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Transistor
ESTRUTURA BÁSICA:
As figuras abaixo ilustram a estrutura básica de um transistor, representando um
circuito T equivalente com diodos, ligados de tal forma a permitir a identificação da
polarização das junções, as quais são: base-emissor e base-coletor (B-E e B-C
respectivamente).
POLARIZAÇÃO:
Transistor npn com polarização direta entre
base e emissor e polarização reversa entre
coletor e base.
Transistor pnp com polarização direta entre
base e emissor e polarização reversa entre
coletor e base
Para que um transistor funcione é necessário polarizar corretamente as suas
junções, da seguinte forma:
1 - Junção base-emissor: deve ser polarizada diretamente
2 - Junção base-coletor: deve ser polarizada reversamente
Para representar tensões e correntes em um circuito com transistores, utiliza-se usualmente o método
convencional (do + para o -), através de setas.
Para as tensões, a ponta da seta aponta sempre para o potencial mais positivo e as correntes são
representadas com setas em sentido contrário as das tensões.
Podemos por exemplo representar uma tensão entre coletor e emissor por VCE quando o transistor for
npn. Isto significa que o coletor é mais positivo do que o emissor. Em outras palavras, a primeira letra após o V
(neste caso o coletor) é mais positiva do que a segunda letra (neste caso o emissor).
Para um transistor pnp a tensão entre coletor e emissor é representada por VEC, indicando que o emissor é
mais positivo do que o coletor.
A figura abaixo ilustra dois transistores com polaridades opostas, utilizando essa representação.
REPRESENTAÇÃO DE TENSÕES E CORRENTES:
Teoria:
Conforme a polarização, um transistor pode operar em três regiões distintas, a de
corte, a ativa e a de saturação. Na região ativa, o transistor é utilizado, com a devida
polarização, como amplificador. Nas regiões de corte e saturação, é utilizado como
chave, ou seja, serve apenas para comutação, conduzindo ou não. Nesta situação, o
transistor é utilizado, principalmente, no campo da eletrônica digital, sendo célula
básica de uma série de dispositivos, normalmente agrupados dentro de circuitos
integrados.
Teoria:
Notamos que, se trabalharmos com uma corrente de base menor ou igual a zero, o transistor
operara na região de corte, ou seja, a corrente de coletor será nula. Se trabalharmos com
uma corrente de base entre zero e um valor limite(Ibsat), operara na região ativa, ou seja,
como uma corrente de coletor, conforme o valor de β(IC= β.IB).Para uma corrente de base
acima de IBsat, operara na região de saturação, ou seja, circulara pelo coletor uma corrente
limite (Icsat),imposta de acordo com a polarização.
Estas mesmas condições podem ser observadas na característica IC=f(VCE) do transistor,
onde também podemos representar a reta de carga de um circuito de polarização. A figura
mostra essa característica, bem como a reta de carga.
CURVA CARACTERÍSTICA PARA MONTAGEM EM EMISSOR
COMUM:
Funcionamento de um transistor NPN de
pequena potência atuando como chave
Funcionamento de um transistor PNP de
pequena potência atuando como chave
Configuração Darlington
Na eletrônica, o transistor Darlington é um dispositivo semicondutor que combina dois transístores bipolares no mesmo
encapsulamento (as vezes chamado par Darlington).
Esta configuração serve para que o dispositivo seja capaz de proporcionar um grande ganho de corrente (hFE ou parâmetro β do
transistor) e, por estar todo integrado, requer menos espaço do que o dos transistores normais na mesma configuração. O
Ganho total do Darlington é produto do ganho dos transistores individuais. Um dispositivo típico tem um ganho de corrente de
1000 ou superior. Comparado a um transistor comum, apresenta uma maior defasagem em altas frequências, por isso pode
tornar-se facilmente instável. A tensão base-emissor também é maior. consiste da soma das tensões base-emissor, e para
transistores de silício é superior a 1.2V.
POLARIZAÇÃO DE TRANSISTORES
Define-se polarização como sendo o estabelecimento das correntes de coletor,
de base e da tensão VCE, ou seja, do ponto de trabalho do transistor.
Para melhor aproveitamento, devemos polarizar a junção base emissor
diretamente e a junção base-coletor reversamente. Para tanto, utilizaremos no
circuito duas baterias, Vss e Vcc, resistores limitadores de corrente
Na prática, não é viável a utilização de duas baterias, sendo que para eliminarmos uma
delas, formaremos divisares de tensão que equivalem a nível de polarização às
condições pré-estabelecidas. O circuito equivalente com a bateria VBB eliminada,
Polarização por divisor de tensão na base.
Circuito com divisor de tensão na base.
Transistor
Transistor
Transistor
AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAIS
Utilizando-se um transistor polarizado devidamente, podemos constituir
um circuito denominado amplificador. Esse circuito deve apresentar na sua
saída, um sinal com as mesmas características do sinal aplicado à sua entrada,
porém amplificado, ou seja, com ganho em amplitude. Para a aplicação do sinal
de entrada e como consequência a obtenção do mesmo na saída, utilizam-se
capacitores de acoplamento, que além disso, eliminam o nível DC, possibilitando
que seja amplificada somente a variação de envoltória. Para melhor estabilidade
utiliza-se o circuito de polarização com divisor de tensão na base, que conforme
visto, fixa o ponto de operação do transistor.
O sinal de entrada (VE) é aplicado na base do
transistor através do capacitor de acoplamento
(C1). Como este sinal é isento de nível DC, filtrado
por C1, não irá alterar a polarização do transistor,
mas fará com que haja uma variação na corrente de
base em torno do ponto de operação, tendo esta
variação as mesmas características, conforme VE. A
corrente de coletor, por sua vez irá variar da mesma
forma, porém amplificada de acordo com o ganho
β, pois lc =β Ib. Essa variação irá provocar,
analogamente, uma variação da tensão no resistor
de coletor, fazendo aparecer na saída um sinal com
as mesmas características do sinal de entrada,
porém amplificado e defasado de 180°, pois, a
variação positiva do sinal de entrada representa um
aumento da corrente de coletor e,
consequentemente, um decréscimo da tensão de
saída. O capacitor (CE) em paralelo com o resistor
(RE), serve para neutralizar a queda de sinal no
resistor de emissor, pois, para fins de tensão
contínua de polarização (VRE) se carrega com esse
valor e se comporta como um curto-circuito para o
sinal de entrada, fazendo com que toda variação
seja aplicada entre base e emissor.
Para fins de dimensionamento da polarização, devemos utilizar a característica do
transistor lc = f(VCE), traçar a reta de carga e localizar o ponto de trabalho, de tal forma
que o sinal de entrada não atinja as regiões de corte ou de saturação, evitando distorções
no sinal de saída
A reta de carga passa
pelos pontos lcc e
Vcc,onde
lcc = Vcc/(RC+ RE) pois,
nesse tipo de polarização,
na malha de saída
encontramos, além de Hc,
o resistor RE. Como a
escolha de ponto de
operação (Q) é
importante, pois, sua má
localização acarreta em
distorções do sinal de
saída, devemos fazer com
que a tensão VCEQ seja,
aproximadamente, a
metade do valor de Vcc.
Transistor
Dados do TA.:
β = 250
VBe = 0,75V
Dimensione RB1, RB2, Rc e Re para polarizar o transistor da figura
Dados do projeto:
Vcc = 12V
Vce =Vcc/2
VRE=Vcc/ 10
IC = 15mA
IB = IB2/30
IB= 15mA/250=60uA
IB2=10*IB=30*60uA=1,8mA
IB1=IB+IB2=60uA+1,8mA=1,86mA
RB2=(VBE+VRE)/IB2=(0,75+1,2)/1,86mA=1048Ω
RB1=(Vcc-VBE-VRE)/IB1=(12-0,75-1,2)/1,86mA=5,4KΩ
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IE=IB+IC=60uA+15mA=15,1mA
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  • 2. ESTRUTURA BÁSICA: As figuras abaixo ilustram a estrutura básica de um transistor, representando um circuito T equivalente com diodos, ligados de tal forma a permitir a identificação da polarização das junções, as quais são: base-emissor e base-coletor (B-E e B-C respectivamente).
  • 3. POLARIZAÇÃO: Transistor npn com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base. Transistor pnp com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base Para que um transistor funcione é necessário polarizar corretamente as suas junções, da seguinte forma: 1 - Junção base-emissor: deve ser polarizada diretamente 2 - Junção base-coletor: deve ser polarizada reversamente
  • 4. Para representar tensões e correntes em um circuito com transistores, utiliza-se usualmente o método convencional (do + para o -), através de setas. Para as tensões, a ponta da seta aponta sempre para o potencial mais positivo e as correntes são representadas com setas em sentido contrário as das tensões. Podemos por exemplo representar uma tensão entre coletor e emissor por VCE quando o transistor for npn. Isto significa que o coletor é mais positivo do que o emissor. Em outras palavras, a primeira letra após o V (neste caso o coletor) é mais positiva do que a segunda letra (neste caso o emissor). Para um transistor pnp a tensão entre coletor e emissor é representada por VEC, indicando que o emissor é mais positivo do que o coletor. A figura abaixo ilustra dois transistores com polaridades opostas, utilizando essa representação. REPRESENTAÇÃO DE TENSÕES E CORRENTES:
  • 5. Teoria: Conforme a polarização, um transistor pode operar em três regiões distintas, a de corte, a ativa e a de saturação. Na região ativa, o transistor é utilizado, com a devida polarização, como amplificador. Nas regiões de corte e saturação, é utilizado como chave, ou seja, serve apenas para comutação, conduzindo ou não. Nesta situação, o transistor é utilizado, principalmente, no campo da eletrônica digital, sendo célula básica de uma série de dispositivos, normalmente agrupados dentro de circuitos integrados.
  • 6. Teoria: Notamos que, se trabalharmos com uma corrente de base menor ou igual a zero, o transistor operara na região de corte, ou seja, a corrente de coletor será nula. Se trabalharmos com uma corrente de base entre zero e um valor limite(Ibsat), operara na região ativa, ou seja, como uma corrente de coletor, conforme o valor de β(IC= β.IB).Para uma corrente de base acima de IBsat, operara na região de saturação, ou seja, circulara pelo coletor uma corrente limite (Icsat),imposta de acordo com a polarização. Estas mesmas condições podem ser observadas na característica IC=f(VCE) do transistor, onde também podemos representar a reta de carga de um circuito de polarização. A figura mostra essa característica, bem como a reta de carga.
  • 7. CURVA CARACTERÍSTICA PARA MONTAGEM EM EMISSOR COMUM:
  • 8. Funcionamento de um transistor NPN de pequena potência atuando como chave
  • 9. Funcionamento de um transistor PNP de pequena potência atuando como chave
  • 10. Configuração Darlington Na eletrônica, o transistor Darlington é um dispositivo semicondutor que combina dois transístores bipolares no mesmo encapsulamento (as vezes chamado par Darlington). Esta configuração serve para que o dispositivo seja capaz de proporcionar um grande ganho de corrente (hFE ou parâmetro β do transistor) e, por estar todo integrado, requer menos espaço do que o dos transistores normais na mesma configuração. O Ganho total do Darlington é produto do ganho dos transistores individuais. Um dispositivo típico tem um ganho de corrente de 1000 ou superior. Comparado a um transistor comum, apresenta uma maior defasagem em altas frequências, por isso pode tornar-se facilmente instável. A tensão base-emissor também é maior. consiste da soma das tensões base-emissor, e para transistores de silício é superior a 1.2V.
  • 11. POLARIZAÇÃO DE TRANSISTORES Define-se polarização como sendo o estabelecimento das correntes de coletor, de base e da tensão VCE, ou seja, do ponto de trabalho do transistor. Para melhor aproveitamento, devemos polarizar a junção base emissor diretamente e a junção base-coletor reversamente. Para tanto, utilizaremos no circuito duas baterias, Vss e Vcc, resistores limitadores de corrente
  • 12. Na prática, não é viável a utilização de duas baterias, sendo que para eliminarmos uma delas, formaremos divisares de tensão que equivalem a nível de polarização às condições pré-estabelecidas. O circuito equivalente com a bateria VBB eliminada,
  • 13. Polarização por divisor de tensão na base. Circuito com divisor de tensão na base.
  • 17. AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAIS Utilizando-se um transistor polarizado devidamente, podemos constituir um circuito denominado amplificador. Esse circuito deve apresentar na sua saída, um sinal com as mesmas características do sinal aplicado à sua entrada, porém amplificado, ou seja, com ganho em amplitude. Para a aplicação do sinal de entrada e como consequência a obtenção do mesmo na saída, utilizam-se capacitores de acoplamento, que além disso, eliminam o nível DC, possibilitando que seja amplificada somente a variação de envoltória. Para melhor estabilidade utiliza-se o circuito de polarização com divisor de tensão na base, que conforme visto, fixa o ponto de operação do transistor.
  • 18. O sinal de entrada (VE) é aplicado na base do transistor através do capacitor de acoplamento (C1). Como este sinal é isento de nível DC, filtrado por C1, não irá alterar a polarização do transistor, mas fará com que haja uma variação na corrente de base em torno do ponto de operação, tendo esta variação as mesmas características, conforme VE. A corrente de coletor, por sua vez irá variar da mesma forma, porém amplificada de acordo com o ganho β, pois lc =β Ib. Essa variação irá provocar, analogamente, uma variação da tensão no resistor de coletor, fazendo aparecer na saída um sinal com as mesmas características do sinal de entrada, porém amplificado e defasado de 180°, pois, a variação positiva do sinal de entrada representa um aumento da corrente de coletor e, consequentemente, um decréscimo da tensão de saída. O capacitor (CE) em paralelo com o resistor (RE), serve para neutralizar a queda de sinal no resistor de emissor, pois, para fins de tensão contínua de polarização (VRE) se carrega com esse valor e se comporta como um curto-circuito para o sinal de entrada, fazendo com que toda variação seja aplicada entre base e emissor.
  • 19. Para fins de dimensionamento da polarização, devemos utilizar a característica do transistor lc = f(VCE), traçar a reta de carga e localizar o ponto de trabalho, de tal forma que o sinal de entrada não atinja as regiões de corte ou de saturação, evitando distorções no sinal de saída A reta de carga passa pelos pontos lcc e Vcc,onde lcc = Vcc/(RC+ RE) pois, nesse tipo de polarização, na malha de saída encontramos, além de Hc, o resistor RE. Como a escolha de ponto de operação (Q) é importante, pois, sua má localização acarreta em distorções do sinal de saída, devemos fazer com que a tensão VCEQ seja, aproximadamente, a metade do valor de Vcc.
  • 21. Dados do TA.: β = 250 VBe = 0,75V Dimensione RB1, RB2, Rc e Re para polarizar o transistor da figura Dados do projeto: Vcc = 12V Vce =Vcc/2 VRE=Vcc/ 10 IC = 15mA IB = IB2/30 IB= 15mA/250=60uA IB2=10*IB=30*60uA=1,8mA IB1=IB+IB2=60uA+1,8mA=1,86mA RB2=(VBE+VRE)/IB2=(0,75+1,2)/1,86mA=1048Ω RB1=(Vcc-VBE-VRE)/IB1=(12-0,75-1,2)/1,86mA=5,4KΩ RC=(Vcc-VCE-VRE)/IC=(12-6-1,2)/15mA=320Ω IE=IB+IC=60uA+15mA=15,1mA RE=VRE/IE=1,2/15,1mA=80Ω