Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte I

1. Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte I Jadsonlee da Silva Sá Jadsonlee.sa@univasf.edu.br www.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa

2. Introdução - Junção PN Materiais Semicondutores Silício Anodo Catodo

3. Introdução - TBJ • Transistor TBJ  Formado por duas junções PN. • Possui três regiões semicondutoras: emissor, base e coletor. • Existem dois tipos de TBJ: NPN e PNP. Tipo NPN Tipo PNP

4. Introdução - TBJ • Dependendo da polarização de cada junção (direta ou reversa) obtém-se diferentes modos de operação.

5. TBJ – Modo Ativo • JEB - Direta e JCB - Reversa. Corrente do Coletor Corrente do Emissor Corrente da Base

6. TBJ NPN – Modo Ativo • Corrente do coletor. • Corrente da base. • Corrente de emissor. β – 50 a 200 - (hFE) Ganho de corrente de emissor comum

7. TBJ NPN – Modo Ativo • Das Eqs. (2) e (3) e depois de (1), obtemos:

8. TBJ NPN – Modo Ativo • A Eq. (4) pode ser expressa por (6): α 1 - (hFB) Ganho de corrente em base comum.

9. TBJ NPN – Modo Ativo • Em resumo. • A tensão de polarização direta vBE faz com que uma corrente iC (exponencial) flua pelo terminal do coletor. • iC é “independente” de vC, enquanto que JCB estiver reversamente polarizada (vCB ≥ 0). • No modo ativo, o coletor se comporta como uma fonte de corrente ideal, onde iC é determinada por vBE. • iB é muito menor que iC, então, iE ≈ iC.

10. TBJ NPN – Modo Ativo • Representação do modelo de operação – Modo ativo.

11. TBJ NPN – Modo Ativo • Na prática. • JCB – Reversa  vCB ≥ -0,4. • JBE – Direta  vBE entre 0,6 e 0,8 V. • E o TBJ PNP? • JCB – Reversa  vBC≥ -0,4 V. • JBE – Direta  vEB entre 0,6 e 0,8 V.

12. Relações i-v para o TBJ – Modo Ativo

13. Exercícios 1. Considere um transistor npn com vBE = 0,7 V e iC = 1 mA. Calcule vBE para iC = 0,1 mA e 10 mA. (0,64 V; 0,76 V) 2. Um transistor foi especificado para ter β com valores na faixa de 50 a 150. Encontre a faixa de valores de α. (0,980 a 0,993) 3. Medições em um TBJ npn mostram que iB = 14,46 uA, iE = 1,460 mA e vBE = 0,7 V. Calcule α, β e IS. (0,99; 100; 10-15A) 4. Calcule o valor de β para dois transistores que possuem α = 0,99 e 0,98. Para correntes de coletor de 10 mA, calcule iB para cada transistor. (99; 49; 0,1 mA; 0,2 mA)

14. Exercícios 5. No circuito abaixo, a tensão no emissor foi medida como -0,7 V. Se β = 50, calcule IE, IB, IC e VC. 0,93 mA; 18,2 uA; 0,91 mA; 5,45 V.

15. Exercícios 6. No circuito abaixo, medições indicam VB = 1,0 V e VE = 1,7 V. Quais são os valores de α e β para esse transistor? Calcule VC. 0,994; 165; -1,75 V.

16. Características do TBJ • Característica iC-vBETBJ NPN. • As características iE-vBE e iB-vBE são idênticas, mas com fatores de escalas diferentes, IS/α (iE) e IS/β (iB). Idêntica a do diodo, exceto que temos n = 1.

17. Características do TBJ • A tensão na junção EB diminui cerca de 2 mV para cada 1 °C de aumento na temperatura, considerando que a corrente é constante.

18. Características Base Comum • Forma de descrever a operação de um TBJ é traçar a curva iC-vCB para vários valores de corrente. • Podemos utilizar essa curva para verificar o modo saturação (JEB e JCB - direta). Retas não são horizontais – iC depende um pouco de vC.

19. Efeito Early • Vimos que na região ativa, iC depende levemente de vC. • Outra forma de perceber tal comportamento. Para vCE baixos, vC-vB < - 0,4, JCB fica diretam. polariz. Configuração emissor comum Para vBE, se vCE cresce, IS aumenta e iC aumenta proporcionalmente – Efeito Early. vCE = -VA (entre 50 e 100V) – Tensão de Early. Característica emissor comum.