Transistor

• Verificar o funcionamento de um transistor como chave e na região ativa.

• Medir o valor do beta a partir dos valores de IB e IC medidos

• Medir as correntes e tensões em um circuito de polarização por divisor de tensão na base.

Material Usado

1 Multímetro digital

1 Transistor BC 548

Resistores:12K/2K2/820/220

Cabinhos agulha/banana e banana/banana

Introdução Teórica

Transistor

A estrutura de um TR corresponde a dois diodos de junção PN, representados pelas fronteiras entre os terminais que constituem o transistor. Sabendo que um diodo opera em três regiões distintas que seriam de condução (polarização direta), corte (polarização

reversa) e ruptura (polarização reversa), apenas a última delas não pode ser adaptada ao transistor em questão.

Existem dois extremos que são regiões diferenciadas entre si pela quantidade de cargas negativas (elétrons), na configuração que define o transistor de junção. No meio há uma zona de equilíbrio entre cargas de naturezas opostas (+ e -) que seria a região de depleção após dopados emissor e coletor, aonde o primeiro terá elétrons em grande quantidade, sendo que o coletor receberá cargas provenientes do emissor. Na base que se localiza entre as regiões extremas que identificam o transistor, existem portadores de carga que irão transferir os elétrons entre uma região e outra.

Características Fundamentais (Transistor NPN)

A junção JEB (entre emissor e base) está polarizada diretamente o que reduz a região de depleção e passa a ser, portanto condutora;

Algumas cargas provenientes do emissor apenas irão ocupar pequenos espaços na região intermediária (base) em virtude de aspectos como dopagem e construção que proporciona uma menor excitação nesse meio;

Esses elétrons combinados a lacunas constituem a corrente que flui pela base a qual chamamos de IB;

A maior parte dos elétrons presentes na base é transportada para o coletor devido à energia acumulada nessa região, resultante da polarização de JEB, além da distribuição dessas cargas que favorece o deslocamento. O coletor possui tal nome porque sua função é captar os elétrons enviados pelo emissor;

Ocorre polarização reversa da junção JCB (entre coletor e base) criando campo elétrico que atrai as cargas no coletor;

Essas cargas constituem a corrente que percorre a região do coletor, sendo que ela é bem maior que a da base, ou seja, IC >> IB;

A base essencialmente controla o fluxo de portadores de cargas para deslocá-las entre emissor e coletor.

Polarização do Transistor

Base comum

Ganho de corrente (Gi) menor que a unidade, ganho de tensão (Gv) elevado, resistência de entrada (RIN) baixa e resistência de saída (ROUT) alta.

Figura 1: Circuito polarizado com base comum

Emissor Comum

Ganho de corrente (Gi) elevado, ganho de tensão (Gv) elevado, resistência de entrada (RIN) média e resistência de saída (ROUT) alta.

Figura 2: Circuito polarizado com emissor comum

Coletor Comum

Ganho de corrente (Gi) elevado, ganho de tensão (Gv) menor que ou igual a 1, resistência de entrada (RIN) muito elevada e resistência de saída (ROUT) muito baixa.

Figura 3: Circuito Polarizado com coletor comum

Zonas de Operação

Zona Ativa

Condições para operar nessa região:

Junção base-emissor diretamente polarizada → VBE > tensão limiar;

Junção base-coletor inversamente polarizada → 0 < VBC < VCC e

0 < VCE < VCC

Obs.: Tensão limiar é definida pelo material com que é feito o transistor, caso seja o silício, o valor dessa grandeza será de 0,6 V.

Corrente do coletor determinada pela expressão IC = βCC x IB, onde βCC é o ganho estático de corrente do transistor (relação entre as correntes que sai pelo coletor e que entra no emissor);

Amplificação de sinal da tensão (variável) com ganho da ordem de centenas.

Zonas de Corte e Saturação

Operando nas regiões de corte e saturação um transistor assume o comportamento de uma chave, ou seja, interruptor aberto ou fechado. Em eletrônica digital essas duas situações do dispositivo a que se assemelha equivalem respectivamente a valores lógicos do tipo 0 e 1 (falso ou verdadeiro).

Na zona de corte o transistor equivale a um interruptor aberto quando no coletor a corrente será nula. Logo a tensão entre coletor e emissor, equivale a tensão contínua aplicada sobre ele (VCE = VCC). Nesse caso IB ≅ 0.

Na zona de saturação o transistor corresponde a um interruptor fechado. Dessa forma a tensão entre coletor e emissor será praticamente nula (da ordem de 0,2 V para transistores de silício) e a corrente no coletor atinge seu valor máximo limitada apenas pela resistência associada ao mesmo. IC = VCC / RC. Temos ainda que a