TRANSISTORBIPOLAR

DE JUNÇÃO

Estrutura

símboloestrutura

esquemática

E

emissor

N+

N+

P-

B

base

C

coletor

TBJ NPN

E

C

B

estrutura esquemática símbolo

E

emissor

P+

P+

N-

B

base

C

coletor

TBJ PNP

E

C

B

Emissor e coletor: regiões fortemente dopadas do mesmo tipo

Base: região estreita e fracamente dopada do tipo contrário

estrutura real

E

C

B

E B C

Regimes de Operação

CORTE: junções E-B e B-C reversamente polarizadas

não há corrente significativa++

P PNE C

B

++

N NPE C

B

SATURAÇÃO: junções E-B e B-C diretamente polarizadas

O TBJ funciona como chave comutando entre os regimes de corte e saturação

++P PN

CE

B

++N NP

CE

B

REGIÃO ATIVA: junção E-B diretamente polarizada e junção B-C reversamente

polarizada

O TBJ funciona como amplificador ou fonte de corrente na região ativa

++N NP

E C

B

++P PN

CE

B

Região Ativa

++

P+ P+N-

E C

B

Junção B-Creversamente

polarizada

Junção E-Bdiretamente polarizada

IE

IB

IC

IE = IC + IB

Corrente de emissor

C

++

P+ P+N-E

B

IE

IB

IC

ILE

IEE

ILE – corrente de lacunas em difusão do emissor para a baseIEE – corrente de elétrons em difusão da base

para o emissor

IEE << ILE

LEEELEE IIII

Corrente de coletor

C

++

P+ P+N-E

B

IE

IB

IC

ILE IE

IEE

IC0 – corrente de saturação reversa da junção B-CIE – fração da corrente de emissor que alcança o coletor

= 0,900 a 0,995

0CEC III

IC0

P+ P+N-++

++

++

++

++

++

++

++

++

++

--

--

----

--

--

----

------

++

campo elétrico da junção B-C

Corrente de base

IB = IEE - IC0 +IREC = (1-)IE - IC0

IREC – fração das lacunas do emissor que se recombinam com os elétrons da base

C

++

P+ P+N-E

B

IE

IB

IC

ILE IE

IEE IC0

corrente de recombinação

P+ P+

Junção B-CJunção E-B

N-

terminal

de baseIB

recombinação

lacuna

elétron

Modulação da Largura da Base

Efeito Early

Junção B-CJunção E-B

P+P+ N-

largura

efetiva

P+P+ N-

largura

efetiva

VBC2 > VBC1

VBC1

P+P+ N-

largura

efetiva

P+P+ N-

largura

efetiva

VBC2 > VBC1

VBC1

p

x

VBC1

VBC2

p

x

VBC1

VBC2

1CB2CB VV dxdp

dxdp

Módulo de VCB

Largura da região de transição

Largura efetiva da base

Recombinação na base

Fração IC IB

IE ≈ IEL = -qDLdp/dx

Ganhos de corrente para grandes sinais

0III

E

0CC

Ganho IC no corte

IE no corte

Definição de corte:

IE = 0

IC = IC0

IB = -IC0

Varia com: geometria

tecnologia

temperatura

ponto de polarização (VCB e IE)

0CB

0CCIIII

Ganho IC no corte

IB no corte

Depende das mesmas variáveis que

1I1I

E

E1

parcela de IE que alcança o coletor

parcela de IE que não alcança o coletor

0CB

0CCIIII

Ganho

depende das mesmas variáveis que

1I1I

E

E1

menor e próximo a 1

da ordem de centenas

Equações das correntes na região ativa

0C

VS

0C0CC

B

0CV

S0CV

0EC

V0EE

IeI

III

I

IeIIeII

eII

tEB

tEBtEB

tEB

Transistor PNP:

IE

ICIB

0C

VS

0C0CC

B

0CV

S0CV

0EC

V0EE

IeI

III

I

IeIIeII

eII

tBE

tBEtBE

tBE

Transistor NPN:

IE

ICIB

IC = IB + (+1) IC0 IC = IB

Modelo de Ebers-Moll para Grandes Sinais

Transistor PNP:

(válido para todos os regimes)

IE

ICIB

IE

IC

IBIDE

RIDC

IDC

IDE

C

E

B

IE0 RIC0

Transistor PNP:

IE

IC

IBIDE

RIDC

IDC

IDE

C

E

B

1eI1eII tCBtEB V0C

V0EC

1eI1eII tCBtEB V0CR

V0EE

1eII

1eII

tCB

tEB

V0CDC

V0EDE

Transistor NPN:

IE

ICIB

IE

IC

IBIDE

RIDC

IDC

IDE

C

E

B

Transistor NPN:

1eI1eII tBCtBE V0C

V0EC

1eI1eII tBCtBE V0CR

V0EE

1eII

1eII

tBCV0CDC

tBEV0EDE

IE

IC

IBIDE

RIDC

IDC

IDE

C

E

B

Características do TBJ

+ VEB - - VCB +

comum

entrada saída

Configuração BASE COMUM

P PN

+ VEB - - VCB +

IE IC

comum

entrada saídaN NP

IE IC

Entrada: emissor

Saída: coletor

Referência: base

a) Características de entrada em BASE COMUM

VCB1

VCB2

VCB3IE

VEB (PNP)

VBE (NPN)

1CB2CB3CB VVV

Efeito Early:

dependência de IE com VCB

Corte (IE = 0)

b) Características de saída em BASE COMUM

Região ativa: IE/VCB ≠ 0 Efeito Early

Saturação

Região ativa: IC = IE + IC0

IC

VBC (PNP)

VCB (NPN)

1E2E3E III

IE3

IE2

IE1

IE = 0IC0

corte

IE3

IE2

IE1

Configuração EMISSOR COMUM

saída

Entrada: base

Saída: coletor

Referência: emissor

P

P

N

+

VBE

-

IB

IC

comum

entrada

+

VCE

-N

N

P+

VBE

-

IB

IC

comum

entrada

+

VCE

-

saída

a) Características de entrada em EMISSOR COMUM

VCE3

VCE2

VCE1IB

VEB (PNP)

VBE (NPN)

1CE2CE3CE VVV

Efeito Early:

dependência de IB com VCE

b) Características de saída em EMISSOR COMUM

Saturação

Região ativa: IC = IB + (+1)IC0 IC

VEC (PNP)

VCE (NPN)

1B2B3B III

IB3

IB2

IB1

IB = -IC0

Região ativa: IC/VCE ≠ 0 Efeito Early

corte

CESATV

Configuração COLETOR COMUM

saída

Entrada: base

Saída: emissor

Referência: coletor

P

P

N

+

VBC

-

IB

IE

comum

entrada

+

VEC

-N

N

P+

VBC

-

IB

IE

comum

entrada

+

VEC

-

saída

a) Características de entrada em COLETOR COMUM

VEC3

VEC1

IB

VBC (PNP)

VCB (NPN)

VEC2

1EC2EC3EC VVV

b) Características de saída em COLETOR COMUM

Saturação

Região ativa: IE = IC = IB + (+1)IC0] IE

VEC (PNP)

VCE (NPN)

1B2B3B III

IB3

IB2

IB1

IB = -IC0

corte: IE = 0ECSATV

Limites de Operação

VEC (PNP)

VCE (NPN)

IC

Pmáx

VECmáx

VCEmáx

ICmáx

avalanche ou“punch-through”