Instituto Federal de Santa Catarina
Departamento Acadêmico de Eletrônica
Curso Técnico em Eletrônica
Prof. André Luís Dalcastagnê
Estruturas Analógicas
I – Transistor Bipolar
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Estruturas Analógicas
1.1 – Tipos de TBJ
3
Transistor NPN
Estrutura
N
N
P
Coletor: dopagem intermediária
maior região
coleta elétrons vindos da base
dissipa a maior parte da potência do transistor
Base: levemente dopada
bastante fina
permite que a maior parte dos elétrons
vindos do emissor chegem ao coletor
Emissor: densamente dopado
tamanho médio
emite elétrons para a base
Símbolo C
E
B
5
Norma Proelectron (Europa)
Aplicações comerciais: duas letras + seqüência alfanumérica de série.
Aplicações profissionais: três letras + seqüência alfanumérica de série.
A: Germânio (Ge)
B: Silício (Si)
C: NaAs
D: InSb
E: materiais compostos
A: diodo de RF
B: varicap
C: transistor de áudio, pequenos sinais
D: transistor de áudio, de potência
F: transistor para alta freqüência, pequenos sinais
L: transistor para alta freqüência, de potência
Y: diodo retificador
Z: diodo zener
Primeira letra Segunda letra
6
Teste de Transistores
Determinar se o transistor é NPN ou PNP.
Identificar terminais coletor, base e emissor.
Detectar possíveis defeitos no componente.
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1.2 – Polarização do TBJ
8
Polarização Direta-Direta
Diodos emissor e coletor polarizados diretamente.
Conclusão:
Correntes grandes no coletor e no emissor.
9
Polarização Reversa-Reversa
Diodos emissor e coletor polarizados reversamente.
Conclusão:
Correntes pequenas no coletor e no emissor.
10
Polarização Direta-Reversa
Diodo emissor polarizado diretamente.
Diodo coletor polarizado reversamente.
Se VBE > 0,7 V: grande fluxo de elétrons injetados na base.
Base fina e pouco dopada: poucos elétrons se recombinam com
as lacunas na base.
A maior parte dos elétrons (mais de 95%) chegam ao coletor,
gerando uma grande corrente no diodo coletor, apesar da sua
polarização reversa.
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1.3 – As Correntes no TBJ
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Correntes no TBJ
Estrutura
C
CC C CC B
B
β ou βI
I II
Ganho de corrente do TBJ na região ativa: βCC ou hFE
Valores típicos:
TBJ de baixa potência
TBJ de alta potência
CC100 β 300
CC20 β 100
C B E
LKC: cor. entram cor. saem
I I I
C
E
B
CI
EIBI
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1.4 – A Conexão Emissor-Comum
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Circuito Emissor-Comum
CCV
BR
BEV
CEV
CR
BCV
BBV BIEI
CI
Ponto comum entre as duasfontes de tensão: emissor
Circuito da baseCircuito do coletor
Importante: Circuito da base controla o circuito do
coletor!!!
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1.5 – Curva da Base
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Exemplo de Curvas da Base
Conclusão: a análise de um
circuito com TBJ pode ser
feita considerando VBE = 0,7 V
na grande maioria dos casos.
C
E
B
BEVBI
C
E
B
BEVBI
npn diodo base-emissor
18
Exemplo
Calcule as variáveis solicitadas (suponha operação
na região ativa).
15 V
100 k
BE ?V
CE ?V
1 k
BC ?V
10 V B ?I E ?I
C ?I CC 100
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1.6 – As Curvas do Coletor
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Regiões de Operação
Circuito: Curvas IC x VCE
Saturação
(chave fechada)Região ativa
(amplificador)
Corte
(chave aberta)
22
Exemplo
Calcule as variáveis solicitadas (suponha operação
na região ativa).
10 V
BR
BE ?V
CE ?V
3,6 k
5 V B ?I E ?I
C 1 mAI CC 100
D ?P
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1.7 – Variações do Ganho de Corrente
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Variações do Ganho de Corrente
O βCC de um transistor bipolar varia em função de:
Tolerância de fabricação do componente;
Temperatura: quanto maior a temperatura, maior o
valor do βCC;
Corrente no coletor.
Solução: utilizar estruturas que sejam pouco
afetadas pelo valor do βCC do transistor.
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1.8 – O Ponto de Operação ou Ponto
Quiescente (Q)
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Definição
Ponto de operação ou ponto quiescente é o ponto
definido pelos valores de IC (ICQ) e VCE (VCEQ) do
transistor bipolar em um determinado circuito CC.
Esse ponto define em qual região o transistor opera:
região ativa, saturação ou corte.
28
Exemplo
Determine o ponto de operação (ou ponto
quiescente) do seguinte circuito.
15 V
BR
CEQ ?V
3 k
15 V B 30 AI
CQ ?I CC 100
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1.9 – A Reta de Carga CC
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Definição
Linha que corta as curvas características do
transistor para mostrar cada um dos possíveis
pontos de operação do circuito.
Qualquer ponto de operação, para ser válido, precisa
estar sobre a reta de carga CC.
Pontos fora da reta não são pontos de operação
válidos.
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Exemplo
Esboce a reta de carga CC do seguinte circuito.
15 V
BR
CEQ ?V
3 k
15 V B 30 AI
CQ ?I CC 100
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1.10 – Identificando a Saturação do
Transistor Bipolar
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Procedimento de Cálculo
Esboçar a reta de carga CC do circuito.
Calcular o ponto de operação assumindo que o
transistor bipolar está operando na região ativa:
IC = βCC IB.
Se o ponto de operação estiver fora da reta de carga
CC (ponto não-válido), o transistor está operando na
região de saturação, e não na região ativa
(suposição errada).
Ganho na saturação:C(SAT)
CC(SAT)
B
I
I
36
Exemplo
Determine o ponto de operação (ponto quiescente)
do seguinte circuito.
20 V
93 k
CEQ ?V
10 k
10 V
CQ ?I CC 50
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1.11 – O Transistor Bipolar Atuando Como
Chave
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O Transistor como Chave
Possível regra de projeto: calcular RB de modo acolocar o transistor bipolar em saturação forte:
βCC(SAT) =10.
CC+V
BR
CR
BBVCE
-
V
CI
BI
CI
CEV
C(SAT)I
CE(CORTE)V
Saturação
Corte
39
Exemplo
Determine o valor do resistor RB de modo a polarizar
o transistor bipolar em saturação forte.
+15 V
B ?R
1 k
5 V ou
0
CE
-
V
CI
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1.12 – Polarização do Emissor
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Polarização do Emissor
CI
CEV
C(SAT)I
CE(CORTE)V
CC
C(SAT)
C E
CE(CORTE) CC
VI
R R
V V
Circuito:
Objetivo: Circuito com ponto de operação pouco
influenciado pelo valor do βCC do transistor.
Aplicações: fonte de corrente, amplificador de tensão.
CCV
ER
BBV
CR
43
Exemplo
Considere o circuito abaixo, que utiliza a polarizaçãodo emissor. 15 V
2,2 k
5 V
1 k
CE
+VBEV
CV
EV
BV
CI
EI
BI
1. Esboce a reta de carga CC do circuito.
2. Determine as variáveis indicadas no circuito.
44
Transistor Bipolar Atuando como Fonte
de Corrente
Nesse tipo de circuito, o transistor define a corrente
que passa na carga conectada no coletor do
transistor bipolar.
CCVCCV
ER
BBV
CRCRC EI I
BB BEC E
E
V VI I
R
BEV
EI
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1.13 – Circuitos de Polarização do Transistor
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A Polarização por Divisor de Tensão
Circuito:
CCV
ER
BBV
CR
CCV
ER
CR1R
2R
2 fontes CC B CCComo é sempre menor do que
pode-se utilizar 1 única fonte CC
V V
BV
48
A Polarização por Divisor de Tensão
CCV
ER
CR1R
2R2V
1IBI
1V
2I
Como determinar a tensão da base?
Suposição: como o transistordeve operar na região ativa, acorrente da base deve ser bemmenor do que I1 e I2.
Logo, pode-se adotar I1 = I2.
Usando o conceito dedivisor de tensão:
2B 2 CC
1 2
RV V V
R R
49
Exemplo
Considere o circuito abaixo.
1. Esboce a reta de carga CC do circuito.
2. Determine VB, VC, VE, VCE, VBE, IC, IB, IE e PD.
+10 V
10 k
BC547B
2,2 k
3,6 k
1 k
51
Transistores PNP
Correntes e tensões do transistor PNP:
C
E
B
CI
EIBI
CEV
BEV
E B BE E B( )V V V V V
E
C
B
EI
CIBI
ECV
EBV
E B EB E B( )V V V V V
Conclusão: em relação ao transistor NPN, o transistorPNP tem tensões com polaridades opostas ecorrentes com sentidos opostos.
52
Polarização de Transistores PNP
Circuitos equivalentes:
BC547B
+10 V
10 k
2,2 k
3,6 k
1 k
BC557B
10 V
10 k
2,2 k
3,6 k
1 k
BC557B
+10 V
2,2 k
10 k
1 k
3,6 k
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