Transcript Aula06 - Univasf
Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte I
Jadsonlee da Silva Sá [email protected]
www.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa
Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP
Introdução - Junção PN
Materiais Semicondutores Silício Anodo Catodo
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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 Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP
Introdução - TBJ
Dependendo da polarização de cada junção (direta ou reversa) obtém-se diferentes modos de operação.
Modo
Ativo Corte Saturação
JEB
Direta Reversa Reversa Chaveamento Direta
JCB
Reversa Amplificador Direta Ativo reverso Reversa Direta
Aplicação
Chaveamento ---
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TBJ – Modo Ativo
JEB - Direta e JCB - Reversa.
Corrente da Base Corrente do Coletor Corrente do Emissor Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP
TBJ NPN – Modo Ativo
Corrente do coletor.
i C
I e S v BE V T
(1)
I V T S
10 12 25
mV
19
A
Corrente da base.
i B
i C
I
S e v BE V T
(2) Corrente de emissor.
i E
C i B
(3) β – 50 a 200 - (h FE ) Ganho de corrente de emissor comum
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TBJ NPN – Modo Ativo
Das Eqs. (2) e (3) e depois de (1), obtemos:
i E
C i C
1
i C
(4)
i E
1
I e S v BE V T
(5)
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TBJ NPN – Modo Ativo
A Eq. (4) pode ser expressa por (6):
i C
i E
(6) 1 (7) 1 (8) α 1 - ( h FB ) Ganho de corrente de base comum.
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TBJ NPN – Modo Ativo
Em resumo.
A tensão de polarização direta v BE corrente i C coletor.
faz com que uma (exponencial) flua pelo terminal do No modo ativo, o coletor se comporta como uma fonte de corrente ideal, onde i C é determinada por v BE .
i B é muito menor que i C , então, i E ≈ i C .
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TBJ NPN – Modo Ativo
Representação do modelo de operação – Modo ativo.
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TBJ NPN – Modo Ativo
Na prática.
JCB – Reversa v CB ≥ -0,4.
JBE – Direta v BE entre 0,6 e 0,8 V.
E o TBJ PNP?
JCB – Reversa v BC ≥ -0,4 V.
JBE – Direta v EB entre 0,6 e 0,8 V.
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Relações i-v para o TBJ – Modo Ativo
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Exercícios
1. Considere um transistor npn com v BE Calcule v BE para i C = 0,7 V e i C = 0,1 mA e 10 mA. (0,64 V; 0,76 V) = 1 mA.
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 i 1,460 mA e v BE B = 14,46 uA, i E = 0,7 V. Calcule α, β e I S . (0,99; 100; 10 -15 A) = 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 i B para cada transistor. (99; 49; 0,1 mA; 0,2 mA)
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Exercícios
5. No circuito abaixo, a tensão no emissor foi medida como -0,7 V. Se β = 50, calcule I E , I B , I C e V C .
0,93 mA; 18,2 uA; 0,91 mA; 5,45 V.
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Exercícios
6. No circuito abaixo, medições indicam V V C .
B = 1,0 V e V E = 1,7 V.
Quais são os valores de α e β para esse transistor? Calcule 0,994; 165; -1,75 V.
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Características do TBJ
Característica i C -v BE TBJ NPN.
i C
I e S v BE V T
Idêntica a do diodo, exceto que temos n = 1.
As características i E -v BE e i
B -v BE
são idênticas, mas com fatores de escalas diferentes, I S /α (i E ) e I S /β (i B ).
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Características do TBJ
1 A tensão na junção EB diminui cerca de 2 mV para cada ° C de aumento na temperatura, considerando que a corrente é constante.
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Características Base Comum
Forma de descrever a operação de um TBJ é traçar a curva i C -v CB para vários valores de corrente.
Podemos utilizar essa curva para verificar o modo saturação (JEB e JCB - direta).
Retas não são horizontais – i C depende um pouco de v C .
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Efeito Early
Vimos que na região ativa, i C depende levemente de v C .
Outra forma de perceber tal comportamento.
Configuração emissor comum Para v CE baixos, v C -v B < - 0,4, JCB fica diretam. polariz.
v CE = -V A (entre 50 e 100V) – Tensão de Early.
Característica emissor comum.
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Para v BE , se v CE cresce, I S e i C aumenta aumenta proporcionalmente – Efeito Early.