eletrônica aula 04 cin-uppe transistores figura do primeiro transistor de germânio – john...
TRANSCRIPT
![Page 1: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/1.jpg)
EletrônicaAula 04
CIN-UPPE
![Page 2: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/2.jpg)
Transistores Figura do primeiro transistor de germânio
– John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories.
![Page 3: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/3.jpg)
Transistor
Tipos– BJT – Transistor de juncao bipolar
• Biplor (eletrons e buracos)– MOS – Metal Oxido Silicio
• Unipolar (eletrons)
![Page 4: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/4.jpg)
Transistor de Junção (BJT) - NPN
E
C
B
![Page 5: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/5.jpg)
Transistor de Junção (BJT) - PNP
E
C
B
![Page 6: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/6.jpg)
Transistor (NPN) Quando o transistor é polarizado no modo de operação
normal, a tensão na base é ligeiramente positivo em relação a tensão no emissor (aproximadamente 0.7 V para o silício).
A tensão no coletor é positiva com a tensão bem superior a tensão de base.
![Page 7: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/7.jpg)
Transistor (NPN) A região de depleção na junção polarizada reversamente entre
a base e o coletor aumenta e pode suportar a mudança de potencial elétrica.
![Page 8: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/8.jpg)
Correntes no transistor
IE = IB + IC
Modelo convencional
IC
IE
IB
Modelo Real
IC
IE
IB
![Page 9: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/9.jpg)
O que torna o transistor interessante e útil é o fato de que a corrente de coletor é bem maior que a corrente de base.
Para um transistor típico, 95% a 99% dos portadores da carga do emissor são emitidos pelo coletor e constituem-nos quase toda a corrente de coletor.
Transistor
α 0.95 α = IC / IE
IC e ligeiramente menor do que IE
O ganho de corrente de um transistor é definido como a correntedo coletor dividida pela corrente da base
= IC / IB
![Page 10: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/10.jpg)
Transistor - característcas
Transistores de baixa potência têm ganho de corrente da ordem de 100 a 200.
Transistores de alta potência têm ganho de corrente da ordem de 20 a 100.
![Page 11: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/11.jpg)
Características EC CC BC
Ganho de potência sim sim sim
Ganho de tensão sim não sim
Ganho de corrente sim sim sim
Resistência de entrada 3.5K 580K 30K
Resistência de saída 200K 3.5K 3.1M
Mudança de fase da tensão sim não não
Transistor - Configurações
Emisor comum Coletor comum Base comum
![Page 12: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/12.jpg)
Transistor – Emissor comum - características
IE = IB + IC
VCE = VC – VE
VCB = VC – VB
IB = (VBB - VBE )/RB
0.7V
Curva da base
![Page 13: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/13.jpg)
Transistor – Curvas do coletor
Tensão de ruptura
Joelho da curva
Região de saturação
VBE =VIB > 0IC/IB <
Região de corte
VBE < VIB = 0IC IE 0
Corrente IC constante
(região ativa) VBE =VIB > 0IC/IB = constante
![Page 14: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/14.jpg)
Transistor – regiões de operação
Modo de operação
Junção EB Junção BC Aplicações
Zona ativa Polarização direta
Polarização inversa
Amplificadores
Zona de corte Polarização inversa
Polarização inversa
Interruptores, Portas Lógicas,Circuitos TTL,
etc.Zona de saturação
Polarização direta
Polarização direta
![Page 15: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/15.jpg)
Transistor – Região de saturação Região de saturação
– Está região representa a região no qual a corrente do coletor cresce bastante com o aumento da tensão entre o coletor e emissor (0 a 1 V).
– Nesta região o diodo coletor base está diretamente polarizado.– O valor de resistência da carga deve ser pequena bastante para levar o transistor para a saturação, de forma
que quase toda a tensão da fonte é aplicada na carga.
carga
VBE =VIB > 0IC/IB <
![Page 16: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/16.jpg)
Transistor – Região de corte Região de corte
– Nesta região a corrente de base é nula. – Existe apenas nesta configuração uma pequena corrente de fuga do
coletor.
VBE < VIB = 0IC IE 0
![Page 17: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/17.jpg)
Transistor – Região ativa Região ativa
– Está região representa a operação normal do transistor. Nesta região o diodo emissor está polarizado diretamente e o diodo coletor inversamente polarizado.
– Nesta região, o coletor captura praticamente todos o elétrons que o emissor está jogando na base.
VBE =VIB > 0IC/IB = constante
![Page 18: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/18.jpg)
Transistor – Reta de carga - Polarização A reta de carga possui todos os pontos de operação do circuito,
considerando as características do transistor. Ponto de saturação – ponto onde a reta de carga intercepta a região de saturação das curvas do coletor. Ponto de corrente Ic máxima do circuito
Ponto de corte – corrente Ic mínima do circuito
Ponto Q
![Page 19: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/19.jpg)
Polarização de amplificadores
emissor comum
Transistores BJT
![Page 20: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/20.jpg)
BJT – Polarização de amplificadores base comum
Neste tipo de configuração a necessidade de mudança de transistores, por exemplo, o 2N3904, que pode ter ganho entre 130-200, pode acarretar mudanças significativas na amplificação do sinal.
Observe que a tensão de saída depende diretamente de (ganho do transistor). O transistor pode ir da região ativa para a de saturação.
http://www.eng.fsu.edu/~ejaz/EEL3300L/lab8.pdf
Tensão de saída em função da tensão de entrada. Vout muda linearmente com a mudança de Vin, desde que os outros parâmetros são constantes.
![Page 21: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/21.jpg)
Transistor – Ponto de operação (região ativa)
10 V 10 V
Considere VBE = 0,7V ; = 100
IB = (10-0,7)V/300K= 31A
IC = . IB => IC = 3,1 mA
VCE = 10-IC.RC => VCE = 10-3,1= 6,9 V
RB = 300K
6,9
3,1
![Page 22: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/22.jpg)
Transistor - região ativa
Operação em Região ativa
Laboratório
![Page 23: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/23.jpg)
Se um sinal senoidal de amplitude 10A é aplicado à base com o transistor neste ponto de operação:IB + IB = 10 A + 5 cos(t)
Se IB varia, VBE também varia e conseqüentemente IC e VCE. Assim, com valor central no ponto de operação:IC + CE = 1.0 + 1.5 cos(t)VCE + VCE = 5.0 – 2.5 cos(t)
5 7.52.5
10 5
15
No ponto de operação:IB = 10 AIC = 1 mAVCE = 5 V
IB = 10 A + 5 A
IB = 10 A - 5 A
Laboratório
![Page 24: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/24.jpg)
Polarização – (fonte de tensão comum)
O ponto de operação do circuito (ponto Q) pode ser calculado a partirdo cálculo de RB, RC, VCC e ganho .VCE depende de diretamente.
![Page 25: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/25.jpg)
Exemplo - Laboratório
Calcular no circuito abaixo os valores de RC, RB, considerando = 100, VCC = 15 V, de forma que no ponto de polarização (Q), IC = 25 mA e VCE = 7.5 V.
Considerando os resultados obtidos acima, qual será o novo ponto Q quando = 200.
![Page 26: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/26.jpg)
BJT – Polarização de amplificadores emissor comum
Se introduzimos assim, um resistor no emissor, de valor elevado, em relação ao da base, a mudança de Bf() pode ser quase imperceptível.
Tensão de entrada
Corrente de emissor
Corrente de coletor
com
considerandotemos que:
Assim, Vout pode ser dado por:
![Page 27: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/27.jpg)
BJT – Polarização com divisor de tensão
Equivalente Thevenin
Encontrar VBB e RBB
![Page 28: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/28.jpg)
VBB
Resistência equivalente
Considerando: IE IC IB
IB deve ser pequena para não afetar a polarização
Tensão na base
IB
![Page 29: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/29.jpg)
Polarização com realimentação Em geral, devemos escolher um valor RB << RE para termos uma condição de
realimentação efetiva, ou seja, fazer com que a corrente do coletor, e conseqüentemente VCE, independam (muito) do ganho do transistor, assim:
=>
Observe que VCE independe do ganho
=>
![Page 30: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/30.jpg)
Polarização com realimentação
Cálculo do valor para VE: Observe que VBE pode variar (0.6 a 0.8 V) para o silício,
principalmente com o aumento da temperatura. Assim para que esta oscilação VBE interfira no circuito de
polarização, devemos fazer com que a tensão no emissor seja imune a está variação. Assim, se considerarmos a variação de 0.1 V, teríamos:
Se VBE oscila em torno e 0.1 V, VE = IE.RE >> 0.1 V or VE > 10*0.1 = 1V
![Page 31: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/31.jpg)
Polarização
Se ou temos:
BE
I1 = IC+IB , como IC>>IB
I1 IC
Desde que IC é independente de o ponto de operação é estável.
Cálculo de VCE (verificação do ponto de operação)
BE BE
![Page 32: Eletrônica Aula 04 CIN-UPPE Transistores Figura do primeiro transistor de germânio – John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories](https://reader035.vdocuments.us/reader035/viewer/2022070508/5706386c1a28abb823905809/html5/thumbnails/32.jpg)
Laboratório Projetar um circuito estável, com realimentação, com um ponto Q de IC = 2.5mA e VCE = 7.5V. Considere entre 50 e 200. Considere que o ponto Q se localiza no meio da curva da região ativa e que VCC = 2*VCE
Para:– na configuração realimentação simples via emissor;– na configuração realimentação divisor de tensão na base;– na configuração realimentação coletor-base.
7.5
2.5