Carregar apresentação
A apresentação está carregando. Por favor, espere
1
Eletrônica Aula 04 - transistor CIN-UPPE
2
Transistor O transistor é um dispositivo semicondutor que tem como função principal amplificar um sinal elétrico, principalmente pequenos sinais, tais como: Sinal de TV Sinal de rádio Sinal biológico O primeiro transistor de junção foi inventado em 1951, por Shockley.
3
Transistor O transistor substituiu as válvulas, anteriormente utilizadas como dispositivos amplificadores de sinais, mas que apresentavam desvantagens, tais como: Alto aquecimento Pequena vida útil (alguns milhares de horas) Ocupa mais espaço que os transistores A invenção do transistor permitiu uma revolução na integração de funções em um único componente, o circuito integrado.
4
Transistores Primeiro transistor de germânio Válvula
John Bardeen and Walter Brattain at Bell Laboratories.(1947) Válvula Primeiro transistor comercial em silício(1954) PDP-8 Primeiro Microcomputador Em transistor(1965) 4004 Primeiro Microcomputador Em CI (1971)
5
Evolução da complexidade dos CIs
6
Transistor Tipos BJT – Transistor de juncao bipolar
Bipolar (elétrons e buracos) MOS – Metal Óxido Silício Unipolar (elétrons)
7
Transistor de Junção (BJT) - NPN
C B E
8
Transistor de Junção (BJT) - PNP
C B E
9
Correntes no transistor
IE = IB + IC Modelo Real IC IE IB Modelo convencional IC IE IB
10
Transistor α = IC / IE α 0.95 IC e ligeiramente menor do que IE
O que torna o transistor interessante e útil é o fato de que a corrente de coletor é bem maior que a corrente de base. Para um transistor típico, 95% a 99% dos portadores da carga do emissor são emitidos pelo coletor e constituem-nos quase toda a corrente de coletor. α 0.95 α = IC / IE IC e ligeiramente menor do que IE O ganho de corrente de um transistor é definido como a corrente do coletor dividida pela corrente da base = IC / IB
11
Transistor - característcas
Transistores de baixa potência têm ganho de corrente da ordem de 100 a 200. Transistores de alta potência têm ganho de corrente da ordem de 20 a 100.
12
Transistor - Configurações
Emisor comum Coletor comum Base comum Características EC CC BC Ganho de potência sim Ganho de tensão não Ganho de corrente Resistência de entrada 3.5K 580K 30K Resistência de saída 200K 3.1M Mudança de fase da tensão
13
Transistor – Emissor comum - características
IB = (VIN - VBE )/RB 0.7V Curva da base out IE = IB + IC VCE = VC – VE VCB = VC – VB
14
Transistor – Curvas do coletor
Corrente IC constante (região ativa) VBE =V IB > 0 IC/IB = constante Joelho da curva Região de saturação VBE =V IB > 0 IC/IB < Tensão de ruptura Região de corte VBE < V IB = 0 IC IE 0
15
Transistor – regiões de operação
Modo de operação Junção EB (emissor-base) Junção BC (emissor-coletor) Aplicações Zona ativa Polarização direta Polarização inversa Amplificadores Zona de corte Interruptores, Portas Lógicas, Circuitos TTL, etc. Zona de saturação
16
Transistor – Região de saturação
Está região representa a região no qual a corrente do coletor cresce bastante com o aumento da tensão entre o coletor e emissor (0 a 1 V) Nesta região o diodo coletor base está diretamente polarizado. O valor de resistência da carga deve ser pequena bastante para levar o transistor para a saturação, de forma que quase toda a tensão da fonte é aplicada na carga. VBE =V IB > 0 IC/IB < VB=0,6V VC=0,2V VE=0V carga
17
Transistor – Região de corte
Nesta região a corrente de base é nula. Existe apenas nesta configuração uma pequena corrente de fuga do coletor. VBE < V IB = 0 IC IE 0 VBE<0,7V VC=10V VE=0V IC0mA
18
Transistor – Região ativa
Está região representa a operação normal do transistor. Nesta região o diodo emissor está polarizado diretamente e o diodo coletor inversamente polarizado. Nesta região, o coletor captura praticamente todos o elétrons que o emissor está jogando na base. VBE =V IB > 0 IC/IB = constante VBE>0,7V VC VE=0V IC VC> VB
19
Transistor – Reta de carga - Polarização
A reta de carga possui todos os pontos de operação do circuito, considerando as características do transistor. Ponto de saturação – ponto onde a reta de carga intercepta a região de saturação das curvas do coletor. Ponto de corrente Ic máxima do circuito VCC=IC.RC+VCE Ponto Q Ponto de corte – corrente Ic mínima do circuito
20
Polarização de amplificadores emissor comum
Transistores BJT
21
BJT – Polarização de amplificadores emissor comum
Encontrar um ponto adequado de operação com o mínimo de Instabilidade possível Parâmetros de instabilidade temperatura o ganho de corrente β pode variar bastante entre transistores Vout=VCC-IC.RC, onde IC/IB=β Vout=VCC-β. IB.RC, com IB=(VIN-Vf)/RB => Observe que a tensão de saída depende diretamente de (ganho do transistor). Vout=VCC-β.(RC /RB)(VIN-Vf)
22
BJT – Polarização de amplificadores emissor comum
Tensão de saída em função da tensão de entrada. Vout muda linearmente com a mudança de Vin, desde que os outros parâmetros são constantes. Neste tipo de configuração a necessidade de mudança de transistores, por exemplo, o 2N3904, que pode ter ganho entre , pode acarretar mudanças significativas na amplificação do sinal. Observe que a tensão de saída depende diretamente de (ganho do transistor). O transistor pode ir da região ativa para a de saturação.
23
Transistor – Ponto de operação (região ativa)
(mA) RB = 300K 10 V 10 V 6,9 3,1 (V) Considere o circuito acima com VBE = 0,7V ; = 100 IB = (10-0,7)V/300K= 31A IC = . IB => IC = 3,1 mA VCE = 10-IC.RC => VCE = 10-3,1= 6,9 V
24
Transistor - região ativa (Cálculo do ponto de Operação)
Laboratório (Cálculo de IB) (Cálculo de VCE) Operação em Região ativa (Cálculo de IE)
25
Laboratório No ponto de operação: IB = 10 A IC = 1 mA VCE = 5 V
7.5 2.5 1.0 0.5 1.5 IB = 10 A + 5 A IB = 10 A - 5 A Se IB varia, VBE também varia e conseqüentemente IC e VCE. Assim, com valor central no ponto de operação: IC + CE = cos(t) VCE + VCE = 5.0 – 2.5 cos(t) Se um sinal senoidal de amplitude 10A é aplicado à base com o transistor neste ponto de operação: IB + IB = 10 A + 5 cos(t)
26
Polarização – (fonte de tensão comum)
Calcular Vout (VCE) no ponto de operação (Q) no circuito abaixo: Out In O ponto de operação do circuito (ponto Q) pode ser calculado a partir do cálculo de RB, RC, VCC e ganho . Observamos que VCE depende de diretamente. ?
27
Exemplo - Laboratório Calcular no circuito abaixo os valores de RC, RB, considerando = 100, VCC = 15 V, de forma que no ponto de polarização (Q), IC = 25 mA e VCE = 7.5 V. Considerando os resultados obtidos acima, qual será o novo ponto Q quando = 200.
28
BJT – Polarização de amplificadores emissor comum (realimentação no emissor)
Calcular VOUT no ponto de operação (Q) no circuito abaixo: considerando temos que: Vf=VBE IB=(VIN-Vf-IE.RE)/RB Assim, no ponto Q, Vout é dado por: Neste modelo de polarização observamos que o valor do parametro β não interfere significativamente se considerarmos certas relações entre RB e RE
29
BJT – Polarização com divisor de tensão
Calcular VOUT no ponto de operação (Q) no circuito abaixo: Equivalente Thevenin Encontrar VBB e RBB VIN VOUT
30
Resistência equivalente
Tensão na base Resistência equivalente IB VBB VBE Considerando: IE IC IB IB deve ser pequena para não afetar a polarização
31
Polarização com realimentação
Em geral, devemos escolher um valor RB << RE para termos uma condição de realimentação efetiva, ou seja, fazer com que a corrente do coletor, e conseqüentemente VCE, independam (muito) do ganho do transistor, assim: => => Observe que VCE independe do ganho
32
Polarização com realimentação
Cálculo do valor para VE: Observe que VBE pode variar (0.6 a 0.8 V) para o silício, principalmente com o aumento da temperatura. Assim para que esta oscilação VBE não interfira no circuito de polarização, devemos fazer com que a tensão no emissor seja imune a está variação. Assim, se considerarmos a variação de 0.1 V, teríamos: Se VBE oscila em torno e 0.1 V, VE = IE.RE >> 0.1 V or VE > 10*0.1 = 1V
33
Polarização I1 = IC+IB , como IC>>IB I1 IC
Calcular VOUT no ponto de operação (Q) no circuito abaixo: I1 = IC+IB , como IC>>IB I1 IC VOUT =VCE VIN VBE Se ou temos: BE Desde que IC é independente de o ponto de operação é estável. Cálculo de VCE (verificação do ponto de operação) BE
34
Laboratório Projetar um circuito estável, com realimentação, com um ponto Q de IC = 2.5mA e VCE = 7.5V. Considere entre 50 e 200. Considere que o ponto Q se localiza no meio da curva da região ativa e que VCC = 2*VCE Para: na configuração realimentação simples via emissor; na configuração realimentação divisor de tensão na base; na configuração realimentação coletor-base. 2.5 7.5
Apresentações semelhantes
© 2024 SlidePlayer.com.br Inc.
All rights reserved.