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