2a aula

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2a aula

  1. 1. 15 • Transistores Bipolares O termo bipolar vem do fato de que buracos e elétrons participam do processo de injeção no material opostamente polarizado. Ø Símbolo Ø Função – Controlar a corrente elétrica que passa por ele. Ø Construção IB NPN PNP IC E B C IC função de IB VEE VCC P- N+ N- B E C 0,15’’ 0,0001’’
  2. 2. 16 Ø Operação do transistor • O transistor PNP operando com a região BE diretamente polarizada e com coletor aberto. Obs: A operação do transistor NPN é exatamente a mesma, se as funções dos elétrons e buracos fossem trocadas. ü A região de depleção BE foi reduzida em largura devido à tensão aplicada, resultando em um fluxo denso de portadores majoritários do material tipo P para o material tipo N. • O transistor PNP operando com a região CE reversamente polarizada e com emissor aberto. ü A região de depleção BE foi aumentada em largura devido à tensão aplicada, resultando em um pequeno fluxo de portadores minoritários do material tipo N para o material tipo P. N- P - B E C + Portadores majoritários N- P+ P- B E C + Portadores minoritários VCC VEE P+
  3. 3. 17 • O transistor PNP operando com a região BE diretamente polarizada e com a região CE reversamente polarizada. ü A componente de portadores minoritários IC0 é chamada de corrente de fuga (corrente IC com terminal do emissor aberto). ü IC é da ordem de miliampères, enquanto IC0 é medido em microampères ou nanoampères. ü IC0 dobra de valor para cada 10°C de aumenta na temperatura. Ø Parâmetros αα (alfa) e ββ (Beta) • Na análise DC, os valores de IC e IE devidos aos portadores majoritários são relacionados por um parâmetro denominado αα (alfa) e definido pela equação: E Cmaj DC I I =αα Para IB = 0A ⇒ N- P+ P- B E C + Portadores minoritários (IC0) VCC + Portadores majoritários (ICmaj.) VEE IC IC = ICmaj. + IC0 IE IE = IC + IB IB IC = αIE + IC0IC = ICmaj. + IC0 IC = ICE0 = IC0 /(1- α) IC = α(IC+IB) + IC0 IC = αIB/(1- α) + IC0 /(1- α)
  4. 4. 18 • Na análise AC, as variações nos valores de IC e IE são relacionadas por um parâmetro denominado αα (alfa) e definido pela equação: E Cmaj AC I I ∆ ∆ =αα • Na análise DC, os valores de IC e IB são relacionados por um parâmetro denominado ββ (beta) e definido pela equação: B C DC I I =ββ • Na análise AC, os valores de IC e IB são relacionados por um parâmetro denominado ββ (beta) e definido pela equação: B C AC I I ∆ ∆ =ββ Obs: Se a dependência da corrente IC com VCE fosse nula (impedância de saída na configuração emissor comum infinita), o ββAC seria igual ao ββDC. VCB = constante IE = IC + IB IC/α = IC + IC /β IE = IB (β + 1) 1/α = 1 + 1 /β α = β/(β +1) VCE = constante ICE0 = IC0 /(1- α) ICE0 ≈ βIC0 β = α/(1- α)
  5. 5. 19 Ø Curvas Características (EC) • Curva característica ICE versus VCE parametrizada com IB Curva característica ICE versus VCE parametrizada com IB Curva característica IB versus VBE parametrizada com VCE 2mA 4mA 8mA 10mA 12mA 14mA 16mA 18mA 20mA IC 20V4V 16V12V VCE IB= 0 µA 8V VCE(sat) Região de corteRegião de saturação Região ativa IB= 10 µA IB= 20 µA IB= 30 µA IB= 40 µA IB= 50 µA IB= 60 µA IB= 70 µA IB= 80 µA ICE0 ≈ βIC0 VCE = 1V IB (µµA) VBE (V)0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 10 VCE = 10V VCE = 20V 20 30 40 50 60 70 80
  6. 6. 20 Ø Polarização O termo polarização significa a aplicação de tensões DC em um circuito para estabelecer valores fixos de corrente e tensão. O Ponto de polarização (ponto quiescente) deve ser localizado na região ativa e dentro dos valores máximos permitido. • Equações importantes no projeto do circuito de polarização. • Para a polarização do TBJ em uma sua região linear (ativa), as seguintes condições devem ser satisfeitas: 1. A junção base-emissor deve ser diretamente polarizada, com uma tensão resultante de polarização de mais ou menos 0,6 a 0,7V. 2. A junção base-coletor deve ser reversamente polarizada, com a tensão reversa de polarização situando-se dentro dos limites máximos do dispositivo. Observações: • A tensão direta VBE para polarização direta é praticamente, para fins de cálculo de polarização DC, constante e igual a 0,7 V para silício e 0,3Vpara germânio. IC = βIB IE ≈ IC VBE = 0,7 V α ≈ 1
  7. 7. 21 Ø Circuitos de Polarização • Tipos mais comuns 1. Circuito com polarização fixa (na prática não é utilizado) Para análise DC, XC1 = XC2 ∝ Da malha base-emissor temos Da malha coletor-emissor temos Ponto Quiescente ⇒ Pobre estabilidade Vo VBE VCE RC RB VCC Vi C2 C1 IB IC VCC - RBIB - VBE = 0 IB = (VCC - VBE )/RB IC = ICq = β IB VCC - RCIC - VCEq = 0 VCEq = VCC - RCIC VCEq , ICq
  8. 8. 22 • Exercício Solução IB = (VCC - VBE )/RB = (12V - 0,7V)/240kΩ = 47,08µµA a) Para ββ1 = 50 ICq = β1 IB = (50)(47,08µA) = 2,35mA VCEq = VCC - RCIC = 12V – (2,2kΩ)(2,35mA) = 6,83V b) Para ββ2 = 100 ICq = β1 IB = (100)(47,08µA) = 4,71mA VCEq = VCC - RCIC = 12V – (2,2kΩ)(2,35mA) = 1,64V Comentário: Uma variação de 100% em ββ produz a mesma quantidade de variação em ICEq. VBE VCE RC 2,2kΩRB 240kΩ VCC = 12V Vi C2 C1 IB IC ββ1 = 50 ββ2 =100 V0
  9. 9. 23 • Escolhendo o ponto quiescente (ponto Q) Reta de Carga e obtenção de um modelo AC (incremental) 1mA 2mA 3mA 4mA 5mA 6mA 7mA IC 3V Vcc =12V9V VCE 6V IB= 20 µA IB= 40 µA IB= 60 µA IB= 80 µA IB= 100 µA IB= 120 µA VBE (V) 0,7V 100µAIB ββ = 50 Q VCE = VCC - RCIC IC = (VCC - VCE )/ RC Vcc /Rc Q(2,35mA, 6,83V) ∆∆VBE/∆∆IB = vBE/iB = rππ ∆∆VCE/∆∆IC = vCE /iC = r0 ∆∆VBE/∆∆IC = vBE/iC = vBE/ββ iB = rππ /ββ ∆∆VBE/∆∆IC = 1/gm = re = rππ /ββ Trans... Com ∆∆VCE = vCE = 0 Com ∆∆IB = iB =0 ⇒⇒ vBE = 0 ∆∆IC = iC = f (vCE, vBE) ∆ ∆ ≅ δδ δδ

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