Transistor

5/13/2018 Transistor - slidepdf.com

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Universidade Federal de Uberlândia

Faculdade de Engenharia – FEMEC

Curso de Engenharia Mecatrônica

Eletrônica Básica para Mecatrônica - GMR02Prof. Dr. Carlos Alberto Gallo

Transistores Bipolares

E

Transistor Funcionando como Chave

Igor Mauro de Castro 90904

Igor Souza Dotta 90905

Uberlândia, 10 de Novembro de 2009.



2

Sumário

1. Transistores Bipolares 03

1.1. Objetivo 03

1.2. Introdução 03

1.3. Fundamentos Teóricos 04

1.4. Materiais utilizados 06

1.5. Procedimento experimental 07

1.6. Levantamento, análise e apresentação dos

resultados

07

2. Transistor Funcionando como Chave 11

2.1. Objetivo 112.3. Fundamentos Teóricos 11

2.4. Materiais utilizados 13

2.5. Procedimento experimental 13

2.6. Levantamento, análise e apresentação dos

resultados

14

2.7. Conclusão

3. Referências Bibliográficas4. Anexos

15

1617



3

1. Transistores Bipolares

1.1 Objetivo

O objetivo deste consiste em capacitar o usuário a identificar os terminais de um

transistor, bem como as características deste através da consulta à folha de dados (data

sheet ). Além disso, objetiva-se ainda ligar o transistor em um circuito eletrônico e levantar

a curva característica experimentalmente.

1.2 Introdução

O transistor é um componente eletrônico que começou a popularizar-se na década

de 1950, tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na década de 1960.

São utilizados principalmente como amplificadores e interruptores de sinais elétricos. O

termo vem de transfer resistor (resistor/resistência de transferência), como era conhecido

pelos seus inventores.

O elemento eletrônico em questão consiste, basicamente, num sanduíche de duas

junções pn, uma de frente para a outra, formando uma seqüência de junções npn. Estasseções são chamadas de coletor, base e emissor. A corrente na base controla a passagem

de corrente no coletor, ou seja, em condições ótimas de operação, a corrente no coletor é

proporcional à corrente na base. [2]

O transistor é um dispositivo ativo, portanto é capaz de amplificar a potência do

sinal de entrada. Entende-se por "amplificar" o procedimento de tornar um sinal elétrico

mais fraco em mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados

por um microfone, é injetado em um circuito eletrônico, cuja função principal é transformar

este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características

mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes, a este processo todo se dá o nome

de ganho de sinal. [3]

http://pt.wikipedia.org/wiki/Componente_eletr%C3%B4nico

http://pt.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9cada_de_1950


http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica


http://pt.wikipedia.org/wiki/Microfone

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAncia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Altofalante

http://pt.wikipedia.org/wiki/Altofalante

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pot%C3%AAncia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Microfone


http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica



http://pt.wikipedia.org/wiki/Componente_eletr%C3%B4nico



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1.3. Fundamentos Teóricos

Os materiais utilizados na fabricação do transistor são principalmente o silício (Si),

o germânio (Ge), o gálio (Ga) e alguns óxidos. Na natureza, o silício é um material isolanteelétrico, devido à conformação das ligações eletrônicas de seus átomos, gerando uma rede

eletrônica altamente estável. Atualmente, o transistor de germânio não é mais usado, tendo

sido substituído pelo de silício, que possui características muito melhores.

O silício é purificado e passa por um processo que forma uma estrutura cristalina

em seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguir vão para um processo

chamado de dopagem, onde são introduzidas quantidades rigorosamente controladas de

materiais selecionados (conhecidos como impurezas) que transformam a estrutura

eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos átomos de silício, roubando ou doando

elétrons dos átomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo (tenha falta de

elétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons). Se a impureza tiver um elétron a mais,

um elétron fica sobrando na estrutura cristalina. Se tiver um elétron a menos, fica faltando

um elétron, o que produz uma lacuna (que funciona como se fosse um buraco móvel na

estrutura cristalina). Como resultado, temos ao fim do processo um semicondutor.

O transistor é montado justapondo-se uma camada P, uma N e outra P, criando-se

um transistor do tipo PNP. O transistor do tipo NPN é obtido de modo similar. A camadado centro é denominada base, e as outras duas são o emissor e o coletor. No símbolo do

componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro do transistor se o

componente for PNP, ou para fora se for NPN, conforme mostra a Figura 1. [3]

Figura 1: Símbolos dos transistores bipolares.

Na prática, o transistor bipolar pode apresentar diferentes tipos de encapsulamento.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADcio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Germ%C3%A2nio

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

http://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron



http://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron


http://pt.wikipedia.org/wiki/Germ%C3%A2nio

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADcio



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A respeito do funcionamento de um transistor de junção bipolar ou TJB (BJT -

"Bipolar Junction Transistor" na terminologia inglesa), o controle da corrente coletor-

emissor é feito injetando corrente na base. O efeito transistor ocorre quando a junção

coletor-base é polarizada reversamente, e a junção base-emissor é polarizada diretamente.

Uma pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais

de coletor-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base, de

acordo com o ganho. [3] A polarização que ocorre entre as ligações PNP e NPN pode ser

exibida pela Figura 2.

Figura 2: Polarização de transistor NPN e PNP.

De acordo com a Figura 3, polarizando diretamente a junção base-emissor e

inversamente a junção base-coletor, a corrente de coletor IC passa a ser controlada pela

corrente de base IB.

Figura 3: Esquema de circuito utilizando transistor.

Dessa forma, pode-se dizer que:

Um aumento na corrente de base IB provoca um aumento na corrente de coletor IC e

vice-versa;

A corrente de base sendo bem menor que a corrente de coletor, uma pequena

variação de IB provoca uma grande variação de IC. Isto significa que a variação de

corrente de coletor é um reflexo amplificado da variação da corrente na base;

http://pt.wikipedia.org/wiki/TJB

http://pt.wikipedia.org/wiki/TJB



6

O fato do transistor possibilitar a amplificação de um sinal faz com que ele seja

considerado um dispositivo dativo.

Este efeito amplificação, denominado ganho de corrente pode ser expresso

matematicamente pela relação entre a corrente do coletor e a corrente de base, de acordocom a Equação 01. [5]

Ganho(β) = Ic/Ib (01)

As curvas características dos transistores são geradas em função de VCE x IC para

cada faixa de IB. [6] Um exemplo é a Figura 4.

Figura 4: Curva característica de saída do transistor

1.4. Materiais Utilizados

Para a realização do experimento foram utilizados os seguintes equipamentos:

Protoboard ;

Osciloscópio;

Ponteira e jacaré do osciloscópio;

Resistores (1KΩ; 2,2KΩ ; 3,3KΩ; 4,7KΩ; 10KΩ; 560KΩ; 1MΩ; 2,2MΩ);

Código de cores de resistores;

Transistor (BC548);

Data sheet do transistor BC548C;

Fios de ligação;



7

1.5. Procedimento experimental

Para a realização do experimento, foram seguidos os passos:

1. Montar o circuito da Figura 5, de acordo com o roteiro do relatório [1], no

protoboard ;

Figura 5: Circuito utilizado na realização do experimento.

2. Variar os valores de Rb e Rc, conforme Tabela 1 (Item 1.6), e medir os valores das

tensões Vce, Vbe e Vc com a utilização do osciloscópio, para posterior cálculo de Ib

e Ic;

3. Completar a Tabela 1 com os valores medidos;

4. Plotar o gráfico da curva característica do transistor (Ic x Vce) com os dados

medidos no item 2;

5. Calcular o ganho de corrente (β) do transistor utilizado;

6. Exibir valores de características do transistor utilizado, a partir do data sheet domesmo, como indicado no roteiro. [1]

1.6. Levantamento, análise e apresentação dos resultados

A fim de montar o circuito proposto na Figura 5, os resistores utilizados no

experimento foram identificados segundo o código de cores, o qual está anexado ao final

deste documento.Como a leitura é feita no osciloscópio, para que se possa obter os valores

especificados na Tabela 1, alguns cálculos foram efetuados e os resultados estão

demonstrados nesta.



8

Tabela 1: Apresentação dos dados coletados e calculados.

Circuito de Entrada Circuito de Saída

Rb ( ) Ib ( A) Vbe (V) Rc ( ) Vce (V) Ic (mA)

2,2 M 0,26 0,59V 10 k 4,88 1,01

4,7 k 10,12 1,03

2,2 k 12,74 1,02

1 M 0,63 0,63V 4,7 k 4,72 2,18

2,2 k 10 2,27

1,2 k 12,6 2

560 k 1,07 0,60V 2,2 k 6,08 4,05

1,0 k10,2 4,8

Para a obtenção da curva característica do transistor, deve-se escolher um transistor

com montagem emissor-comum e, no eixo "Y" de um gráfico, traçar os valores de IC

(corrente do coletor) juntamente com os respectivos valores de VCE (tensão coletor-

emissor), os quais serão traçados no eixo "X". Para cada curva, IB (corrente de base) deverá

ser constante. Em resumo, a família de curvas características do transistor é gerada a partir

da variação de VCE e IC, mantendo constante IB. Após traçada a primeira curva, IB é variadoe começa-se o mesmo processo de variação de VCE e IC para que seja traçada uma nova

curva. Os gráficos estão apresentados nas Figuras 6 e 7.



9

Figura 6: Gráfico de Vce x Ic

Figura 7: Gráfico de Vce x Ib

Para o cálculo do ganho, foi utilizada a Equação 01. Dessa forma, foi criada a Tabela 2.



10

Tabela 2: Apresentação dos dados coletados, calculados e ganho.

Circuito de Entrada Circuito de SaídaRb ( ) Ib ( A) Vbe (V) Rc ( ) Vce (V) Ic (mA) Ganho

2,2 M 0,26 0,59V 10 k 4,88 1,01 3884,7 k 10,12 1,03 3962,2 k 12,74 1,02 392

1 M 0,63 0,63V 4,7 k 4,72 2,18 3462,2 k 10 2,27 3601,2 k 12,6 2 317

560 k 1,07 0,60V 2,2 k 6,08 4,05 3781,0 k 10,2 4,8 448

A partir do data sheet do transistor BC548C, que se encontra anexado, os dados

pedidos na guia estão apresentados na Tabela 3.

Tabela 3: Características do transistor BC548C.

Característica Valor

Máxima tensão coletor-emissor 30V

Máxima corrente de coletor 100mAMáxima dissipação de potência 500mW

Corrente de fuga de coletor 15nA

Máxima tensão base-emissor 6V

Máxima tensão de saturação coletor-

emissor

0,6V

Máximo ganho de corrente 900



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1.7. Conclusão

Diante do experimento realizado e de maneira satisfatória, observa-se a capacitação

do aluno em manusear um transistor, as funcionalidades do mesmo, bem como aidentificação dos terminais e características.

Nota-se ainda o contato e a utilização pelo aluno da folha de dados, pratica muito

comum de um usuário da eletrônica. Foi possível ainda observar como um transistor é

utilizado em um circuito.

Analisando o ganho, observa-se que os valores correspondem aos esperados, como

mostra a folha de dados anexada a este.



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2. Transistor Funcionando como Chave

2.1. Objetivo

O objetivo deste consiste em verificar as propriedades básicas e o funcionamento do

transistor como chave, bem como conhecer a aplicação real deste elemento eletrônico.

2.2. Fundamentos Teóricos

Conforme a polarização um transistor pode atuar em três regiões: região de corte,

região ativa e região de saturação, de acordo com a Figura 8.

Figura 8: Característica Ic = F(Ib).

Na região ativa, o transistor opera como amplificador e nas regiões de corte e

saturação como chave, ou seja, serve para comutação, conduzindo ou não.

O transistor trabalhará na região de corte caso a corrente de base seja menor ou

igual a zero, dessa forma a corrente de coletor será nula. Por outro lado, trabalhando com

uma corrente de base entre zero e a corrente de saturação (IBSAT), opera-se na região ativa.

Para uma corrente de base acima de IBSAT, o transistor operará na região de saturação, ou

seja, circular pelo coletor uma corrente limite (ICCSAT), imposta de acordo com apolarização. [4]

A utilização do transistor nos seus estados de saturação e corte, isto é, de modo que

ele ligue conduzindo totalmente a corrente entre emissor e o coletor, ou desligue sem

conduzir corrente alguma é conhecido como operação como chave. [3]



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A fim de compreender a operação do transistor como chave, considera-se o

transistor utilizado no circuito da Figura 9(a).

Figura 9 - Transistor NPN operando como chave lógica.

Uma tensão positiva, denominada Vcc é aplicada aos terminais do coletor e do

emissor do transistor NPN através de um resistor R. O circuito recebe energia elétrica de

uma fonte de alimentação. Ao se aplicar à base do transistor um sinal pulsado (onda

quadrada), o transistor irá operar como uma chave eletrônica.

Quando a tensão aplicada na base do transistor for nível baixo (zero volts) o

transistor não conduzirá corrente, não havendo, portanto corrente em R e a tensão de saída

é igual a tensão da bateria (Vcc).

Quando a tensão aplicada na base do transistor for nível alto, o transistor conduz e a

tensão de saída será igual a tensão de referência (terra), ou seja, 0 volts.

Com boa aproximação, o circuito a transistor da Figura 9(a) pode ser substituído

pelo circuito da Figura 9(b). Assim, quando uma tensão de nível alto é aplicada no terminal

de controle (sinal) a chave fecha e quando uma tensão de nível baixo é aplicada no terminal

de controle (sinal) a chave abre.

É importante ressaltar que a base do transistor serve como terminal de controle para

o circuito. [2]



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2.3. Materiais Utilizados

Os materiais utilizados para a realização dos experimentos foram:

1 protoboard;

1 transistor NPN BC547-548;

1 resistor 3K3Ω (R1);

1 resistor 1KΩ (R2).

1 osciloscópio;

Fios de ligação;

Pinças para fixação.

2.4. Procedimento experimental

Os passos seguidos para a realização dos experimentos foram:

1. Montar o circuito esquematizado na Figura 10 no protoboard e ligar a alimentação;

Figura 10: Esquema de circuito utilizado para a realização do experimento.

2. Medir o valor da tensão Vce quando o transistor estiver saturado;

3. Calcular o valor da corrente Ic quando o transistor estiver saturado;



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2.5. Levantamento, análise e apresentação dos resultados

Com o auxílio do data sheet do transistor BC548C, foi possível identificar os

terminais do transistor, segundo a Figura 8.

Figura 11: Identificação dos terminais do transistor BC548C.

Dessa forma, com o circuito montado e energizado, foram feitas as medições

pedidas através do osciloscópio, que se encontram na Tabela 4. Lembrando que, para o

cálculo de Ic a partir da lei de Ohm, Eq. 02, foi medida a tensão Vc.

(02)

Vce Ic (mA)

14,4 V 14,4

Tabela 4: Medições.



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2.6. Conclusão

Através deste, pode-se verificar as propriedades básicas e o funcionamento do

transisitor como chave, além de conhecer uma aplicação real. Observando que os valoresobtidos no experimento se aproximam do esperado, baseando na teoria vista sobre o

assunto, tal experimento pode ser validado realmente em aplicação prática.



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3. Referências Bibliográficas

[1]- Roteiro do 5° laboratório de Eletrônica Básica para Mecatrônica – Prof. Dr.

Carlos Alberto Gallo[2]- http://www.ifi.unicamp.br/~kleinke/f540/e_bjt1.htm Acessado em 02/11/2009

[3]- http://pt.wikipedia.org/wiki/Trans%C3%ADstor Acessado em 02/11/2009

[4]-

http://www.coinfo.cefetpb.edu.br/professor/ilton/apostilas/discip_yahoo/iltonbarbacena/alar

me/ident_transistor1.pdf Acessado em 02/11/2009

[5]- http://www.arvm.org/exames/trasistor.htm Acessado em 02/11/2009

[6]-

http://www.eletrohoo.com.br/site/componentes/transistores/transistor_bipolar/index.asp

Acessado em 02/11/2009



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4. Anexos

O código de cores, apresentado na Tabela 5, é a convenção utilizada para

identificação de resistores de uso geral. Compreende as séries E6, E12 e E24 da norma

internacional IEC.

Tabela 5: Código de cores de resistores.

Cores1º anel

1º digito

2º anel

2º digito

3º anel

Multiplicador

4º anel

Tolerância

Prata - - 0,01 10%

Ouro - - 0,1 5%

Preto 0 0 1 - Marrom 01 01 10 1%

Vermelho 02 02 100 2%

Laranja 03 03 1 000 3%

Amarelo 04 04 10 000 4%

Verde 05 05 100 000 -

Azul 06 06 1 000 000 -

Violeta 07 07 10 000 000 -

Cinza 08 08 - -

Branco 09 09 - -

Procedimentos para Determinar o Valor do Resistor

1. Identificar a cor do primeiro anel, e verificar através da tabela de cores o algarismo

correspondente à cor. Este algarismo será o primeiro dígito do valor do resistor.

2. Identificar a cor do segundo anel. Determinar o algarismo correspondente ao

segundo dígito do valor da resistência.

3. Identificar a cor do terceiro anel. Determinar o valor para multiplicar o número

formado pelos itens 1 e 2. Efetuar a operação e obter o valor da resistência.

4. Identificar a cor do quarto anel e verificar a porcentagem de tolerância do valor

nominal da resistência do resistor.

OBS.: A primeira faixa será a faixa que estiver mais perto de qualquer um dos

terminais do resistor.

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