Germano Maioli Penello

Apresentação em tema: "Germano Maioli Penello"— Transcrição da apresentação:

1 Germano Maioli Penello
Eletrônica II Germano Maioli Penello II _ html Aula 11 1

2 Transistor de junção bipolar
Da mesma forma que vimos o MOSFET, apresentaremos agora o BJT Estrutura física Como a tensão entre dois terminais controla a corrente e qual a equação que descreve esta relação IxV Como analisar e projetar circuitos com BJT Como construir um amplificador linear Configurações de amplificadores Circuitos com componentes discretos.

3 BJT Inventado em 1948 na Bell Labs, deu início a era dos dispositivos de estado sólido. Por três décadas foi o dispositivo utilizado em circuitos discretos e integrados. Em torno de 1980, o MOSFET começa a ser um competidor a altura. Hoje em dia o MOSFET domina, ficando o BJT mais restrito a aplicações específicas, p.e., circuitos em condições extremas em aplicações automotivas, frequencias extremamentes altas, … Tecnologia BiCMOS junta os dois tipos de transistores aproveitando a alta impedância de entrada e baixa dissipação do MOSFET com a alta frequência de operação e alta corrente do BJT

4 BJT – estrutura física Três terminais: emissor (E), base (B) e coletor (C) Duas junções pn: Junção emissor-base (EBJ) Junção coletor-base (CBJ) npn Diferentemente do MOSFET, portadores de carga positivos e negativos são importantes na análise! Por isso termo bipolar no nome. pnp

5 BJT – estrutura física Polarização das junções Duas junções pn:
Junção emissor-base (EBJ) Junção coletor-base (CBJ) Ver modelo de Ebers-Moll A região ativa é utilizada para construit um amplificador As regiões de saturação (não confundir com o MOSFET!) e corte são utilizadas para chaveamento

6 BJT – região ativa VBE – polarização direta na junção EB
VCB – polarização reversa na junção CB

7 BJT – região ativa VBE gera corrente na EBJ. Elétrons - emissor  base
Buracos (lacunas) - base  emissor É desejável ter a corrente de elétrons maior que a de buracos. Dopagem do emissor > dopagem da base Note o sentido do fluxo de elétrons dentro do BJT e o sentido da corrente iE fora

8 BJT – região ativa Elétrons na base (região p) são portadores minoritários! Portanto, eles recombinam gerando a corrente iB2, reduzindo a quantidade de elétrons na região da base (processo de recombinação). Elétrons injetados do emissor difundem através da base e são coletados na região à direita (coletor) Corrente de difusão

9 BJT – região ativa Corrente de coletor
A maioria dos elétrons injetados chegam a CBJ e são acelerados ao coletor , portanto IC = In. onde ou IS = Corrente de saturação Note que a corrente IC não depende de VCB (apenas quando CBJ está diretamente polarizada)

10 (extremamente dependente da temperatura, dobrando a cada 5C)
BJT – região ativa IS ~ a A (extremamente dependente da temperatura, dobrando a cada 5C) VT ~25 meV IS é inversamente proporcional ao tamanho da base (W) e diretamente proporcional à área da EBJ.

11 Corrente de base (duas componentes)
BJT – região ativa Corrente de base (duas componentes) h+ injetados no emissor – iB h+ fornecidos para a recombinação – iB2 iB = iB1 + iB2 Proporcional à corrente coletada: é um parâmetro do transistor (50 ~200) Chamado de ganho de corrente de emissor comum

12 Regra dos nós  iE = iC + iB
BJT – região ativa Corrente de emissor Regra dos nós  iE = iC + iB Ex: Se b = 100, a = 0.99 a é chamado de ganho de corrente de base comum

13 BJT – estrutura física Visão em corte da estrutura física (simplificada) do bjt Coletor envolve o emissor para coletar o máximo de e-, fazedo com que a seja próximo de 1 e b seja alto O dispositivo não é simétrico

14 BJT Acompanhe a animação a partir de Diodoe/rectifier

15 BJT – símbolo e resumo da região ativa

16 Exemplo

17 Exemplo RC VBE RE

18 Exemplo RC VBE RE

19 Exemplo RC VBE RE Com iC = 1mA e vBE = 0.7V, calculamos IS
Com IS e ic = 2mA, recalculamos VBE.

20 Exemplo RC VBE RE Com iC = 1mA e vBE = 0.7V, calculamos IS
Com IS e ic = 2mA, recalculamos VBE.

21 Efeito Early Ativa B 0,4V Sat E
Valores de tensão baixos (VCB < -0.4V), CBJ está polarizado diretamente e estamos na região de saturação. VCB > -0.4V, CBJ está polarizado reversamente e estamos na região ativa. Na região ativa, a corrente depende ligeiramente de vCE

22 Efeito Early Corrente de coletor desprezando o efeito Early 
Na região ativa, a corrente depende ligeiramente de vCE VA - ~10 a 100V (tensão Early) Também conhecido como efeito de modulação de largura de base Efeito similar foi analisado no MOSFET

23 Exercícios

24 Exercícios

25 Exercícios 1 Considerando o BJT na região ativa 2

26 Exercícios 1 Considerando o BJT na região ativa 2 1 em 2:

27 Exercícios 1 Considerando o BJT na região ativa 2 1 em 2:

28 Exercícios Tensão de coletor acima da base por 4.03 V (o transistor de fato está na região ativa) A consideração feita no início estava correta!

29 Exercícios VB = 4.57 V IRB2 = 4.57 / 50k = 0.09 mA
IRB1 = IRB2 + IB = mA

30 Exercício

31 Exercício Note que os dois transistores não conduzem simultaneamente.
VBE Q1 = VEB Q2 Se EBJ de Q1 está polarizado diretamente, EBJ de Q2 está polarizado reversamente Neste caso, considerando que Q2 conduz (Q1 em corte): Corrente fluiria do R1k para a base de Q2. Portanto, a base estaria em um potencial negativo e a corrente fluiria da base para o potencial +5V, o que é um impossível!

32 Exercício Note que os dois transistores não conduzem simultaneamente.
VBE Q1 = VEB Q2 Se EBJ de Q1 está polarizado diretamente, EBJ de Q2 está polarizado reversamente Neste caso, considerando que Q2 conduz (Q1 em corte): Corrente fluiria do R1k para a base de Q2. Portanto, a base estaria em um potencial negativo e a corrente fluiria da base para o potencial +5V, o que é um impossível! Redução ao absurdo!

33 Exercício Q2 está em corte e Q1 conduz:
5 – 10k x IB – 0.7 – 1k x IE = 0 IB = 4.3/(10k + 101k) = mA

34 Exercício 5 – 10k x IB – 0.7 – 1k x IE = 0
IB = 4.3/(10k + 101k) = mA IE = x (101) = 3.9 mA VE = 3.9 m x 1k = 3.9V VB = 5 – 10k * m = 4.61V

35 Exercício 5 – 10k x IB – 0.7 – 1k x IE = 0
IB = 4.3/(10k + 101k) = mA IE = x (101) = 3.9 mA VE = 3.9 m x 1k = 3.9V VB = 5 – 10k * m = 4.61V