TBJ

DCE 15 Antônio Padilha L. Bo

TRANSISTORES BIPOLARES DE JUNÇÃO

Primeiro modelo e análise CC


TEMA DA AULA

• Relembrando..

– Transistores

– Transistores Bipolares de Junção

– Modelo simples para um TBJ em modo ativo

• Analisando circuitos CC básicos com um TBJ

– Curvas características

– Exemplos


TRANSISTORES

• Aplicações

– É o componente fundamental de uma fonte controlada, que é o elemento básico da eletrônica analógica

– É o componente fundamental de uma chave lógica, que é o elemento básico da eletrônica digital

• Tipos principais

– Transistores Bipolares de Junção (TBJ) e Transistores de Efeito de Campo MOS (MOSFET)

– MOSFETs são os dispositivos mais utilizados atualmente

– MOSFET Vs. TBJ

• TBJ é um dispositivo bipolar, enquanto o MOSFET é unipolar

• O MOSFET fornece maior impedância de entrada e propicia menor consumo de energia

• O TBJ é mais indicado para operações em alta frequência e quando altas correntes estão envolvidas. Além disso, é muitas vezes preferido quando são utilizados componentes discretos, tendo em vista grande quantidade de componentes disponíveis


RELEMBRANDO..

• Transistor Bipolar de Junção

– É um dispositivo semicondutor de 3 terminais composto por 2 junções PN, em que a corrente em um terminal controla a corrente nos outros terminais

– As 3 regiões que o compõem são chamadas de emissor, base e coletor

– Tipo npn ou pnp

• As diferenças são os papéis dos elétrons e lacunas, as polaridades das tensões de polarização e os sentidos das correntes.


RELEMBRANDO..

• Modelo simples para um TBJ em modo ativo

– Considerando que JEB está diretamente polarizada e que JCB está reversamente polarizada, podemos assumir o seguinte modelo simplificado

• O ganho de corrente de emissor comum, β, cujo valor normalmente varia entre 20-200, é dado por

• A corrente do emissor, IE, é dada por

• Assim, define,se também

• em que


Analisando circuitos CC básicos com um TBJ

• Considere o seguinte circuito com um transistor npn

– Repare que num circuito real em geral não há essas baterias ou fontes variáveis, como representado na figura

– Em geral, temos apenas fontes constantes de tensão, a partir das quais pode-se obter tais tensões

• Muitas vezes VCC é obtido diretamente dessa fonte de tensão constante,

enquanto que VBB é obtido por meio de um divisor de tensão



• As respectivas tensões e correntes são calculadas da seguinte forma

– Como está polarizado diretamente

– Assim, pode-se calcular

– e consequentemente

– visto que



• Exemplo: npn

– Considerando β = 150, calcule

• IB, IE, IC

• VBE , VCB , VCE

– Solução

● Como JEB está polarizada diretamente, o valor de VBE é conhecido é pode-se calcular as seguintes correntes



• Exemplo: npn

– Considerando β = 150, calcule

• IB, IE, IC

• VBE , VCB , VCE

– Solução● As tensões respectivas são calculadas da seguinte forma

● Simulações



• Curvas características



• Curvas características



• Exemplo: saturação

– Este transistor está saturado? Considere que VCE(sat) é 0,2 V

– Solução

• Primeiro, calculamos a corrente de saturação



• Exemplo: saturação

– Este transistor está saturado? Considere que VCE(sat) é 0,2 V

– Solução

• Agora, podemos calcular IB e a corrente IC correspondente

• Assim, verificamos que o transistor está saturado



• Exemplo: TBJ como amplificador

– O circuito abaixo pode ser utilizado como um amplificador



• Exemplo: TBJ como amplificador

– O ganho CA aproximado será dado por



• Exemplo: TBJ como chave

– O circuito abaixo pode ser utilizado como uma chave



• Exemplo: TBJ como chave

– Quando VBB = 0 , o transistor está em corte, e a saída que VCE = VCC

– Quando JEB está polarizado diretamente e há corrente na base suficientemente grande para produzir a máxima corrente no coletor o transistor está saturado

• A corrente mínima na base para garantir saturação será

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