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

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1 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 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.

4 O ENIAC tinha as seguintes caracter í sticas: - totalmente eletrônico v á lvulas conexões de solda - 30 toneladas de peso m ² de á rea constru í da - 5,5 m de altura - 25 m de comprimento

5 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.

6 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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8 Operação do Transistor

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10 Com as fontes externas (V EE e V CC ) nas polaridades mostradas abaixo: A junção E-B é polarizada diretamente e a junção B-C está polarizada reversamente.

11 Correntes em um Transistor [Formula 3.1]

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

13 Características de montagem: oGanho em corrente: aproximadamente igual a 1. oGanho de tensão: grande. oResistência de entrada: pequena. oResistência de saída: grande. oGanho de potência: médio. oDefasagem: 0 (não há defasagem do emissor para coletor). oSinal: entrada no emissor e saída no coletor.

14 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.

15 Aproximações [Formula 3.3] [Formula 3.4]

16 Alfa ( ) Idealmente = 1, mas na realidade está entre 0.9 e Alfa ( ) no modo CA: Alfa ( ) está relacionado com as correntes CC I C to I E : [Formula 3.5] [Formula 3.6]

17 Amplificação do Transistor A entrada CA é amplificada. [Fig. 3.12] I C I E assim I L I i = 10mA V L = I L * R = (10mA)(5k ) = 50V Ganho de Voltagem (AV):

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

19 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.

20 Características da montagem: oGanho em corrente: grande. oGanho em tensão: médio. oResistência de entrada: média. oResistência de Saída: média. oGanho em potência: Grande oDefasagem: 180 (defasagem da base para o coletor).

21 Correntes do Amplificador I E = I C + I B I C = I E I C = I E + I CBO I CBO = 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 I B = 0 A o transistor está em corte, mas existe uma corrente de minoritários fluindo chamada de I CEO.

22 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)

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

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

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

26 Características de montagem: oGanho de corrente: grande. oGanho de tensão: pequeno aproximadamente 1. oResistência de entrada: grande. oResistência de saída: pequena. oGanho de potência: pequeno. oDefasagem: zero (não há defasagem entre base e emissor). oSinal: entrada na base e saída no emissor.

27 Caracteristicas do Coletor Comum As características são similares aos emissores comuns, exceto que no eixo vertical é I E. 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) I E I B1 I B2 I B3 V CE

28 Limitações de Operação para cada configuração Note: V CE é máximo e I C é mínima (I Cmax =I CEO ) na região de corte. I C é máxima e V CE é mínima (V CE max = V CEsat = V CEO ) na região de saturação. O transistor opera na região ativa entre saturação e corte.

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

30 Transistor Specification Sheet

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

32 Identificação dos Terminais do Transistor


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