CONTEÚDO DA AULA -...

25/04/2017

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

ELETRÔNICA 1 - ET74C

Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Aula 12 – MODOS DE OPERAÇÃO DO

TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR

Curitiba, 26 abril de 2017.

26 Abr 17 AT12- Modos Operação TJB 2

CONTEÚDO DA AULA

1. REVISÃO

2. ANALOGIA POR DIODOS

3. CONFIGURAÇÕES DE OPERAÇÃO

4. MODOS DE OPERAÇÃO

1. Reta de carga

2. Ponto quiescente

5. POLARIZAÇÃO DC

1. Operação como chave

2. Operação do LDR

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1-Revisão: estrutura cristalina


Característica construtivas das regiões:

✓ Emissor: fortemente dopado.

✓ Base: estreita e fracamente dopada.

✓ Coletor: dopagem intermediária e

grande área.

•Bipolar: elétrons e buracos envolvidos no fluxo de corrente.

•Duas junções PN denominadas: JBE e JBC.

•Terminais: emissor (E), base (B) e o coletor (C)

•Tipos : NPN PNP

Tipo NPN

1-Revisão: funcionamento


++

++

+

---

--

-- ---

- - ---

---

---

- - --- -

-

- -

---

---

+

+

+

++

+ +--

- ---

- --- --

-

---

--

--

---

-

N NP

VEE VCC

- -

- -

- -

- -

Portadores majoritários do emissor adentram na base estes portadores

assumem a condição de portadores minoritários que ultrapassam a

camada de depleção da JBC resultando no efeito correspondente

ao da geração de portadores e consequente amplificação da corrente.

FONTE DE CORRENTE DEPENDENTE

---

B

C

I

I

BC II

Fontes de tensão que

polarizam a :JBE diretamente

JBC reversamente

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1-Revisão: sentido das correntes e tensões


Convenções: os sentidos de referência adotados resultam da polarização direta da

JBE, reversa a JBC e corrente convencional.

EBC iii

CBv

CEv

BEvBi

Ci

Ei

BCE

CBBECE

iii

vvv

EBv

BCv

ECv

Ci

Ei

Bi

EBBCEC

vvv

EBC iii )1()05,0()95,0(

Relação aproximada

da LKC para o TJB:

95% para iC

5% para iB

100% para iE

1-Revisão: (família de) curva característica


Característica de entrada.

IE = f(VBE) @VCB

Característica de saída.

IC = f(VCE) @IB

1BI

2BI

3BI

BnI

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2-Analogia do TJB por diodos


Usado para a análise das polarizações das junções do TJB.

Porém não considera as questões construtivas do transistor.

Apropriado para identificação do tipo, pinagem e verificação da condição de operação

(bom ou mau estado) do TBJ.

Diodo de

emissor - DE

Diodo de

coletor - DC

Diodo de

emissor - DE

Diodo de

coletor - DC

2-Pinagem: analogia por diodos


Há indicação

de Vj Há indicação

de Vj

Não há

indicação

de Vj

NÃO há

indicação de VjNÃO há

indicação de Vj

Não há indicação de Vj

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2-Pinagem do TJB: exemplos


Orientações:

1. Observar a polaridade dos terminais do VOM digital e analógico;

2. Empregar a analogia dos diodos;

3. Se houver parte metálica no encapsulamento, este está em

curto com o terminal de coletor;

4. Total 6 medidas: 4 resultados OL e 2 Vj’s;

5. O terminal de emissor é o de maior Vj (VjBE > VjBC).

Exemplos:

12

3

1) 2)1

2

3

R:1=E,2=B,3=C, PNP R:1=E,2=C,3=B, NPN

Danificado, em aberto

3)

4)

Danificado, em curto

3-Configurações de Operação


Determinada pelo terminal do TJB que é comum a entrada e saída do sinal.

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3-Modos de Operação do TJB


Conforme a polarização das junções BE e BC, tem-se um dos seguintes modos de operação:

Modo de

operação

Junção

Base-

Emissor

Junção

Base-

Coletor

Função no

circuito

Representação

simplificada

Saturação Direta DiretaChave eletrô-

nica controle

pelo terminal de

base.OPERAÇÃO

DISCRETA

ON & OFF

(EC)

Corte Reversa Reversa

(EC)

Ativo ou

Amplifi-

cação

Direta Reversa

Amplificador de

pequenos sinais

β>>1

(EC)

Ativo

reversoReversa Direta

β<1

Sem aplicação

prática!

(CC)

E C

B

E C

B

+

- -

+B C

E E

CC

B E

3-Modos de Operação


*AMPLIFICADOR *CHAVE ELETRÔNICA CONTROLE

E C

BOn Off

saturação

corte

Ponto Quiescente:

Curva característica

x

Reta de carga do circuito

E C

B

amplificação

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4.1-Reta de carga

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É uma linha que intercepta a família das curvas característica de saída:

IC = f(VCE)@ IB para mostrar cada um dos possíveis pontos de operação

do transistor.

Para determinar essa reta utiliza-se da equação da malha coletor-

emissor, fazendo:

VCE

IC

1º ponto (P1): para IC=0

Vcc=IC.Rc+ VCE

Vcc=0. Rc+ VCE

Vcc= VCE

P1=(Vcc,0)

P1

P2Reta de

carga

Rc

VV

RcI cc

CEC 1

2º ponto: para VCE=0

Vcc=IC.Rc+ VCE

Vcc= IC. Rc+ 0

IC = Vcc/Rc

P2=(0, Vcc/Rc )

Rb

Rc

Vbb

Vcc

Rb

Rc

Vbb

Vcc

Coeficiente angular Coeficiente linear

4.2-Ponto de Operação – “Q”


Ponto de operação ou quiescente: análise gráfica em que as informações são

obtidas pelo cruzamento da curva característica de saída do TJB em conjunto

com a reta de carga do circuito elétrico em questão e que determina o ponto de operação ou quiescente do TJB.

ii) Circuito sob análise

iii) Reta de Carga

iv) Ponto QuiescenteCurva característica + Reta de carga

Rb

Rc

Vbb

VccRb

Rc

Vbb

Vcc

𝐼𝐶 = 0𝑉𝐶𝐸 = 0

i) Curva característica de saída do TJB

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5-Polarização DC


Cálculo de níveis apropriados de tensões e correntes no transistor para

que o transistor opere com o ponto quiescente na região de corte ou

saturação ou amplificação.

COMO CHAVE COMO AMPLIFICADOR

satu

raç

ão

corte

Q’’

Q’

IB0

Q’

Q’’Q’’’

Q’’’

Q’’’’

Q’’’

Q’’.’’

5.1-Operação como chave (discreta, on-off)


Região de Saturação: Junções BE e BC diretamente polarizadas.

O TJB conduz a maior corrente permissível. Isto ocorre quando há um

acréscimo muito elevado de corrente na base.

Características: - chave fechada

- Ic = Ic máxima ou de saturação

- Vce 0V a 0,3V

Região de Corte: Junções BE e BC inversamente polarizadas, quando a

corrente de base sofre um decréscimo, chegando a um valor quase nulo,

o TJB passa para a região de corte.

Nesta região ele não conduz.

Características: - chave aberta

- Ic 0 A

- Vce Vcc

E

C

B

ICmáxima

VCE≈0V

E

C

B

IC =0

VCE≈VCC

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5.1-Circuito polarização FIXA


12

1k12V

IC

10k

TJB

IB

EB

C

Quando em 1:Há ddp sobre BE supondo que Vbe >0,7V há corrente IB


- Vce 0V a 0,3V

- Chave eletrônica fechada curto!

LED ATIVADO!!!

Quando em 2:NÃO há ddp sobre BE Vbe < 0,7V NÃO há corrente IB

- Ic 0 A

- Vce Vcc

ICmáxima

VCE ≈ 0V

5.1-Circuito polarização FIXA


12

1k12V

IC

10k

TJB

IB E

B

C

Quando em 1:Há ddp sobre BE supondo que Vbe >0,7V há corrente IB


- Vce 0V a 0,3V

- Chave eletrônica fechada curto!

LED DESATIVADO!!!

TJB OPERA COMO INVERSOR

Quando em 2:NÃO há ddp sobre BE Vbe < 0,7V

NÃO há corrente IB

- Vce Vcc- Ic 0 A ILED =IC

LED ATIVADO!!!

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5.1-Equivalência entre os circuitos


Rth

IB

Vth

RC

Vcc1

2

R2

IB

I2

I1

R1 RC

Vcc

TJB1

1k

12V

P1

LDR

IB

ILDR

Rled

4701

2I1

I 2

Rldr 50

21 || RRRTh

21

2.2 RR

VRVV CC

RTh

5.2-Polarização por DT e com sensor


R2

IB

I2

I1

R1 RC

Vcc

LDR variação da R=f(luz)

LUZLUZRLDRLUZRLDRI2 IB (VBE)

LED APAGADOcorte

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R2

IB

I2

I1

R1 RC

Vcc

5.2-LDR ausência de iluminação


LDR variação da R=f(luz)

LUZLUZRLDR

LED ACESO

LUZRLDRI2 IB (VBE)

saturação

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