC = f(vCE). Use papel milimetrado para o gráfico.

6.2.4. Escolha cinco pontos da característica de saída e para cada um calcule o parâmetro (fora da saturação). Calcule também os valores de correspondente. Anote no próprio esboço da função característica.



7. QUESTIONÁRIO7.1. O experimento se mostrou válido? Explique por que?

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7.2. Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros.

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