Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte I Jadsonlee da Silva Sá Jadsonlee.sa@univasf.edu.br www.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa

Materiais Semicondutores Silício Introdução - Junção PN Materiais Semicondutores Silício Anodo Catodo

Introdução - TBJ Transistor TBJ  Formado por duas junções PN. Possui três regiões semicondutoras: emissor, base e coletor. Existem dois tipos de TBJ: NPN e PNP. Tipo NPN Tipo PNP

Introdução - TBJ Dependendo da polarização de cada junção (direta ou reversa) obtém-se diferentes modos de operação. Modo JEB JCB Aplicação Ativo Direta Reversa Amplificador Corte Chaveamento Saturação Ativo reverso ---

TBJ – Modo Ativo JEB - Direta e JCB - Reversa. Corrente do Coletor Corrente do Emissor Corrente da Base

TBJ NPN – Modo Ativo Corrente do coletor. Corrente da base. Corrente de emissor. β – 50 a 200 - (hFE) Ganho de corrente de emissor comum

TBJ NPN – Modo Ativo Das Eqs. (2) e (3) e depois de (1), obtemos:

TBJ NPN – Modo Ativo A Eq. (4) pode ser expressa por (6): α  1 - (hFB) Ganho de corrente em base comum.

TBJ NPN – Modo Ativo Em resumo. A tensão de polarização direta vBE faz com que uma corrente iC (exponencial) flua pelo terminal do coletor. iC é “independente” de vC, enquanto que JCB estiver reversamente polarizada (vCB ≥ 0). No modo ativo, o coletor se comporta como uma fonte de corrente ideal, onde iC é determinada por vBE. iB é muito menor que iC, então, iE ≈ iC.

TBJ NPN – Modo Ativo Representação do modelo de operação – Modo ativo.

TBJ NPN – Modo Ativo E o TBJ PNP? Na prática. JCB – Reversa  vCB ≥ -0,4. JBE – Direta  vBE entre 0,6 e 0,8 V. E o TBJ PNP? JCB – Reversa  vBC ≥ -0,4 V. JBE – Direta  vEB entre 0,6 e 0,8 V.

Relações i-v para o TBJ – Modo Ativo

Exercícios 1. Considere um transistor npn com vBE = 0,7 V e iC = 1 mA. Calcule vBE para iC = 0,1 mA e 10 mA. (0,64 V; 0,76 V) 2. Um transistor foi especificado para ter β com valores na faixa de 50 a 150. Encontre a faixa de valores de α. (0,980 a 0,993) 3. Medições em um TBJ npn mostram que iB = 14,46 uA, iE = 1,460 mA e vBE = 0,7 V. Calcule α, β e IS. (0,99; 100; 10-15A) 4. Calcule o valor de β para dois transistores que possuem α = 0,99 e 0,98. Para correntes de coletor de 10 mA, calcule iB para cada transistor. (99; 49; 0,1 mA; 0,2 mA)

Exercícios 5. No circuito abaixo, a tensão no emissor foi medida como -0,7 V. Se β = 50, calcule IE, IB, IC e VC. 0,93 mA; 18,2 uA; 0,91 mA; 5,45 V.

Exercícios 6. No circuito abaixo, medições indicam VB = 1,0 V e VE = 1,7 V. Quais são os valores de α e β para esse transistor? Calcule VC. 0,994; 165; -1,75 V.

Características do TBJ Característica iC-vBE TBJ NPN. As características iE-vBE e iB-vBE são idênticas, mas com fatores de escalas diferentes, IS/α (iE) e IS/β (iB). Idêntica a do diodo, exceto que temos n = 1.

Características do TBJ A tensão na junção EB diminui cerca de 2 mV para cada 1 °C de aumento na temperatura, considerando que a corrente é constante.

Características Base Comum Forma de descrever a operação de um TBJ é traçar a curva iC-vCB para vários valores de corrente. Podemos utilizar essa curva para verificar o modo saturação (JEB e JCB - direta). Retas não são horizontais – iC depende um pouco de vC.

Característica emissor comum. Efeito Early Vimos que na região ativa, iC depende levemente de vC. Outra forma de perceber tal comportamento. Para vCE baixos, vC-vB < - 0,4, JCB fica diretam. polariz. Configuração emissor comum Para vBE, se vCE cresce, IS aumenta e iC aumenta proporcionalmente – Efeito Early. vCE = -VA (entre 50 e 100V) – Tensão de Early. Característica emissor comum.