Post on 29-Aug-2019
Eletrônica Básica I –EE 530 –
Transistores Bipolares de Junção (TBJ)
Prof. Gustavo Fraidenraich
Transistor NPN
Transistor PNP
Modos de Operação
VCB
VEB
Fonte de corrente controlada por tensão
Fonte de corrente controlada por tensão
Transistor npn no modo ativo
Concentração de portadores minoritários
( ) YBE Vv
pp enn/
00 =
( ) ( )C
Vv
pnEp
nE
p
nEn iW
enqDA
W
nqDA
dx
xdnqDAI
TBE
−=−=
−==
/
00
( ) ( )
−=
W
xnxn pp 10
Corrente de Coletor
WN
nqDAI
WnqDAI
eIi
A
inES
pnES
Vv
SCTBE
2
0
/
/
=
=
=
Os elétrons que alcançarem a região de depleção coletor base serão arrastados por esta para o coletor.
Corrente de Base
Corrente de Base (iB)= Corrente de difusão de lacunas
da base para o emissor (iB1) + recombinação na base (i
B2).
TBE Vv
pD
ipE
B eLN
nqDAi
/
2
1difusãodecomponente =
Corrente de base –recombinação iB2
( )
comumemissordecorrentedeganhooé
2
1/1
2
1
2
1
2
02
1
ominoritárielétronumdemédiovidadetempo
osminoritáricarga
/
2/
2
21
/2
2
/2
2
2
βββ
τβ
τ
τ
τ
CVvSB
bnpD
A
n
pVv
bnpD
A
n
p
SBBB
Vv
Ab
iEB
Vv
A
iEn
pEn
b
nB
B
ie
Ii
D
W
LN
WN
D
De
D
W
LN
WN
D
DIiii
eN
qWnAi
eN
qWnAQ
WnqAQ
Qi
i
TBE
TBE
TBE
TBE
==
+=
+=+=
=
=
×=
=
=
Como β pode sermaximizado?
W e NA/ND
A corrente do emissor
( )
α
αβ
α
α
β
βα
α
β
β
β
β
−=
=
−
+=
=
+=
+=
+=
1
/
comumbaseem
correntedeganho
1
1
1
/
/
TBE
TBE
Vv
SE
EC
Vv
SE
CE
BCE
eIi
ii
eIi
ii
iii
Ic controlada por vBE Ic controlada por iE
Estrutura dos transistores reais
Seção transversal de um TBJ npn
Estrutura dos transistores reais
Modelo para o npn no modo ativo reverso
Ativo reverso Ativo Direto
Modelo de Ebers - Moll
( ) ( ) DCRDEFB
CEB
DEFDCC
DCRDEE
iii
iii
iii
iii
αα
α
α
−+−=
−=
+−=
−=
11
Modelo para prever a operação do TBJ em todos os seus possíveis modos.
Operação na saturação
Quando a tensão do coletor cai abaixo da tensão da base e, portanto, a junção JBC fica diretamente polarizada , a corrente da base aumenta e diminui o ganho β.
Modelo para o transistor em saturação
B
CSatforçado
I
I=β
Transistor pnp
Símbolos e polaridades para os transistores
Comparação npn x pnp
Exemplo 5.1
O transistor no circuito ao lado tem ββββ=100 e exibe um vBE=0.7 V quando iC=1mA. Projete o circuito de modo que uma corrente de 2mA circule pelo coletor e a tensão no coletor seja de +5V.
Resposta
( )
Ω=+−
=
−=
Ω==
=
+
×=
×=
−=
−
−
×− −
kR
VV
kmA
VR
VI
Vv
I
eI
E
E
C
S
TBE
S
S
07.702.2
15717.0
717.0
52
10
717.01102
ln
1091.6
110
3
16
1025/7.03 3
Representação gráfica das características do transistor
Fonte de corrente ideal
Exemplos
Saturação e região ativa
Limiar de saturação
Efeito Early
Dependência de iC com vCE
Tensão Early
VV
V
veIi
A
A
CEVv
SCTBE
10050~
1/
−
+=
Característica de transferência
Análise Gráfica
0=−− BEBBBB viRV
Curva iC x vCE
Ponto de operação
Ponto de Operação
Perto demais de Vcc
Perto demais da saturação
Resumo
αβ
β
β
β
β
=+
+=
=
=
1
exp1
exp1
exp
T
BE
SE
T
BE
SB
T
BE
SC
V
VII
V
VII
V
VII
Exemplo 5.4
Determine todas as tensões nodais e correntes nos ramos. (ββββ=100)
Exemplo 5.4
Exemplo 5.5
Determine todas as tensões nodais e correntes nos ramos. (ββββ≥≥≥≥50)
Exemplo 5.5
Assuma que otransistor estána região ativa
Exemplo 5.5
Transistor na região de saturação
Exemplo 5.6
Transistor na região de corte.
Exemplo 5.7: transistor pnp
Exemplo 5.8
Exemplo 5.9: transistor pnp
Solução
8.231.0
86.0
31.0
86.0
17.1
63.3
83.3
13.32.1
75.3
55.01.01.03.4
Usando
==
=
=
=
=
=
==
++=−
+=
forçado
B
C
E
C
E
B
BBB
CBE
mAi
mAi
mAi
VV
VV
VV
VVV
iii
β
Exemplo 5.10
Determine todas as tensões nodais e correntes nos ramos. (β=10β=10β=10β=100)
Exemplo 5.10
1+=
++=
βE
B
EEBEBBBBB
II
RIVRIVmA
RR
VVI
BBE
BEBBE 29.1
1
=
++
−=
β
Exemplo 5.11
Determine todas as tensões nodais e correntes nos ramos.
Resposta:
correntesetensõesastodas
novamentesecalculamformadessa
252.1028.028.1)R1em(I
iteraçãosegunda
)(028.0101
85.2
1
62.77.282.2
)100(82.2
85.215
3.97.0
6.8528.11515
iteraçãoprimeira
21C
22
222
222
2
22
12
111
−
=−=−=
==+
=
=×==
===
=−+
=
+=+=
+=×−=−=
mAII
zerodepróximomuitomAI
I
VRIV
mAII
mAR
VI
VVV
VRIV
BC
EB
CCC
EC
E
EE
CE
CCC
β
βα
Exemplo 5.21 - pág 263
Considere o circuito abaixo para o caso Vcc=+5V, vI=+5V, RB=RC=1kΩΩΩΩ e ββββ=100. Calcule a corrente de base, a corrente de coletor e a tensão de coletor. Se o transistor estiver saturado, encontre ββββforçado. Para qual valor RB deveria ser aumentado a fim de trazer o transistor para o limiar de saturação?
ΩkVmAmA 5.91/1.1/2.0/8.4/3.4:Resposta
Resposta:
Ω=−
=−
=
=
===−
=
=−=
===
=
=−
=
=−
=
−
K
mAi
R
V
VVVmAK
i
VVeVV
I
I
saturaçãoVtensãoVV
mAk
Vi
mAK
i
B
B
CECC
CECB
B
Csatforçado
CEC
SaturaçãoCE
C
B
48.91
100
7.4
7.057.05
7.0V
como logo,
3.07.41
3.05
logo,3.04.0saturaçãodelimiarNo
1.13.4
8.4
)(2.0
8.41
)(2.05
3.41
7.05
B
)saturaçãodelimiar(
β