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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
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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
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++
++
+
---
--
-- ---
- - ---
---
---
- - --- -
-
- -
---
---
+
+
+
++
+ +--
- ---
- --- --
-
---
--
--
---
-
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
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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
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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
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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
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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
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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
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Determinada pelo terminal do TJB que é comum a entrada e saída do sinal.
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3-Modos de Operação do TJB
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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
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*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”
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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
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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)
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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
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12
1k12V
IC
10k
TJB
IB
EB
C
Quando em 1:Há ddp sobre BE supondo que Vbe >0,7V há corrente IB
- Ic = Ic máxima ou de saturação
- 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
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12
1k12V
IC
10k
TJB
IB E
B
C
Quando em 1:Há ddp sobre BE supondo que Vbe >0,7V há corrente IB
- Ic = Ic máxima ou de saturação
- 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
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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
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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
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LDR variação da R=f(luz)
LUZLUZRLDR
LED ACESO
LUZRLDRI2 IB (VBE)
saturação
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