Cap. 2 – Transistor Bipolar de Junção (BJT)

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1 Cap. 2 – Transistor Bipolar de Junção (BJT)
Dispositivo (semicondutor) de 3 terminais, cujo princípio de operação baseia-se no controle da corrente num dos terminais pela tensão aplicada nos outros dois. Modos de Utilização: Fonte Controlada  AMPLIFICADORES Interruptor (chave)  CIRCUITOS DIGITAIS

2 jEB jBC jEB jBC n p p n 2.1 – Estrutura Física do BJT E B C E B C
Emissor Coletor Base n p Emissor Coletor Base p n E B C E B C

3 Estrutura mais realista do BJT (npn)
Emissor Base Coletor n + Estrutura mais realista do BJT (npn)

4 p n C B E Emissor: fortemente dopado
Junção Emissor-Base Coletor-Base Emissor: fortemente dopado Base: estreita e fracamente dopada Coletor: maior área

5 Modos de Operação: n p JEB reversa JBC reversa CORTE CHAVE n p
JEB direta JBC direta SATURAÇÃO E C B n p JEB direta JBC reversa R.A.D. AMPLIFICADOR

6 2.2 – Operação Física no Modo Ativo (RAD)
►o valor de iC não depende do valor de vCB, apenas que vC > vB ► mais de 95% dos elétrons emitidos são coletados (iC > 0.95 iE)

7 Relações importantes:
área da junção Temos que: onde: largura da base VT : tensão térmica 300K) e: Da 1a Lei de Kirchhoff: logo: e Fazendo: Teremos: e

8 Comparativo entre  e  (ganho de corrente em base-comum) emissor-comum) 0,9 9 0,95 19 0,99 99 0,998 499 ► Valores típicos: 20 <  < (0,952 <  < 0,998) ► Transistores iguais podem ter  ligeiramente diferentes

9 - - - Símbolo e Modelos Equivalentes + + + .iE B E C iC iE iB vBE E B
Símbolo npn modelo π modelo T .iE B E C iC iE iB vEB + - C B E iB iE iC .iB Símbolo pnp modelo π modelo T

10 Exemplo: O transistor da figura abaixo tem β =100 e exibe uma tensão vBE de 0,7V com iC = 1 mA. Projete o circuito para que uma corrente de 2 mA flua através do coletor e que uma tensão de + 5V apareça no terminal do coletor. ? ?

11 VBE para IC = 2 mA é dado por:
Solução tem-se: VC = +5 V  VRC = 15 – 5 = 10 V IC = 2 mA  RC = VRC / 2 mA = 5 kΩ RC=5kΩ como: VBE = 0,7 V para IC = 1 mA VBE para IC = 2 mA é dado por: RE=7,07kΩ como: VB = 0  VE = – 0,717 V (β = 100  α = 100/101) e: IE = IC / α = 2 / 0,99 = 2,02 mA assim: RE = (VE – (– 15)) / IE = 7,07 kΩ

12 Representação gráfica das características do BJT
como: (25oC) (20oC) (15oC) iC T1 T2 T3 IC T1>T2>T3 TC = -2mV/oC 0,69 0,7 0,71 vBE Característica iC - vBE

13 Região Ativa Direta (RAD)
iC (iB=40uA) Região de Saturação (iB=20uA) Região Ativa Direta (RAD) (iB=10uA) (iB=5uA) (iB=2uA) VCEsat vCE Região de Corte Característica de saída (iC-vCE)

14 R A D Característica de Saída - Limites de Operação
Região de Saturação R A D Curva de Potencia Máxima (1/x) Região de Corte Característica de Saída - Limites de Operação

15 Efeito Early (dependência de ic da tensão coletor-emissor)
Resistência de saída do coletor: IC ro inclinação -VA W depleção E C B n p vCE  depleção  W  IS  iC 