Transistor Bipolar de Junção Prof

Apresentação em tema: "Transistor Bipolar de Junção Prof"— Transcrição da apresentação:

1 Transistor Bipolar de Junção Prof
Transistor Bipolar de Junção Prof. Renato Medeiros Adaptado das notas de aula do livro: Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos 8a Edição Robert L. Boylestad Louis Nashelsky

2 Até 1950 todo equipamento eletrônico utilizava válvulas que aquecia muito e consumia muitos watts de potencia. Por isso, os equipamentos a válvula exigiam uma fonte de alimentação robusta e criavam uma boa quantidade de calor.

3 O ENIAC tinha as seguintes características: - totalmente eletrônico
válvulas conexões de solda - 30 toneladas de peso - 180 m² de área construída - 5,5 m de altura - 25 m de comprimento

4 O primeiro transistor de junção de germânio da Bell Laboratories, 1950

5 Em 1951, Shockley inventou o primeiro transistor de junção e houve uma revolução na eletrônica (Prêmio Nobel em 1956 em física). Eles revolucionaram a indústria de semicondutores e contribuíram no desenvolvimento de circuitos integrados, circuitos optoeletrônicos e microprocessadores.

6 Evolução do Transistor

7 Evolução Descrição da imagem anterior:
1941: Válvula termiônica usada em telecomunicações; 1948: Point-contact transistor, seis meses após sua invenção; 1955: Transistor que substituiu as válvulas ou tubos a vácuo em equipamentos de comunicação em rede; 1957: Amplificador de faixa larga de alta frequência; 1967: Microchip, usado para produzir os tones (sons) em aparelhos de telefone; 1997: Chip, que pode conter mais de 5 milhões de transistores, usados em modems e celulares.

8 Evolução O impacto do transistor, na eletrônica, foi grande, já que a sua capacidade de amplificar sinais elétricos permitiu que em pouco tempo ele, muito menor e consumindo muito menos energia, substituísse as válvulas na maioria das aplicações eletrônicas. O transistor contribuiu para todas as invenções relacionadas, como os circuitos integrados, componentes opto-eletrônicos e microprocessadores.

9 Evolução Praticamente todos os equipamentos eletrônicos projetados hoje em dia usam componentes semicondutores. As vantagens sobre as difundidas válvulas eram bastantes significativas, tais como: Menor tamanho, mais leve e mais resistente Não precisava de filamento Mais eficiente, pois dissipa menos potência Não necessita de tempo de aquecimento Menores tensões de alimentação

10 Na figura a seguir vemos cristais que formam o transistor
Na figura a seguir vemos cristais que formam o transistor. O emissor é densamente dopado; sua função é de emitir, ou injetar elétrons na base. A base é levemente dopada e muito fina; ela permite que a maioria dos elétrons injetados pelo emissor passe para o coletor. O nível de dopagem do coletor é intermediário, entre a dopagem densa do emissor e a dopagem graça da base. O coletor coleta ou juntas os elétrons oriundos da base. É o maior pedaço do cristal e é nele que a maior parte de calor será dissipado.

11 Construção do Transistor
Existem dois tipos de transistores: pnp e npn. Note: os labels do transistores: E - Emissor B - Base C - Coletor

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13 Operação do Transistor

14 Operação do Transistor

15 Operação do Transistor
Com as fontes externas (VEE e VCC) nas polaridades mostradas abaixo: A junção E-B é polarizada diretamente e a junção B-C está polarizada reversamente.

16 Correntes em um Transistor
[Formula 3.1]

17 Configuração Base Comum
A base é comum a ambas a entrada (emitter – base) e a saída (collector – base) do transistor.

18 Características de montagem:
o Ganho em corrente: aproximadamente igual a 1. o Ganho de tensão: grande. o Resistência de entrada: pequena. o Resistência de saída: grande. o Ganho de potência: médio. o Defasagem: 0 (não há defasagem do emissor para coletor). o Sinal: entrada no emissor e saída no coletor.

19 3 Regiões de Operação • Ativa Operando na faixa de amplificação. • Corte O amplificador é basicamente desligado. Existe tensão mas corrente baixa. • Saturação O amplicador está totalmente ligado. Existe uma pequena tensão mas muita corrente.

20 Aproximações [Formula 3.3] [Formula 3.4]

21 Idealmente  = 1, mas na realidade está entre 0.9 e 0.998.
Alfa () Alfa () está relacionado com as correntes CC IC to IE :  [Formula 3.5] Idealmente  = 1, mas na realidade está entre 0.9 e Alfa () no modo CA:  [Formula 3.6]

22 Amplificação do Transistor
A entrada CA é amplificada. [Fig. 3.12] IC  IE assim IL  Ii = 10mA VL = IL * R = (10mA)(5k) = 50V Ganho de Voltagem (AV):

23 Exercícios 17 – Calcule o ganho de tensão para o circuito da figura 3.12 se Vi=500mV e R=1KΩ.

24 Configuração Emissor Comum
O emissor é comum para ambos a entrada (base-emissor) e a saída (coletor-emissor). A entrada está sibre a Base e a saída está sobre o Coletor.

25 Características da montagem:
o Ganho em corrente: grande. o Ganho em tensão: médio. o Resistência de entrada: média. o Resistência de Saída: média. o Ganho em potência: Grande o Defasagem: 180 (defasagem da base para o coletor).

26 Correntes do Amplificador
IE = IC + IB IC =  IE IC =  IE + ICBO ICBO = corrente minoritária do coletor. É usualmente tão pequeina que pode ser ignorada, exceto para transistores de alta potência em ambientes de altas temperaturas. [Formula 3.9] Quando IB = 0A o transistor está em corte, mas existe uma corrente de minoritários fluindo chamada de ICEO.

27 Beta () No modo CC: [Formula 3.10] No modo CA: [Formula 3.11]
 indica o fator de amplificação do transistor. ( é algumas vezes referido como hfe, um termo usado para os modelos de cálculo do transistor)

28 Determinando beta () a partir de um gráfico
Note:  ac =  dc

29 Relação entre  e  Ambos indicam um fator de amplificação.
[Formula 3.12a] [Formula 3.12b] [Formula 3.14] [Formula 3.15]

30 Configuração Coletor Comum
A entrada é sobre a base e a saída sobre o emissor.

31 Características de montagem:
o Ganho de corrente: grande. o Ganho de tensão: pequeno aproximadamente 1. o Resistência de entrada: grande. o Resistência de saída: pequena. o Ganho de potência: pequeno. o Defasagem: zero (não há defasagem entre base e emissor). o Sinal: entrada na base e saída no emissor.

32 Caracteristicas do Coletor Comum
As características são similares aos emissores comuns, exceto que no eixo vertical é IE. É utilizada principalmente para o casamento de impedâncias onde a entrada possui um valor alto e a saída um valor baixo (oposto ao encontrado nas outras configurações) IE IB1 IB2 IB3 VCE

33 Limitações de Operação para cada configuração
Note: VCE é máximo e IC é mínima (ICmax=ICEO) na região de corte. IC é máxima e VCE é mínima (VCE max = VCEsat = VCEO) na região de saturação. O transistor opera na região ativa entre saturação e corte.

34 Dissipação de Potência
Common – Base: Common – Emitter: Common – Collector:

35 Transistor Specification Sheet

36 Teste de Transistor 1. Traçador de Curvas
Fornece gráficos das curvas características. 2. DMM Alguns possuem medidas de dc ou HFE. 3. Ohmimetro

37 Identificação dos Terminais do Transistor