Apostila De Eletronica

APOSTILA DE ELETRÔNICA – PROF. RAFAEL MARTELLI

SUMARIO

TRANSISTORES BIPOLARES 1

1 O Transistor Não-Polarizado 1

2 O Transistor Polarizado 1

Os Elétrons do Emissor 1

Os Elétrons na Base 2

Os Elétrons no Coletor 2

As Correntes no Transistor 2

3 A conexão EC (Emissor Comum) 3

As Curvas do Coletor 4

A Dissipação de Potência 4

Os Valores Nominais de Ruptura 4

Os Fatores de Degradação 5

Os Dissipadores de Calor 5

O Ganho de Corrente 5

4 A Polarização do Emissor 6

O Transistor como Fonte de Corrente 6

TRANSISTORES BIPOLARES

Em 1951, Shockley inventou o primeiro transistor de junção, um dispositivo semicondutor capaz de amplificar sinais de radio e de TV.

O transistor possibilitou a invenção de vários outros dispositivos, inclusive a do circuito integrado (CI), contendo milhares de transistores, dando origem aos modernos computadores.

1 O Transistor Não-Polarizado

Um transistor tem 3 regiões dopadas, emissor, coletor e base. Os dispositivos podem ser NPN ou PNP. O transistor tem duas junções:

1. Base – Emissor: formando o primeiro diodo.

2. Base – Coletor: formando o segundo diodo.

Entre cada junção se forma uma camada de depleção e para cada uma dessas camadas, a barreira de potencial é de cerca de 0,7V na temperatura de 25ºC.

2 O Transistor Polarizado

Os Elétrons do Emissor

O emissor é fortemente polarizado. O sinal de menos na figura 6.21, representa os elétrons livres. Sua função é injetar elétrons livres na base.

A base fracamente dopada e muito estreita, passando a maior parte dos elétrons livres injetados pelo emissor para o coletor. O nível de dopagem do coletor é entre a forte dopagem do emissor e a fraca dopagem da base. O coletor tem esse nome porque coleta ou captura os elétrons livres da base.

Figura 2.1: O transistor polarizado.

Os Elétrons na Base

Se VB (Tensão na Base) for maior que a barreira de potencial, os elétrons do emissor entrarão na região da base, conforme mostrado na figura 6.22. Estes elétrons podem circular em qualquer uma das direções. Primeiro, eles podem circular para a esquerda e sair pela base, passando através de RB e indo para o terminal positivo da fonte. Segundo, os elétrons livres podem circular para o coletor.

A maioria dos elétrons livres seguira para o coletor, pois a base é fracamente dopada e também é muito estreita, isso dá uma chance maior de alcançar o coletor.

Figura 2.2: Os elétrons da base.

Os Elétrons no Coletor

A maioria dos elétrons vai para o coletor. Uma vez dentro do coletor, eles são atraídos pela fonte de tensão VC, por isso os elétrons circulam através do coletor e de RC até alcançarem o terminal positivo da fonte de tensão do coletor.

As Correntes no Transistor

A figura 6.23 mostra o fluxo de corrente convencional e o fluxo de corrente real.

Figura 2.3: Símbolo esquemático do transistor.

Pela lei de Kirchhoff a soma de todas as corrente que entram que entram num nó ou junção é igual a soma das correntes que saem deste nó ou junção. Ao aplicar esta lei sobre as três correntes do transistor, temos:

Como a corrente de coletor é muito maior que a corrente de base, o ganho de corrente pode ser definido pela seguinte equação:

Para os transistores de baixa potência, o ganho de corrente é tipicamente de 100 a 300. Mesmo os transistores de alta potência, o ganho de corrente é de 20 a 100. Isso significa que 95% ou mais dos elétrons do emissor passam para o coletor, enquanto que menos de 5% escapam do terminal da base.

3 A conexão EC (Emissor Comum)

O lado comum ou o terra da fonte é conectado ao emissor. O circuito tem duas malhas, a da base e a do coletor. Tipicamente a faixa de VB é em torno de 5 a 15V para a maioria das aplicações de baixa potência. Qualquer variação na corrente de base produzirá uma variação na corrente de coletor

Figura 3.1: Conexão EC.

No circuito de coletor, existe uma tensão VC e uma resistência de limitação de corrente, RC. A tensão entre coletor e emissor é VCE.

VC deve polarizar reversamente o diodo coletor, caso contrario o transistor não operará normalmente. Isso é geralmente satisfeito quando VCE é maior que 1V. VCE varia em torno de 1 a 15V para baixa potência.

As Curvas do Coletor

Por meio da medição entre IC e VCE, podemos plotar estes valores para produzir um gráfico de IC versus VCE, figura 6.32.

Acima de 0,7V o valor de VCE não é mais tão importante, porque um pequeno aumento na polarização reversa é suficiente para coletar os elétrons disponíveis na base.

O gráfico horizontal significa que a corrente no coletor é constante e igual a 1mA para qualquer valor de VCE entre 1 e 40V. Se VCE for maior que 40V, o diodo coletor atingirá a ruptura e o funcionamento normal do transistor não mais acontecerá.

O transistor não é projetado para funcionar na região de ruptura, por esta razão que devemos sempre observar na folha de dados (datasheet), a tensão de ruptura entre emissor e coletor.

Figura 3.2: uma curva do coletor do transistor 2N3904.

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