Transistores Bipolares

Transistores Bipolares

Conceitos Gerais

Analogia da construção do transistor utilizando diodos

O emissor é densamente dopado, sua função é emitir, ou injetar elétrons na base. A base é levemente dopada e muito fina, ela permite que os elétrons injetados pelo emissor passem para o coletor. O nível de dopagem do coletor é intermediário ao nível da base e do emissor. O coletor coleta elétrons que vêm da base e do emissor, este ponto é a região mais extensa do transistor e a que deve dissipar maior potência, portanto, maior calor.

Polarização

Para que um transistor funcione é necessário polarizar corretamente as suas junções, da seguinte forma:

1 - Junção base-emissor: deve ser polarizada diretamente;

2 - Junção base-coletor: deve ser polarizada reversamente.

Esse tipo de polarização deve ser utilizado para qualquer transistor de junção bipolar, seja ele npn ou pnp.

Transistor npn com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base.

Transistor pnp com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base

Idéia do Funcionamento

Um pequeno sinal é injetado na base do componente e entre coletor e emissor teremos uma cópia deste, porém com amplitude maior, ou seja, o sinal é amplificado.

βCC

Relacionamos a corrente do coletor em relação à corrente da base de um transistor através de um parâmetro chamado βcc ou hfe.

βCC = Ic

Ib

βCC mostra quantas vezes a corrente de coletor é maior que a corrente da base, também é chamado de ganho de corrente.

αCC

É a relação entre a corrente de coletor e a corrente de emissor. Em um transistor o valor de IC é próximo do valor de IE e αcc indica quantas vezes IC é maior que IE.

αcc = IC αcc = __βCC__

IE βCC + 1

Quedas de Tensão e Correntes em um Transistor

Curva Característica da Base do Transistor Bipolar

Quando a região de depleção ( aproximadamente 0,7V ) é vencida, o componente começa sua condução.

Região de Operação do Transistor

Região Ativa – As variações no valor da corrente IB fazem a corrente IC variar na mesma proporção;

Região de Corte – Onde não corrente na base (IB), não há corrente no coletor (IC);

Região de Saturação – A corrente IC chega ao seu valor máximo e não mais pode aumentar;

Área Útil – Região determinada para o trabalho do componente com segurança, determinada pela máxima potência suportada.

Transistor Saturado

IC(sat)= Vcc_ VCE=0V

RC

Transistor Cortado

IC = 0 IB = 0 VCE = Vcc

Para o circuito ao lado, determine o valor da corrente de coletor (IC) e da tensão entre coletor e emissor (VCE).

Dado : VBE = 0,7V

βCC = 10

Situação de Corte:

VBB = 0V IB = 0

βCC = Ic => 10 = IC => IC = 10.0 => IC = 0

Ib 0

VRC = IC.RC => VRC = 0.1000 => VRC = 0V

VCC = VRC+VCE => 15 = 0 + VCE => VCE = 15V

Situação de Saturação:

VBB = 5V

VBB = VRB + VBE => VRB = 5- 0,7 => VRB = 4,3V

VRB = RB . IB => 4,3 = 3000 . IB => IB = 1,43mA

βCC = Ic => 10 = __IC___ => IC = 14,3mA

Ib 0,00143

VRC = IC . RC => VRC = 0,0143 . 1000 => VRC = 14,3V

VCC = VRC+VCE => 15 = 14,3 + VCE => VCE = 0,7V

Tipos de Polarização em um Transistor Bipolar

1 Polarização Por Corrente de Base Constante

Circuito muito utilizado para a configuração de transistor como chave eletrônica, ou seja, as situações de corte e saturação estão bem definidas. Este circuito é bastante instável, qualquer variação até de temperatura poderá ocasionar o disparo do componente.

βCC = IC => IC = βCC . IB