Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte II Jadsonlee

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Transistor Bipolar de Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte IIJunção TBJ – Parte II

Jadsonlee da Silva Sá

[email protected]/~jadsonlee.sa


Características do TBJCaracterísticas do TBJ

Característica iC-vBE TBJ NPN.

As características iE-vBE e iB-vBE são idênticas, mas com fatores de escalas diferentes, IS/α (iE) e IS/β (iB).

BE

T

vV

C Si I e Idêntica a do diodo, exceto que temos n = 1.


Características do TBJCaracterísticas do TBJ A tensão na junção EB diminui cerca de 2 mV para cada 1 °C de aumento na temperatura, considerando que a corrente é constante.


Características Base ComumCaracterísticas Base Comum Forma de descrever a operação de um TBJ é traçar a curva iC-vCB para vários valores de corrente iE.

Podemos utilizar essa curva para verificar o modo saturação (JEB e JCB - direta). Retas não são

horizontais – iC depende um pouco de vC.


Efeito EarlyEfeito Early Vimos que na região ativa, iC depende levemente de vC.

Outra forma de perceber tal comportamento.Configuração

emissor comum

Característica emissor comum.

Para vCE baixos, vC-vB < - 0,4,

JCB fica diretam. polariz.

vCE = -VA (entre 50 e 100V) – Tensão de Early.

Para vBE, se vCE cresce, IS aumenta e iC aumenta proporcionalmente – Efeito Early.


Efeito EarlyEfeito Early A inclinação diferente de zero nas retas ic - vCE indica que a resistência de saída ro vista do coletor é finita.

Ao

C

Vr

I


Características Emissor-ComumCaracterísticas Emissor-Comum Forma alternativa de expressar as características EC do TBJ – Utilizar iB ao invés de vBE.

Para grandes sinaisCQFE cc

BQ

Ih

I Para pequenos sinaisC

fe caB

ih

i


Características Emissor-ComumCaracterísticas Emissor-Comum

Dependência de β com o nível de corrente de operação e com a temperatura.


TBJ - Amplificador e ChaveTBJ - Amplificador e Chave

Principais áreas de aplicação do TBJ:

Amplificador de sinais;

Chave em circuitos digitais.

Amplificador.

No modo ativo, o TBJ funciona como uma fonte de corrente controlada por tensão.

O aumento de vBE resulta no aumento de iC.

Como amplificar tensão?


TBJ - Amplificador e ChaveTBJ - Amplificador e Chave

Como obter amplificação linear, visto que a relação entre iC e vBE é não linear?

Polarizar o TBJ em uma tensão VBE e uma corrente IC.

Superpor o sinal a ser amplificado sobre VBE.

Se tal sinal for suficientemente pequeno, o TBJ operará em um segmento estreito e linear da curva iC-vBE.

A variação de iC resultará em uma variação linear do sinal a ser amplificado.


TBJ - AmplificadorTBJ - Amplificador

Amplificador - Emissor Comum.

I BE BE bev v V v O CE CE cev v V v

- Determinar VC.

- Converter corrente em tensão.- Polarizar o TBJ.

- Fornecer a potência do amplificador.




O CE CC C Cv v V R i

i

T

V

VO CC C Sv V R I e

0,1 a 0,2 V

CC CEsatC Csat

C

V Vi cte I

R

RCEsat é baixa – Chave fechada

TBJ em corte – Chave aberta.




O ganho de tensão do amplificador Av é dado por,

O amplificador é do tipo inversor – o sinal de saída está defasado em 180 graus com relação a entrada.

I BE

Ov

I v V

dvA

dv

VBE

VTO CC C Sv V R I e

1 VBEVT C C RC

v C ST T T

R I VA R I e

V V V

RC CC CEV V V




Como maximizar o ganho de tensão?

Aumentar o máximo possível a queda de tensão em RC Significa diminuir ao máximo VCE.

Problema O ponto Q ficaria próximo do fim da região ativa – transistor poderá entrar na região de saturação e o pico negativo do sinal poderá ser ceifado.

Ganho teórico máximo.

maxCC CEsat CC

vT T

V V VA

V V



Exemplo: considere um circuito EC utilizando um TBJ com IS = 10-15 A, RC = 6,8 KΩ e VCC = 10 V.

10 3,21

6,8CC CE

CC

V VI mA

R

1. Determine VBE de polarização necessária para que o TBJ opere em VCE = 3,2 V. Qual é o valor correspondente de IC?

3 150.02510 10

690,8

BE BE

T

V VVC S

BE

I I e e

V mV




10 3,2272

0,025CC CE

vT

V V VA VV

2. Determine o ganho de tensão Av no ponto de polarização. Se um sinal de entrada senoidal com amplitude de pico de 5 mV for superposto a VBE, encontre a amplitude do sinal senoidal.

* 272*0,005 1,36 O IV Av V V




10 0,31,617

6,8CC CE

CC

V Vi mA

R

3. Determine o incremento positivo em vBE (acima de VBE) que conduz o TBJ para o limiar da saturação, em que vCE = 0,3 V, ou seja, quanto vBE deverá aumentar para vCE = 0,3 V.

1,617ln 12

1BE Tv V mV

IC no ponto de polarização é 1 mA. Quanto vBE deve aumentar para que IC seja 1,617 mA?




10 9,90,0147

6,8CC CE

CC

V Vi mA

R

4. Determine o incremento negativo em vBE que conduz o TBJ para 1% do corte, ou seja, para vO = 0,99VCC.

0,0147ln 105,5

1BE Tv V mV

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