Transistor Bipolar de Juncao

Prof. Carlos Fernando Teodosio Soares

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

ESCOLA POLITECNICA

Departamento de Engenharia Eletronica e de Computacao

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 1/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

O Transistor Bipolar de Juncao

No dia 23 de dezembro de 1947, nos Laboratorios Bell, os fısicos Walter H. Brattain,John Bardeen e William Schockley demonstraram pela primeira vez a capacidade deamplificacao do transistor bipolar de juncao. Tal dispositivo se tornou o substitutodas valvulas que eram empregadas em circuitos eletronicos desde 1904.

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Construcao Fısica do Transistor Bipolar

Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:

Figura: Transistor NPN Figura: Transistor PNP

Os terminais do transistor bipolar sao denominados:

Emissor (E)

Base (B)

Coletor (C )

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Construcao Fısica do Transistor Bipolar

Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:

Figura: Transistor NPN

Figura: Transistor PNP

Os terminais do transistor bipolar sao denominados:

Emissor (E)

Base (B)

Coletor (C )

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Construcao Fısica do Transistor Bipolar

Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:

Figura: Transistor NPN Figura: Transistor PNP

Os terminais do transistor bipolar sao denominados:

Emissor (E)

Base (B)

Coletor (C )

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Construcao Fısica do Transistor Bipolar

Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:

Figura: Transistor NPN Figura: Transistor PNP

Os terminais do transistor bipolar sao denominados:

Emissor (E)

Base (B)

Coletor (C )

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modos de Operacao do Transistor Bipolar

Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:

CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modos de Operacao do Transistor Bipolar

Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:

CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modos de Operacao do Transistor Bipolar

Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:

CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modos de Operacao do Transistor Bipolar

Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:

CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modos de Operacao do Transistor Bipolar

Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:

CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

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Modo de Corte

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VEB VCB

Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0

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Modo de Corte

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VEB VCB

Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0

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Modo Ativo

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VBE VCB

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Modo Ativo

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VBE VCB

x

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Modo Ativo

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VBE VCB

x

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Modo Ativo

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VBE VCB

IB

ICIE

x

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC + IB = IE

Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IB =

(1

α− 1

)IC

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC + IB = IE

Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.

Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IB =

(1

α− 1

)IC

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC + IB = IE

Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IB =

(1

α− 1

)IC

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC + IB = IE

Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IB =

(1

α− 1

)IC

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

IB =1− αα

· IC

IC =α

1− α · IB

Entao, definindo o parametro β como:

β =α

1− α

Pode-se reescrever:

IC = β IB

Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

IB =1− αα

· IC

IC =α

1− α · IB

Entao, definindo o parametro β como:

β =α

1− α

Pode-se reescrever:

IC = β IB

Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

IB =1− αα

· IC

IC =α

1− α · IB

Entao, definindo o parametro β como:

β =α

1− α

Pode-se reescrever:

IC = β IB

Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

IB =1− αα

· IC

IC =α

1− α · IB

Entao, definindo o parametro β como:

β =α

1− α

Pode-se reescrever:

IC = β IB

Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.

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Modo Ativo

Observacao

Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.

O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:

β1 =α1

1− α1=

0, 991

1− 0, 991= 110

β2 =α2

1− α2=

0, 998

1− 0, 998= 499

Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.

Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.

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Modo Ativo

Observacao

Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.

O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:

β1 =α1

1− α1=

0, 991

1− 0, 991= 110

β2 =α2

1− α2=

0, 998

1− 0, 998= 499

Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.

Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.

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Modo Ativo

Observacao

Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.

O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:

β1 =α1

1− α1=

0, 991

1− 0, 991= 110

β2 =α2

1− α2=

0, 998

1− 0, 998= 499

Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.

Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.

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Modo Ativo

Observacao

Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.

O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:

β1 =α1

1− α1=

0, 991

1− 0, 991= 110

β2 =α2

1− α2=

0, 998

1− 0, 998= 499

Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.

Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.

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Observacao

Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.

O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:

β1 =α1

1− α1=

0, 991

1− 0, 991= 110

β2 =α2

1− α2=

0, 998

1− 0, 998= 499

Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.

Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.

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Observacao

Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.

O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:

β1 =α1

1− α1=

0, 991

1− 0, 991= 110

β2 =α2

1− α2=

0, 998

1− 0, 998= 499

Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.

Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.

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Modo Ativo

Exemplos

Valores do parametro β para diferentes transistores comerciais:

BC546 — 110 ≤ β ≤ 800

BD135 — 25 ≤ β ≤ 250

BF494 — 67 ≤ β ≤ 220

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

Como a corrente de coletor e proporcionala corrente na JBE, entao:

IC = IS ·(

eVBE /vT − 1),

onde a tensao termica e dada por:

vT =kT

q≈ 25 mV.

Como VBE ≈ 0, 6 V em um transistor desilıcio, entao:

eVBE /vT = e0,6/0,025 = 2, 649 · 1010 � 1

Entao, podemos utilizar a seguinteaproximacao:

IC∼= IS · eVBE /vT

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

Como a corrente de coletor e proporcionala corrente na JBE, entao:

IC = IS ·(

eVBE /vT − 1),

onde a tensao termica e dada por:

vT =kT

q≈ 25 mV.

Como VBE ≈ 0, 6 V em um transistor desilıcio, entao:

eVBE /vT = e0,6/0,025 = 2, 649 · 1010 � 1

Entao, podemos utilizar a seguinteaproximacao:

IC∼= IS · eVBE /vT

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Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:

VBE VCB

IB

ICIE

x

Como a corrente de coletor e proporcionala corrente na JBE, entao:

IC = IS ·(

eVBE /vT − 1),

onde a tensao termica e dada por:

vT =kT

q≈ 25 mV.

Como VBE ≈ 0, 6 V em um transistor desilıcio, entao:

eVBE /vT = e0,6/0,025 = 2, 649 · 1010 � 1

Entao, podemos utilizar a seguinteaproximacao:

IC∼= IS · eVBE /vT

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Modo Ativo

Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:

IC = IS · eVBE /vT

IB =IC

β=

IS

β· eVBE /vT

IE =IC

α=

IS

α· eVBE /vT

Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:

β =α

1− α e α =β

β + 1

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Modo Ativo

Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:

IC = IS · eVBE /vT

IB =IC

β=

IS

β· eVBE /vT

IE =IC

α=

IS

α· eVBE /vT

Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:

β =α

1− α e α =β

β + 1

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Modo Ativo

Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:

IC = IS · eVBE /vT

IB =IC

β=

IS

β· eVBE /vT

IE =IC

α=

IS

α· eVBE /vT

Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:

β =α

1− α e α =β

β + 1

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Modo Ativo

Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:

IC = IS · eVBE /vT

IB =IC

β=

IS

β· eVBE /vT

IE =IC

α=

IS

α· eVBE /vT

Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:

β =α

1− α e α =β

β + 1

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Modo Ativo

Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:

IC = IS · eVBE /vT

IB =IC

β=

IS

β· eVBE /vT

IE =IC

α=

IS

α· eVBE /vT

Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:

β =α

1− α e α =β

β + 1

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Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

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Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo

IB

B C

E

IBIS

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo

IB

B C

E

IBIS

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IE

IE IS

B

C

E

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo

IB

B C

E

IBIS

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IE

IE IS

B

C

E

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo Ativo Reverso

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VBC

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Modo Ativo Reverso

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VBC

x

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo Ativo Reverso

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VBC

IB

ICIE

x

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE + IB = IC

Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:

IE = αR IC

Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =αR

1− αRIB = βR IB

Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.

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Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE + IB = IC

Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:

IE = αR IC

Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.

Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =αR

1− αRIB = βR IB

Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE + IB = IC

Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:

IE = αR IC

Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =αR

1− αRIB = βR IB

Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE + IB = IC

Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:

IE = αR IC

Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =αR

1− αRIB = βR IB

Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE + IB = IC

Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:

IE = αR IC

Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =αR

1− αRIB = βR IB

Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo Reverso

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo Reverso

IB

B

C

E

IB

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

R

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 16/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo Reverso

IB

B

C

E

IB

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IC

IC

B

C

E

R

R

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 16/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VBC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VBC

x

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VBC

x

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VBC

x

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VBC

IB

ICIE

x

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IE

IE IS

B

C

E

Transistor noModo Ativo

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IE

IE IS

B

C

E

B

C

E

IC

IC

R

Transistor noModo Ativo

Transistor no ModoAtivo Reverso

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao

B

C

E

IC

IE

IB

B

C

E

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

Modelo de Ebers-Moll

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll

O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

As correntes nos diodos sao dadas por:

IDC = ISC · eVBC /vT

IDE = ISE · eVBE /vT

Ebers e Moll provaram que:

α ISE = αR ISC = IS

Assim, podemos reescrever:

IDC =IS

αR· eVBC /vT

IDE =IS

α· eVBE /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll

O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

As correntes nos diodos sao dadas por:

IDC = ISC · eVBC /vT

IDE = ISE · eVBE /vT

Ebers e Moll provaram que:

α ISE = αR ISC = IS

Assim, podemos reescrever:

IDC =IS

αR· eVBC /vT

IDE =IS

α· eVBE /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll

O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

As correntes nos diodos sao dadas por:

IDC = ISC · eVBC /vT

IDE = ISE · eVBE /vT

Ebers e Moll provaram que:

α ISE = αR ISC = IS

Assim, podemos reescrever:

IDC =IS

αR· eVBC /vT

IDE =IS

α· eVBE /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll

O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

As correntes nos diodos sao dadas por:

IDC = ISC · eVBC /vT

IDE = ISE · eVBE /vT

Ebers e Moll provaram que:

α ISE = αR ISC = IS

Assim, podemos reescrever:

IDC =IS

αR· eVBC /vT

IDE =IS

α· eVBE /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll

O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.

IDC

IDER IDC

B

C

E

IS

IS

RIDE

As correntes nos diodos sao dadas por:

IDC = ISC · eVBC /vT

IDE = ISE · eVBE /vT

Ebers e Moll provaram que:

α ISE = αR ISC = IS

Assim, podemos reescrever:

IDC =IS

αR· eVBC /vT

IDE =IS

α· eVBE /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

IC

IE

IB

IS

IS

R

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

IC

IE

IB

IS

IS

R

A corrente de coletor e dada por:

IC = αIDE − IDC

= α · IS

α· eVBE /vT − IS

αR· eVBC /vT

= IS · eVBE /vT − IS

αR· eVBC /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

IC

IE

IB

IS

IS

R

Ja a corrente de emissor, e dada por:

IE = IDE − αRIDC

=IS

α· eVBE /vT − αR ·

IS

αR· eVBC /vT

=IS

α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

IC

IE

IB

IS

IS

R

Por fim, a corrente de base e dada por:

IB = (1− α)IDE + (1− αR)IDC

=1− αα

· IS · eVBE /vT +1− αR

αR· IS · eVBC /vT

=IS

β· eVBE /vT +

IS

βR· eVBC /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

Resumindo: IC = IS · eVBE /vT − IS

αR· eVBC /vT

IB =IS

β· eVBE /vT +

IS

βR· eVBC /vT

IE =IS

α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 21/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

Resumindo: IC = IS · eVBE /vT − IS

αR· eVBC /vT

IB =IS

β· eVBE /vT +

IS

βR· eVBC /vT

IE =IS

α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT

Observacao 1

A partir dos resultados acima, nota-se que a Lei das Correntes de Kirchhoff continuavalida para o transistor bipolar:

IC + IB =

(IS +

IS

β

)· eVBE /vT +

(IS

βR− IS

αR

)· eVBC /vT

=

(β + 1

βIS

)· eVBE /vT +

(1

βR− βR + 1

βR

)· IS · eVBC /vT

=IS

α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT = IE

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 21/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao

Resumindo: IC = IS · eVBE /vT − IS

αR· eVBC /vT

IB =IS

β· eVBE /vT +

IS

βR· eVBC /vT

IE =IS

α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT

Observacao 2

Multiplicando IB por β:

βIB = β ·[

IS

β· eVBE /vT +

IS

βR· eVBC /vT

]= IS · eVBE /vT +

β

βR· IS · eVBC /vT

Consequentemente, verifica-se que βIB > IC no modo de saturacao. Portanto,operando no modo ativo, obtem-se o maior ganho de corrente que se pode conseguircom um transistor bipolar.

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 21/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor em Corte

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCB

VEB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 22/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Transistor em Corte

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCB

VEB

0

B

C

E

VCB

VEB

0

0

0

Portanto:IC = IB = IE = 0

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 22/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCB

VBE

IS

IS

R

Portanto:IE =

IS

α· eVBE /vT

IC = α IE = IS · eVBE /vT

IB = IE − IC =IC

α− IC =

IC

β

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 23/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCB

VBE

0

B

C

E

VCB

0

VBE

IDE

IDEIS

IS

R

IS

Portanto:IE =

IS

α· eVBE /vT

IC = α IE = IS · eVBE /vT

IB = IE − IC =IC

α− IC =

IC

β

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 23/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo Reverso

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VBC

VEB

IS

IS

R

Portanto:IC =

IS

αR· eVBC /vT

IE = αR IC = IS · eVBC /vT

IB = IC − IE =IE

αR− IE =

IE

βR

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 24/46

Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica

Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo Reverso

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

0

B

C

E

0

IS

IS

R

VBC

VEB

VBC

VEB

ISR

IDC

R IDC

Portanto:IC =

IS

αR· eVBC /vT

IE = αR IC = IS · eVBC /vT

IB = IC − IE =IE

αR− IE =

IE

βR

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 24/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Curvas Caracterısticas IC ×VBE

VCE

IC

VBE

Corrente de Coletor

IC = IS · eVBE /vT

A corrente de saturacao reversa IS

aumenta com a temperatura

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

VBE

IS

IS

R

IC

VBE

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 25/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Curvas Caracterısticas IC ×VBE

VCE

IC

VBE

Corrente de Coletor

IC = IS · eVBE /vT

A corrente de saturacao reversa IS

aumenta com a temperatura

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

VBE

IS

IS

R

0,4 0,5 0,6 0,7

IC

VBE

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 25/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Curvas Caracterısticas IC ×VBE

VCE

IC

VBE

Corrente de Coletor

IC = IS · eVBE /vT

A corrente de saturacao reversa IS

aumenta com a temperatura

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

VBE

IS

IS

R

0,4 0,5 0,6 0,7

IC

VBE

TTTTTT

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 25/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = ?

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCBIS

IS

R

IE

IC

VCB

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = α IE

A corrente de coletor permanececonstante, independentemente de VCB .

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCBIS

IS

R

IE

0 1 2 3

IC

VCB

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = α IE

A corrente de coletor permanececonstante, independentemente de VCB .

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCBIS

IS

R

IE

0 1 2 3

IC

VCB

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = α IE

A corrente de coletor permanececonstante, independentemente de VCB .

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCBIS

IS

R

IE

0 1 2 3

IC

VCB

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = α IDE −IS

αR· eVBC /vT

A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBC .

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VBCIS

IS

R

IE

0 1 2 3

IC

VCB

IC

IDC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = α IDE −IS

αR· eVBC /vT

A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBC .

0 1 2 3

IC

VCB

- 0,4

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VBCIS

IS

R

IE

IC

IDC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB

IE VCB

ICCorrente de Coletor

IC = α IDE −IS

αR· eVBC /vT

A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBC .

0 1 2 3

IC

VCB

I E

- 0,4

I E

I E

I E

I E

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

IS

IS

R

IE

IC

IDC

VCB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = ?

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

IC

IB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = β IB

A corrente de coletor permanece quaseindependente de VCE .

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

IC

IB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = β IB

A corrente de coletor permanece quaseindependente de VCE .

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

IC

IB

0

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = β IB

A corrente de coletor permanece quaseindependente de VCE .

0

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2

IC

IB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = α IDE −IS

αR· eVBC /vT

A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBE .

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2

IC

IB

IDC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = α IDE −IS

αR· eVBC /vT

A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBE .

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2

IC

IB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE

IB

VCE

ICCorrente de Coletor

IC = α IDE −IS

αR· eVBC /vT

A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBE .

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

VCE

IS

IS

R

IC

VCE

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2

IC

IB

IB

IB

IB

IB

IB

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

Podemos notar que as curvas caracterısticas IC ×VCE nao sao perfeitamenteconstantes quando o transistor opera em modo ativo, mas apresentam um ligeiroincremento na corrente de coletor IC com o aumento da tensao VCE :

IC

VCE

IB

IB

IB

IB

IB

Este aumento na corrente de coletor e conhecido como Efeito Early, em homenagem aJames M. Early, e contraria a previsao do modelo de Ebers-Moll de que a corrente decoletor independe da tensao VCE quando o transistor esta operando no modo ativo.

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 28/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

Podemos notar que as curvas caracterısticas IC ×VCE nao sao perfeitamenteconstantes quando o transistor opera em modo ativo, mas apresentam um ligeiroincremento na corrente de coletor IC com o aumento da tensao VCE :

IC

VCE

IB

IB

IB

IB

IB

Este aumento na corrente de coletor e conhecido como Efeito Early, em homenagem aJames M. Early, e contraria a previsao do modelo de Ebers-Moll de que a corrente decoletor independe da tensao VCE quando o transistor esta operando no modo ativo.

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 28/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

O Efeito Early tambem e conhecido como Efeito de Modulacao da Largura da Base,em virtude da sua origem fısica:

VBE VCB

x

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 29/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

O Efeito Early tambem e conhecido como Efeito de Modulacao da Largura da Base,em virtude da sua origem fısica:

VBE VCB

x

IC

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 29/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.

IC

VCE

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.

IC

VCEVA

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.

IC

VCEVA

Para levar em conta o Efeito Early, a equacao que descreve a corrente de coletor emum transistor no modo ativo deve ser modificada:

IC = IS · eVBE /vT

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46

Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor

Efeito Early

James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.

IC

VCEVA

Para levar em conta o Efeito Early, a equacao que descreve a corrente de coletor emum transistor no modo ativo deve ser modificada:

IC = IS · eVBE /vT

(1 +

VCE

VA

)

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46

Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados

Modelos Simplificados para o Transistor Bipolar

O Modelo de Ebers-Moll consegue descrever adequadamente o comportamento dotransistor em todos os modos de operacao:

IDC

IDER IDC

B

C

E

IS

IS

RIDE

Entretanto, este modelo e complexodemais para a realizacao de calculosmanuais e projetos.

Ha a necessidade de se obter modelossimplificados para descrever ocomportamento fısico do transistor bipolarnos modos de operacao de maior interessepratico: corte, ativo e saturacao.

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 31/46

Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados

Modelo Simplificado para o Modo Ativo

0

B

C

E

VCB

0

VBE

IDE

IDE

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 32/46

Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados

Modelo Simplificado para o Modo Ativo

0

B

C

E

VCB

0

VBE

IDE

IDE

IB

B C

E

IB

B

E

IE

IE

Modelo emEmissor Comum

Modelo em BaseComum

C

= 0,6 VVBE

= 0,6 VVBE

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 32/46

Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados

Modelo Simplificado para o Modo de Saturacao

B

C

E

VBC

VBE

IDE

IDEIDC

IDCR

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 33/46

Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados

Modelo Simplificado para o Modo de Saturacao

B

C

E

VBC

VBE

IDE

IDE

B C

E

B

E

Modelo emEmissor Comum

Modelo em BaseComum

C

= 0,6 VVBE

= 0,6 VVBE

IDC

IDCR

= 0,2 VVCE

= 0,4 VVBC

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

O Transistor Bipolar PNP

A construcao fısica do transistor bipolar PNP e exatamente oposta a do NPN, vistoate aqui:

Os modos de operacao deste transistor sao definidos exatamente da mesma maneiraque foram para o transistor NPN. Como os tipos dos semicondutores no transistorPNP estao invertidos em relacao ao NPN, entao as polaridades e os sentidos dascorrentes no transistor PNP serao tambem invertidas em relacao ao NPN.

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo de Corte

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VBE VBC

Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo de Corte

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VBE VBC

Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VEB VBC

x

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada

VEB VBC

IB

ICIE

x

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE = IC + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IC =

(α

1− α

)IB = β IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE = IC + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IC =

(α

1− α

)IB = β IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE = IC + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IC =

(α

1− α

)IB = β IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:

VEB VBC

IB

ICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IE = IC + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:

IC = α IE

Substituindo, temos:

IC + IB =IC

α

IC =

(α

1− α

)IB = β IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo Reverso

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VCB

x

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo Reverso

Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VBE VCB

IBICIE

x

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:

VBE VCB

IBICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC = IE + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:

IE = αR IC

Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =

(αR

1− αR

)IB = βR IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:

VBE VCB

IBICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC = IE + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:

IE = αR IC

Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =

(αR

1− αR

)IB = βR IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:

VBE VCB

IBICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC = IE + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:

IE = αR IC

Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =

(αR

1− αR

)IB = βR IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo Ativo Reverso

Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:

VBE VCB

IBICIE

x

A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:

IC = IE + IB

Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:

IE = αR IC

Substituindo, temos:

IE + IB =IE

αR

IE =

(αR

1− αR

)IB = βR IB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VCB

x

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VCB

x

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 40/46

Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VCB

x

Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 40/46

Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modo de Saturacao

Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada

Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada

VEB VCB

IB

ICIE

x

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modelo de Ebers-Moll

O Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP e o inverso do modelo apresentadoanteriormente para o transistor NPN:

IDC

IDE

IDE

R IDC

B

C

E

B

C

E

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modelo Simplificado no Modo Ativo

A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste no modo ativo:

0

B

VBC

VEB

IDE

IDE

R IDC

C

E

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modelo Simplificado no Modo Ativo

A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste no modo ativo:

0

B

VBC

VEBB

E

IE

IE

Modelo emEmissor Comum

Modelo em BaseComum

C

= 0,6 VVEB

IDE

IDE

R IDC

C

E

IB

B

C

E

IB= 0,6 VVEB

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modelo Simplificado na Saturacao

A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste na saturacao:

B

VCB

VEB

IDE

IDE

R IDC

C

E

IDC

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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP

Modelo Simplificado na Saturacao

A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste na saturacao:

B

VCB

VEBB

E

Modelo emEmissor Comum

Modelo em BaseComum

C

= 0,6 VVEB

IDE

IDE

R IDC

C

E

B

C

E

= 0,6 VVEB

IDC

= 0,2 VVEC

= 0,4 VVCB

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar em Corte

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar em Corte

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

- JBE Reversamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar em Corte

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

- JBE Reversamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada

IC = 0

IB = 0

IE = 0

IC = 0

IB = 0

IE = 0

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar no Modo Ativo

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar no Modo Ativo

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

- JBE Diretamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar no Modo Ativo

Modelo emEmissor Comum

Modelo em BaseComum

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

- JBE Diretamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada

B

E

IE

IE

C

= 0,6 VVEB

IB

B

C

E

IB= 0,6 VVEB

IB

B C

E

IB

B

E

IE

IE

C

= 0,6 VVBE

= 0,6 VVBE

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar em Saturacao

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar em Saturacao

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

- JBE Diretamente Polarizada- JBC Diretamente Polarizada

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Transistor Bipolar de Juncao Resumo

Resumo: Transistor Bipolar em Saturacao

B

E

Modelo emEmissor Comum

Modelo em BaseComum

C

= 0,6 VVEB

B

C

E

= 0,6 VVEB = 0,2 VVEC

= 0,4 VVCB

B C

E

B

E

C

= 0,6 VVBE

= 0,6 VVBE

= 0,2 VVCE

= 0,4 VVBC

B B

C

CE

EIC

ICIE

IEIB IB

TransistorNPN

TransistorPNP

- JBE Diretamente Polarizada- JBC Diretamente Polarizada

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