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Bipolar (Revisão) 1

EE610 Eletrônica Digital IProf. Fabiano FruettEmail: fabiano@dsif.fee.unicamp.br

2_dTecnologia Bipolar

Revisão2. Semestre de 2007

Bipolar (Revisão) 2

Tecnologia BipolarConceitos fundamentais

• Famílias lógicas• Modelos• Tempos de chaveamento• Inversor RTL

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Bipolar (Revisão) 3

Tecnologia Bipolar

Famílias lógicas:TTL – Transistor-Transistor LogicECL – Emiter-Coupled LogicRTL – Resistor-Transistor LogicDTL – Diode-Transistor Logic

Bipolar (Revisão) 4

Estrutura simplificada de um transistor NPN

Fig. 4.1

DiretaDiretaSaturação

ReversaDiretaAtivo

ReversaReversaCorte

JCBJEBModo

3

Bipolar (Revisão) 5Fig. 4.3

Transistor NPN operando no modo ativo

Difusão de elétrons Deriva de elétrons

Difusão de lacunas

Bipolar (Revisão) 6

Correntes em um NPN operando na região ativa

EI CI

BI

BEV CBV

Fluxo convencional

4

Bipolar (Revisão) 7

Corrente de emissor

0( ) (0) exp BE Tp p E n p V

n E n E n

dn x n A qD nI A qD A qD

dx W W

= = − = −

v /

Difusão:

0(0) exp BE TVp pn n= v /

0( ) exp BC TVp pn W n= v /

Bipolar (Revisão) 8

Modos de operação de um transistor bipolar

Corte Ativo Direto

Ativo Reverso Saturação

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Bipolar (Revisão) 9

Bipolar (Revisão) 10

Característica iC–vCE do transistor bipolar

Fig. 4.15

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Bipolar (Revisão) 11

Quatro pontos de vista a respeito do controle da corrente de coletor iC

• iC é controlada por vBE

• iC é controlada por iE• iC é controlada por iB• iC é controlada pelo excesso de carga na

base

Bipolar (Revisão) 12Fig. 4.7

Transistor PNP operando no modo ativo

Deriva de lacunasDifusão de lacunas

Difusão de elétrons

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Bipolar (Revisão) 13

Modelos para o Bipolar

• Grandes sinais para modo ativo• Pequenos sinais para modo ativo π-híbrido• Grandes sinais em qualquer modo de

operação Ebers-Moll • Modelo de controle de carga

Bipolar (Revisão) 14

Base comum

Emissor comum

Modelos equivalentes para grandes sinais do TBJ NPN no modo ativo

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Bipolar (Revisão) 15

Duas versões simplificadas do modelo π-híbrido

Fig. 4.26

Bipolar (Revisão) 16

Modelo de Ebers-Moll

Fig. 4.55

9

Bipolar (Revisão) 17

Emissor Comum e sua CTT

Fonte: Sedra 5th Ed. Fig. 5.26

Bipolar (Revisão) 18

Inversor lógico básico Resistor Transistor Logic - RTL

Fig. 4.60

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Bipolar (Revisão) 19

Transistor como inversor lógico RTL

• Corte: Entrada baixa, iC nulo vo=VCC, saída alta

• Saturação: Entrada alta, saída baixa em VCEsat ≅ 0.2 V

Bipolar (Revisão) 20

Pontos notáveis da característica de transferência de tensão

Fig. 4.61

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Bipolar (Revisão) 21

Tempos de chaveamento do transistor bipolar

Bipolar (Revisão) 22

Forma de onda de saída de um inversor RTL

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Bipolar (Revisão) 23

Concentração de portadores minoritários na base de um transistor saturado

Fig. 4.62

Bipolar (Revisão) 24

Um transistor saturado tem uma grande quantidade de cargas de portadores minoritários armazenada na

região de base e , portanto, é lento para desligar !

• Para atingir velocidades de resposta elevadas, o transistor bipolar não deve entrar na saturação

• TTL transistores saturados• ECL transistores não ficam saturados

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Bipolar (Revisão) 25

Modelo de controle de carga do TJB

Bipolar (Revisão) 26

NAND AND

NOR

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Bipolar (Revisão) 27

Fan-out

O Fan-out de uma porta RTL é limitado pelo fato de que quando a saída da porta acionadora está no nível lógico 1, os transistores das portas acionadas devem receber corrente de base suficiente para saturá-los.

Bipolar (Revisão) 28

MC 310 Motorola

BBV1

290Ω 150Ω

290Ω

1,24kΩ 1,24kΩ 2kΩ

2kΩEEV2

7

8

5

6

9

10

4

3

78

910

6 7 8= +

5 7 10= +

Duplo NOR

Potência dissipada: 27mW/circuitoTempo de propagação: 6.6 ns

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Bipolar (Revisão) 29

Semi-adicionador MC 912 Motorolagh ccV f

2R 2R 2R 2R

1R

1R 1R 1R 1R

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