1
1
DELET - EE - UFRGS
Citcuitos Eletrônicos I
ENG 04077
TRANSISTOR DE JUNÇÃO
BIPOLAR - TJB
Prof. Dr. Hamilton Klimach
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 2
Dispositivos Eletrônicos
Elementares
ATIVOS
(amplificação)
PASSIVOS
(relação IxV)
Transistor de
Junção Bipolar
BJT
Transistor de
Efeito de Campo
FET
NPN
PNP
de Junção
JFET
de Porta Isolada
MOSFET
Canal N
Canal P
Lineares
Não-Lineares
Não-reativo: R
Reativos: L, C
Diodos
Termistores
Varistores
...
DISPOSITIVOS
ELETRÔNICOS
2
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I
Transistor Bipolar de Junção
• Diversos tamanhos e encapsulamentos,
conforme aplicação (limites de potência,
frequência, tensão, corrente etc)
3
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 4
Transistor Bipolar de Junção
Estrutura básica do TBJ - NPN
• Duas junções – Três camadas – NPN
• Camada intermediária muito fina (BASE)
• Camada do Emissor é mais fortemente dopada (NE > NB > NC)
3
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 5
Transistor Bipolar de Junção
Estrutura básica do TBJ - PNP
• Duas junções – Três camadas – PNP
• Camada intermediária muito fina (BASE)
• Camada do Emissor é mais fortemente dopada (NE > NB > NC)
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 6
TBJ NPN – Operação
Junção BE:
• Polarização direta
• Existem mais portadores majoritários (e-) na região de emissor, apenas poucos elétrons que atravessam a junção se recombinam com lacunas (IB).
• A maioria dos elétrons livres que atravessa a junção se mantém como elétrons livres na base.
4
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 7
TBJ NPN – Operação
• Como a base é muito fina, muitos destes elétrons livres se aproximam da junção BC (deslocam-se por difusão).
• A presença do campo elétrico resultante da tensão VCB faz com que os elétrons livres da base sejam “atraídos” para o coletor, formando a corrente IC.
• Como os elétrons que chegam ao coletor foram gerados juntos com os que se recombinaram na base, existe uma proporcionalidade entre IC e IB. (IC=βIB)
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 8
TBJ NPN – Operação
• Como o número de elétrons que não se recombina na base (IC) é resultado da alta concentração de impurezas no emissor, a relação entre IC e IB (β) é proporcional a relação de entre NE e NB .
• Como o número de elétrons que chega ao coletor é função da espessura da base (wB), o ganho de corrente (β) é inversamente proporcional wB.
• A junção B-E se comporta exatamente como um diodo.
5
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 9
TBJ NPN – Operação
• A princípio, a captura de elétrons pelo coletor independe do valor de VCB (VCB > 0), portanto o coletor se comporta como uma fonte de corrente.
• De fato, o potencial VCB determina a largura da zona de depleção nesta junção, fazendo com que o valor efetivo de wB varie. Isso faz com que a IC apresente uma pequena dependência de VCB.
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 11
TBJ NPN – Fabricação
Espessura da Base
6
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 12
TBJ NPN – Regiões de Operação
• Polarização Direta:
Tensões ou correntes aplicadas em sentido direto
– Ativa: correntes e tensões diferentes de zero
– Corte: corrente de coletor zero
– Saturação: tensão coletor-emissor próx. a zero
• Polarização Reversa:
Tensões ou correntes aplicadas em sentido contrário
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 13
TBJ NPN – Regiões de Operação
Região Ativa x Saturação
corte
7
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 14
TBJ NPN - modelos
Modelo “T” para Região Ativa
EFC ii
EFB ii 1
SECTBE IinVv ln
T
BE
nV
v
SEC eIi
FCE ii
EFB ii 1
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 15
TBJ NPN - modelos
iB
vB
iC
vC
iC≈ βiB
iE
vE
T
BE
nV
v
SBB eIi
BFC ii BFE ii 1
CBE iii
Modelo “Pi” para Região Ativa
8
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 16
TBJ NPN - modelos
Ganho de corrente DC – BC 546/7/8
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 17
TBJ NPN - modelos
Modelo para Região Reversa
9
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 18
TBJ NPN - modelos
Modelo de Ebers-Moll
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 19
TBJ NPN - modelos
Modelo Gummel-Poon: variante do modelo Ebers-
Moll, com a inclusão de resistências e capacitâncias
parasitas.
10
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 20
Operação no Modo Ativo
TBJ PNP
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 21
Modelo para Região Ativa – Grandes Sinais
TBJ PNP - modelos
11
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 22
TBJ PNP - modelos
iB
vB
iC
vC
iC≈ βiB
iE
vE
T
EB
nV
v
SBB eIi
BFC ii BFE ii 1
CBE iii
Modelo Simplificado para Região Ativa
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 23
TBJ PNP e NPN - Símbolos
12
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 24
Comportamento IC x V
BE
Característica IC x VBE do Transistor npn Comportamento com a Temperatura
de IC x VBE
T
BE
nV
v
SBB eIi BFC ii CmVT
VBE
/2
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 25
Comportamento de β (hFE
) com T
• Beta aumenta com a temperatura, pois o processo de difusão de portadores na base se intensifica.
• Beta não é exatamente constante, mas varia pouco dentro da faixa de correntes usual.
13
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 26
Circuito de ensaio
Comportamento de IC x VCB
Comportamento IC x V
CB
Comportamento de Fonte de Corrente
(aproximado)
Ruptura reversa
da junção CB
Saturação: corrente
passa a depender
fortemente de VCB
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 27
Comportamento IC x V
CE
• Um incremento em IB implica em incremento
em IC
14
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 29
Dependência de IC com V
CE
• Para cada vBE temos um iB diferente
• Com aumento de VCE vemos que a corrente de coletor NÃO é constante – Efeito Early – diminuição da largura efetiva da região de Base – resulta em aumento de IC
– Modelo de Fonte de Corrente em paralelo a um resistor
– VA é denominada de tensão de Early.
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 30
Modelo de Grandes Sinais c/ Efeito
Early
Emissor Comum
PNP NPN
15
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 31
Transistor Bipolar de Junção
- Polarização -
31
ENG04447 – Eletrônica I
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 32
PNP
TBJ Polarização Direta
NPN
16
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 33
Modelos de Polarização – Reg. Ativa
TBJ NPN TBJ PNP
iB
vB
iC
vC
iC≈ βiB
iE
vE
iB
vB
iC
vC
iC≈ βiB
iE
vE
Para que o TBJ
esteja na região
ATIVA é
necessário que a
junção B-E esteja
polarizada
diretamente com
uma tensão
suficiente para
que haja corrente
na BASE.
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 34
Modelos de Polarização – Corte
TBJ NPN TBJ PNP
iB
vB
iC
vC
iC≈ βiB
iE
vE
iB
vB
iC
vC
iC≈ βiB
iE
vE
O TBJ entra em
CORTE quando a
junção B-E
estiver com
polarização
insuficiente para
que haja corrente
na BASE. Assim
a corrente de
COLETOR
também é “zero”,
pois iC=βiB.
17
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 35
Modelos de Polarização – Saturação
TBJ NPN TBJ PNP
iB
vB
iC
vC
VCESAT
iE
vE
iB
vB
iC
vC
VCESAT
iE
vE
Em
SATURAÇÃO a
relação iC=βiB
NÃO É
VÁLIDA!
Nesta condição
pode-se inclusive
ter a corrente de
base maior que a
de coletor.
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 36
Polarização do TBJ
• VBB e RB determinam a corrente iB=IBQ (quiescente)
• A corrente iC=ICQ (quiescente) é proporcional: ICQ=βxIBQ
• vCE=VCEQ é definido por ICQ e RC
BBEQBBBQ RVVI
CCQCCCEQ RIVV
18
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 37
Polarização do TBJ
Interpretação gráfica – Malha Base-Emissor – Região Ativa
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 38
Polarização do TBJ
Interpretação gráfica – Malha Coletor-Emissor – Região Ativa
19
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 39
TBJ NPN – Exemplo de Polarização
• Considere:
– VBE = 0,7V
– β = 100
• Calcular RC e RE
para:
VC = 5V e IC = 2mA
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 40
TBJ PNP – Exemplo de Polarização
• Considere:
– VEB = 0,7V
– β = 50
• Calcular VB, VC e VE
20
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 41
Polarização com Fonte Única
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 42
Mais de um Transistor
VBE1 = VEB2 = 0,7V
β = 100
21
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 43
Autopolarização
CECCBBBECE
CB
BECCB
BE
BEBBCECC
RIVRIVV
RR
VVI
II
VRIRIV
)1(
)1(
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 44
Reflexão de Impedância - malha B-E
RE
VBB
IC
IB IE
RB
RE
VBB
IC
IB
RB/(1+β)
IE
(1+β)RE
VBB
IC
IB IE
RB
EB
BEBBB
BE
EEBEBBBB
RR
VVI
II
RIVRIV
1
1
EB
BEBBB
BE
EEB
EBEBB
RR
VVI
II
RIR
IVV
1
1
1
EB
BEBBB
BEEBBBBB
RR
VVI
VRIRIV
1
1
22
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 45
Transistor Bipolar de Junção
- Sinal -
45
ENG04447 – Eletrônica I
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 46
Polarização do TBJ
• VBB e RB determinam a corrente iB=IBQ (quiescente)
• A corrente iC=ICQ (quiescente) é proporcional: ICQ=βxIBQ
• vCE=VCEQ é definido por ICQ e RC
23
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 47
Polarização do TBJ
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 48
Efeito do Sinal sobre o Ponto Q
• O sinal vi de entrada provoca uma pequena variação ΔIB=ib , de modo que iB=IBQ + ib e vBE=VBEQ + vbe ,
• A corrente iC sofre uma variação proporcional ΔIC=ic=βib , de modo que iC=ICQ + ic
• vCE varia no entorno de VCEQ , ou vCE=VCEQ + vce , sendo vce uma variação proporcional à ic
24
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 49
Efeito do Sinal sobre o Ponto Q
Determinação gráfica das
componente de sinal vbe
, ib, i
c, e v
ce
quando um sinal vi é aplicado
(superposto) à tensão DC VBB
.
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 50
Limites de Excursão de Sinal
Aplicando-se um sinal a QA,
este corta antes de saturar.
Com QB, este satura antes de
cortar.
25
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 51
O TJB como Amplificador
• Um sinal é aplicado à Base
• A saída é o Coletor do Transistor
• A amplitude na saída é maior que na entrada
• O circuito funciona como um amplificador
Circuito
Emissor Comum básico
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 52
Considerações sobre o TBJ
• VBEQ: entre 0,6V e 0,7V (quando conduzindo)
• rbe:
• Deriva térmica de VBE com a Temperatura
• Ganho de corrente
BQBQ
Tbe
b
bebe
I
mV
I
nVr
i
vr
26 ;
C
mV-
T
vo
be 5,2 a 2
ECBEBC
E
C
b
cfe
B
CFE
IIIIII
I
I
i
ih
I
Ih
1 ;)1( ;
1 ;
1 1)(
(sinal) (DC)
npn pnp
26
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 53
Transistor Bipolar de Junção
- Estabilidade de Ponto Q -
53
ENG04447 – Eletrônica I
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 54
Estabilizando o Ponto Q contra
variações de β
RE
VCC
RC
RB
VBB
IC
IE IB CB
E
BEBBE
EB
EEBEBBBB
IR
R
VVI
II
RIVRIV
)1(
)1(
E
BEQBB
CQB
ER
VVI
RRSe
)1(:
cerca de 10x
27
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 55
Estabilizando o Ponto Q contra
variações de VBE
%100%100
1
%
1
BEQBB
BE
E
BEQBB
BE
E
CQ
CQ
BE
E
CQ
VV
TT
V
R
VV
TT
V
R
I
I
T
V
RT
I
E
BEQBB
CQB
ER
VVI
RRConsidere
)1(:
BEQ
CQ
CQ
BE
BB V
I
I
TT
V
V
%100
%
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 56
Estabilizando o Ponto Q contra
variações de VBE
: Exemplo
VV
CC
mV
V
I
I
TT
V
V BEQ
CQ
CQ
BE
BB 45,17,0%100%10
305,2
%100
%
Exemplo:
Qual o VBB mínimo que garante uma variação máxima de 10% em
ICQ, para uma variação de temperatura ΔT = 30oC?
Considere:
VBEQ = 0,7V e ΔVBE/ΔT = -2,5 mV/oC
Conclusão:
É necessário que VBB ≥ 1,45 V, para garantir a variação máxima de
10% em ICQ, para uma variação de temperatura ΔT = 30oC.
28
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 57
Transistor Bipolar de Junção - Capacitores de desacoplamento e
passagem -
57
ENG04447 – Eletrônica I
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 58
Capacitores de desacoplamento DC
• A conexão da CARGA e da FONTE DE SINAL a um amplificador
transistorizado é geralmente feita através de capacitores de desacoplamento DC
(CB e CC).
• A função destes capacitores é evitar que a carga ou a fonte de sinal interfiram no
ponto quiescente do transistor.
• Estes capacitores são dimensionados de forma que suas reatâncias representem
um valor desprezível, frente às impedâncias a que estão conectados, para toda a
faixa de freqüências do amplificador.
sinal vO RL vi
AMPL
VCC
sinal
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
CC
RL
fCXC
2
1
29
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 59
Capacitores de desacoplamento DC
C
β.ib vbe vce rbe
ib ic B
E R2 R1 RC vo
io
vi
ii
RL
RE
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
CC
RL
RE
VCC
RC
RB
VBB
IC
IE IB
Polarização:
•XC→ ∞
•Fontes fixas que variam com t morrem
•Modelo do TJB para polarização
Sinal:
•XC→ 0
•Fontes fixas que não variam com t morrem
•Modelo do TJB para sinal
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 60
Capacitores de desacoplamento DC
C
β.ib vbe vce rbe
ib ic B
E R2 R1 RC vo
io
vi
ii
RL
RE
RE
VCC
RC
RB
VBB
IC
IE IB
Polarização: Sinal:
)1(
BE
BEQBB
EQCQ
EEBEBBBB
RR
VVII
RIVRIV
Ebe
LC
i
oV
EbbebiLCbo
Rr
RR
v
vA
RirivRRiv
)1(
)//(
)1()//(
E
BEQBB
CQ
BE
R
VVI
RRSe
)1(:
be
LCV
E
r
RRA
RSe
)//(
0:
Estabilidade
de ponto Q
Aumento de
Ganho
30
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 61
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
CE
CC
RL
Capacitor de passagem (bypass)
RE
VCC
RC
RB
VBB
IC
IE IB
Polarização:
•XC→ ∞
•Fontes fixas que variam com t morrem
•Modelo do TJB para polarização
Sinal:
•XC→ 0
•Fontes fixas que não variam com t morrem
•Modelo do TJB para sinal
C
β.ib vbe vce rbe
ib ic B
E R2 R1 RC vo
io
vi
ii
RL
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 62
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
CE
CC
RL
Capacitor de passagem (bypass)
Polarização:
•IBQ= 12,2μA
•ICQ= 3,66mA
•VCEQ= 7,13V
Sinal:
•rbe= VT/IBQ= 2,14k
•Sem CE: AV= -2,44
•Com CE: AV= -115,6
Considerando:
•R1= 10k; R2= 1,8k; RC= 1k
•RE= 330Ω; RL= 4,7k;
•VCC= 12V
•VBEQ= 0,6V; β= 300
31
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 63
Transistor Bipolar de Junção
- Excursão de Sinal de Saída -
63
ENG04447 – Eletrônica I
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 64
Excursão de Sinal de Saída
vg
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
VCEMAX=VCC
vCE
iC
VCEQ1
Q1
0
EC
CECCC
EC
EECECCCC
RR
vVi
ii
RivRiV
ICMAX=
VCC/(RC+RE)
ICQ1
inclinação:
K=1/(RC+RE)
CORTE
IC = 0
SATURAÇÃO
VCE ≈ 0
32
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 65
Excursão de Sinal de Saída
vg
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
VCEMAX=VCC
vCE
iC
VCEQ2
Q2
0
EC
CECCC
EC
EECECCCC
RR
vVi
ii
RivRiV
ICMAX=
VCC/(RC+RE)
ICQ2
CORTE
IC = 0
SATURAÇÃO
VCE ≈ 0
inclinação:
K=1/(RC+RE)
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 66
Excursão de Sinal de Saída
vg
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
VCEMAX=VCC
vCE
iC
VCEQ=VCEMAX/2
QMES
0
EC
CECCC
EC
EECECCCC
RR
vVi
ii
RivRiV
ICMAX=
VCC/(RC+RE)
ICQ
metade da
reta de carga
inclinação:
K=1/(RC+RE)
Máxima Excursão
Simétrica (MES)
33
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 67
Excursão de Sinal de Saída
EC
CECCC
EC
EECECCCC
RR
VVI
II
RIVRIV
vg
R1
R2
VCC
RC
RE
CB vO
vi
vCE
CE
CC
RL
C
β.ib vce
ic
E
RC vo
io
RL
LC
cec
ceECc
ec
RR
vi
vRRi
ii
//
)//(0
Polarização:
Sinal:
•Quando há capacitores na malha C-E, o
comportamento desta malha para
polarização é diferente do para sinal.
•Isso faz com que tenhamos 2 retas de
carga, uma DC (polarização) e outra AC
(sinal).
•O ponto de cruzamento destas retas é
sempre o ponto Q.
VCC
RC
RE
VCE
IE
IC
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 68
Excursão de Sinal de Saída
VCEMAX=VCC
vCE
iC
VCEQ2
Q1
0
ICQ2
KDC=1/(RC+RE)
KAC=1/(RC//RL)
ECCE
CDC
EC
CECCC
RRV
IK
RR
VVI
1
LCce
cAC
LC
cec
RRv
iK
RR
vi
//
1
//
Polarização:
Sinal:
Q2
ICQ1
VCEQ1
ICMAX
O ponto Q é determinado através do
ajuste da polarização B-E. corte
ic = 0
saturação
vce ≈ 0
34
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 69
Excursão de Sinal de Saída - MES
VCEMAX
vCE
iC
VCEQMES
QMES
0
ICMAX
ICQMES
metade da
reta de carga AC
KDC=1/REQ_DC
KAC=1/Req_AC
DCEQ
DCR
K_
1
ACeq
ACR
K_
1
Polarização (reta DC):
Sinal (reta AC):
REQ_DC: resistência equivalente vista
pelos terminais C-E para DC, com as
fontes mortas.
Esta reta é definida pelos pontos VCEMAX
(corte) e ICMAX (saturação).
Req_AC: resistência equivalente vista
pelos terminais C-E para AC , com as
fontes mortas.
Esta reta é definida pelo ponto Q e por
KAC.
Generalizando:
Máxima Excursão
Simétrica (MES)
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 70
Excursão de Sinal de Saída - MES
VCEMAX
vCE
iC
VCEQMES
QMES
0
ICMAX
ICQMES
metade da
reta de carga AC
KDC=1/REQ_DC
KAC=1/Req_AC
)( CEMAXCEDCC VVKI
Polarização (reta DC):
Sinal (reta AC):
Generalizando:
vcemax=
2VCEQMES
)( maxceceACc vvKi
Para MES: vcemax=2VCEQMES
No ponto Q: vce= VCE = VCEQMES
ic= IC = ICQMES
Resolvendo-se:
DC
AC
CEMAXCEQMES
ACDC
CEMAXCQMES
K
K
VV
KK
VI
111
35
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 71
Transistor Bipolar de Junção
- Modelo Linear Híbrido
para “pequenos” SINAIS -
71
ENG04447 – Eletrônica I
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 72
Modelo Linear Híbrido do TJB
Se as variações de tensão e corrente no TJB forem suficientemente pequenas, pode-se considerar os pequenos trechos de excursão de sinal das suas curvas como segmentos de retas. Isso permite que se substitua o TJB por um modelo linear (quadripolo).
TJB na configuração
Emissor Comum
vbe vce
ib
ic
B
E E
C
hfe.ib 1/hoe vbe vce
Modelo linear híbrido do TJB
hie
ib ic
hre.vce
B
E E
C
ceoebfec
cerebiebe
vhihi
vhihv
00
00
bce
bce
ice
coe
vb
cfe
ice
bere
vb
beie
v
ih
i
ih
v
vh
i
vh
36
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 73
Parâmetros do Modelo Híbrido
•os parâmetros são fornecidos através de curvas ou
tabelas, em função do ponto quiescente (VCEQ ; ICQ )
•hre: geralmente é desprezível (muito pequeno)
•1/hoe: se muito maior que a resistência total vista pelo
coletor, pode ser desprezado
•hie, hfe: sempre são considerados
Exemplo: BC 548B @ VCE = 5V; IC = 2mA
(valores típicos do manual da Philips)
hie = 4,5 kΩ; hre = 2x10-4 V/V
hfe = 330 A/A; hoe = 30 μA/V
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 74
Parâmetros do Modelo Híbrido
Exemplo: BC 546/7/8 – manual do fabricante
37
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 75
Parâmetros do Modelo Híbrido
Exemplo: BC 546/7/8
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 76
Transistor Bipolar de Junção
- Configurações
Amplificadoras Básicas -
76
ENG04447 – Eletrônica I
38
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 77
Configurações Básicas Possíveis
Assim, 3 configurações amplificadoras são possíveis:
• Emissor-comum:
entrada: B
saída: C
• Base-comum:
entrada: E
saída: C
• Coletor-comum:
entrada: B
saída: E
vbe
vce
ib
ic
in B
E
in/out
Malha de
controle
(causa):
entrada
C out
ie Malha
controlada
(efeito):
saída
O TJB possui 3 terminais, sendo que:
ice = f(vbe) • B-E: malha que controla seu funcionamento através de vbe (possíveis entradas);
• C-E: malha cuja corrente ic é controlada (possíveis saídas).
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 78
Análise das Configurações
Amplificadoras
• polariza-se o TJB
• uso de capacitores de desacoplamento
(isolam a polarização do sinal )
• estabelece-se uma das 3
configurações amplificadoras
• substitui-se o TJB pelo seu modelo
linear para sinal (híbrido)
• calcula-se os parâmetros do modelo
linear do amplificador (Ri, Ro, Av,
Ai, Ag ou Ar)
B
R1
R2
VCC
RC
RE
E
C
CB CE CC
Transistor Polarizado
39
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 79
Análise das Configurações
Amplificadoras
Modelos Lineares do Amplificador
AV.vi Ri
Ro
vi vo RL
Amplificador de Tensão ii io
Ai.ii Ri Ro vi vo RL
Amplificador de Corrente ii io
00
00
00
oo
oo
io
ii
or
vi
og
vi
oi
ii
ov
vo
oo
vi
ii
i
vA
v
iA
i
iA
v
vA
i
vR
i
vR
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 80
Configuração Emissor Comum
Transistor Polarizado Modelo Linear do Amplificador
B
R1
R2
VCC
RC
RE E
C
CB CE CC vi
vo
C
hfe.ib 1/hoe vbe vce hie
ib ic B
E E
R2 R1 RC vo
io
vi
ii
40
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 81
Configuração Emissor Comum
Cálculo de Ri:
C
hfe.ib 1/hoe vbe vce hie
ib ic B
E E
R2 R1 RC vo
io
vi
ii
ie
vi
ii hRR
i
vR
o
21
0
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 82
Configuração Emissor Comum
Cálculo de Ro:
oe
C
vo
oo
hR
i
vR
i
1
0
C
hfe.ib 1/hoe vbe vce hie
ib ic B
E E
R2 R1 RC vo
io
vi
ii
41
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 83
Configuração Emissor Comum
Cálculo de Av:
fe
ie
oeC
ii
ov h
h
hR
v
vA
o
1
0
C
hfe.ib 1/hoe vbe vce hie
ib ic B
E E
R2 R1 RC vo
io
vi
ii
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 84
Configuração Emissor Comum
Cálculo de Ai:
fe
ieB
B
vi
oi h
hR
R
i
iA
o
0
C
hfe.ib 1/hoe vbe vce hie
ib ic B
E E
R2 R1 RC vo
io
vi
ii
RB = R1 // R2
42
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 85
Configuração Coletor Comum
Transistor Polarizado Modelo Linear do Amplificador
B
R1
R2
VCC
RC
RE E
C
CB CE CC vi
vo
E
hfe.ib 1/hoe vbc vec
hie
ib ie B
C C
R2 R1 RE vo
io
vi
ii
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 86
Configuração Coletor Comum
Cálculo de Ri:
oe
LEfeie
Ri
ii
hRRhhRR
i
vR
L
1121
RL
E
hfe.ib 1/hoe vbc vec
hie
ib ie B
C C
R2 R1 RE vo
io
vi
ii
Obs: RL influencia Ri nesta configuração!
43
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 87
Configuração Coletor Comum
Cálculo de Ro:
E
fe
ie
oevo
oo R
h
h
hi
vR
i
1
1
0
E
hfe.ib 1/hoe vbc vec
hie
ib ie B
C C
R2 R1 RE vo
io
vi
ii
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 88
Configuração Coletor Comum
Cálculo de Av:
1
11
11
0
oeEfeie
oeEfe
ii
ov
hRhh
hRh
v
vA
o
E
hfe.ib 1/hoe vbc vec
hie
ib ie B
C C
R2 R1 RE vo
io
vi
ii
44
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 89
Configuração Coletor Comum
Cálculo de Ai:
fe
ieB
B
vi
oi h
hR
R
i
iA
o
1
0 RB = R1 // R2
E
hfe.ib 1/hoe vbc vec
hie
ib ie B
C C
R2 R1 RE vo
io
vi
ii
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 90
Configuração Base Comum
Transistor Polarizado Modelo Linear do Amplificador
B
R1
R2
VCC
RC
RE E
C
CB CE CC
vi
vo C
hfe.ib
1/hoe
veb vcb hie
ie ic E
B B
RE RC vo
io
vi
ii
ib
45
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 91
Configuração Base Comum
Cálculo de Ri:
fe
ie
fe
ie
oe
E
vi
ii
h
h
h
h
hR
i
vR
o
11
1
0
C
hfe.ib
1/hoe
veb vcb hie
ie ic E
B B
RE RC vo
io
vi
ii
ib
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 92
Configuração Base Comum
Cálculo de Ro:
C
oevo
oo R
hi
vR
i
1
0
C
hfe.ib
1/hoe
veb vcb hie
ie ic E
B B
RE RC vo
io
vi
ii
ib
46
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 93
Configuração Base Comum
Cálculo de Av:
fe
ie
oeC
oefe
ie
oeC
ii
ov h
h
hR
hhh
hR
v
vA
o
1
1
1
0
C
hfe.i
b
1/hoe
veb vcb hie
ie ic E
B B
RE RC vo
io
vi
ii
ib
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 94
Configuração Base Comum
Cálculo de Ai:
11
1
1
1
0
fe
ie
fe
ie
oefe
ie
E
oefe
ie
vi
oi
h
h
h
h
hh
h
Rhh
h
i
iA
o
C
hfe.ib
1/hoe
veb vcb hie
ie ic E
B B
RE RC vo
io
vi
ii
ib
47
ENG-04077– CIRCUITOS ELETRÔNICOS I 95
Comparação entre Configurações
Ri Ro Av Ai
EC Médio-alto Alto Alto
(inversor) Médio-alto
CC Alto
(depende da carga) Baixo < 1 (≈1) Alto
BC Baixo Alto Alto
(não-inversor) ≈ − 1