ELETRNICA 2

SENAI - PR, 2001

CDIGO DE CATLOGO : 1101B

Trabalho elaborado pela Diretoria de Educao e Tecnologiado Departamento Regional do SENAI - PR , atravs doLABTEC - Laboratrio de Tecnologia Educacional.

Coordenao geral Marco Antonio Areias SeccoElaborao tcnica SENAI CIC/CETSAM

Equipe de editorao

Coordenao Lucio SuckowDiagramao Jos Maria Gorosito

Ilustrao Jos Maria GorositoReviso tcnica SENAI CIC/CETSAM

Capa Ricardo Mueller de Oliveira

Referncia Bibliogrfica.NIT - Ncleo de Informao TecnolgicaSENAI - DET - DR/PR

S474u SENAI - PR. DET ELETRNICA 2 Curitiba, 2001, 304 p

CDU - 537

Direitos reservados ao

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Regional do ParanAvenida Cndido de Abreu, 200 - Centro CvicoTelefone: (41) 350-7000Telefax: (41) 350-7101E-mail: senaidr@pr.senai.brCEP 80530-902 Curitiba - PR

SUMRIO

12 Transistores Bipolares13 Aplicaes Bsicas dos Transistores14 O Transistor como comparador15 Fonte Regulada com comparador16 Multivibrador Biestvel17 Multivibrador Monoestvel18 Multivibrador Estvel19 Transistor de efeito de campo de funo JFET20 Mosfet21 Encapsulamento22 Noes Bsicas sobre circuito integrado23 Circuitos Monoestveis e Astveis com C.I 55524 SCR25 TRIAC26 Dispositivos de Disparo27 Componentes e Circuitos Especiais de Disparo28 TCA29 Potncia CA30 Circuito Impresso31 Identificao de Terminais e Teste de Dispositivos Semicondutores

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SENAI-PR5

A vlvula foi apresentada por J. A. Fleming em 1904. Erauma vlvula diodo. Em 1906, Lee de Forest acrescentou vlvula diodo um terceiro elemento chamado grade, que serviapara controlar o fluxo de corrente entre o anodo e o catodo.

Vlvula Triodo Polarizada

O potencial da grade, sendo negativo em relao aoctodo, dificulta a passagem do fluxo de eltrons, controlandoa corrente na carga RL.

Assim, qualquer pequena variao de tenso de gradeVG provoca uma pequena variao na sua corrente IG,causando uma grande variao na corrente de anodo IA,sendo que a relao entre essas variaes determina o ganhoou a amplificao A do triodo, ou seja:

A = IA

IG

Este efeito amplificao obtido pelo controle decorrente, era tudo o que a eletrnica precisava para desenvolvergrandes projetos.

TRANSISTORES BIPOLARES

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SENAI-PR6

Nos anos seguintes, impulsionadas pelas indstrias derdios e televisores, as vlvulas sofreram um grande avano.A produo aumentou explosivamente, havendo muitoinvestimento em pesquisas. Com isso, surgiram o tetrodo(vlvula com quatro elementos) e o pentodo (vlvula com cincoelementos), melhorando o desempenho das mesmas. Dessaspesquisas, obtiveram-se tambm outros resultadosimportantes: projetos mais sofisticados, melhores tcnicas defabricao e miniaturizao de dispositivos, aplicaes em altafreqncia e alta potncia, etc.

Curiosidade

H alguns anos atrs, um avio sovitico (da antigaURSS), caiu no Japo. Era um MIG-25, um dos maissofisticados caas de combate da poca. Houve toda umamovimentao poltica e diplomtica entre o Japo, os EUA ea URSS. O que se diz, que os EUA, com a ajuda do Japo,puderam investigar todos os elementos deste avio, inclusivesua eletrnica de bordo. Qual no foi a surpresa, quandodescobriram que uma boa parte dos circuitos eram construdoscom micro-vlvulas.

A revoluo 23 de Dezembro de 1947

Nos laboratrios de pesquisas da indstria BellTelephones, nos EUA, Walter Brattain e John Bardeenmostraram ao mundo um novo conceito em eletrnica: otransistor bipolar (conduo nos dois sentidos) ou transistorde juno.

No precisava de filamento;

Mais resistentes;

Mais eficientes, pois dissipava menos potncia;

No necessitava de tempo de aquecimento;

Menores tenses de alimentao.

Vantagens Evidentes

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SENAI-PR7

Com todas vantagens, os transistores revolucionaram atecnologia eletrnica, permitindo que hoje, com toda a gamade tipos e tecnologias de fabricao, possamos ver asmaravilhas que eles fazem.

Um microprocessador (corao do computador) podechegar a Ter um milho ou mais de transistores em seuscircuitos (todos montados numa nica pastilha de silcio de 25mm). Imagine um computador montado com vlvulas!

O Transistor Bipolar

O princpio do transistor tambm poder controlar acorrente. Ele montado numa estrutura de cristaissemicondutores, de modo a formar duas camadas de cristaisdo mesmo tipo intercaladas por uma camada de cristal do tipooposto, que controla a passagem de corrente entre as outrasduas. Cada uma dessas camadas recebe um nome em rela-o sua funo na operao do transistor. As extremidadesso chamadas de emissor e coletor, e a camada central chamada de base. Os aspectos construtivos simplificados eos smbolos eltricos dos transistores so mostrados na figu-ra a seguir. Observa-se que existem duas possibilidades deimplementao.

Aspectos Construtivos e Smbolos dos Transistores

O transistor da figura (a) chamado de transistor NPNe o da figura (b) de transistor PNP.

O transistor hermeticamente fechado em umencapsulamento plstico ou metlico. Na tabela abaixo, tem-se alguns exemplos de transistores e o cdigo padronizadopara os encapsulamentos.

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SENAI-PR8

Aspecto Fsico dos Transistores

Pela figura abaixo, percebe-se que o emissor forte-mente dopado, e tem como emitir portadores de carga paraa base (eltrons no transistor NPN e lacunas no PNP).

Portadores nos Transistores

A base tem uma dopagem mdia e muito fina. As-sim, a maioria dos portadores lanados do emissor para abase, conseguem atravess-la, dirigindo-se ao coletor.

O coletor levemente dopado e, como seu nome diz,coleta (recolhe) os portadores que vm da base. Ele muitomaior que as outras camadas, pois nele que se dissipa amaior parte da potncia gerada pelos circuitos transistores.

Relembrando que os portadores majoritrios do materi-al tipo N so os eltrons livres e do material tipo P so aslacunas, pode-se observar o seguinte:

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SENAI-PR9

Barreiras de Potncias nos Transistores

Da mesma forma que na juno PN dos diodos, nas duasjunes J1 e J2 dos transistores surgem, devido recombinao dos portadores, barreiras de potenciais, cujosvalores, a 25C, so: Vg = 0,7V para semicondutores de silcioe Vg = 0,3V para semicondutores de germnio.

O comportamento bsico dos transistores em circuitoseletrnicos fazer o controle da passagem de corrente entreo emissor e o coletor atravs da base. Isso conseguido, po-larizando-se adequadamente suas duas junes, como servisto a seguir.

Funcionamento dos transistores NPN e PNP

Para se entender como funcionam os transistores, cadajuno ser polarizada separadamente, sendo depois unidaspara a anlise do comportamento do dispositivo como um todo.

Obs.: No se esquea de que a corrente convencionaltem sentido contrrio ao do fluxo de eltrons e mesmo senti-do que o do fluxo de lacunas.

Polarizando-se a juno emissor-base diretamente, comVBE (NPN) e VEB (PNP), obtm-se o que mostra a figura.

Polarizao direta da juno emissor-base

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SENAI-PR1 0

Neste caso, a juno emissor- base funciona como umdiodo polarizado diretamente, ou seja, circula por ela uma gran-de corrente iB g de portadores majoritrios (eltrons livres notransistor NPN e lacunas no PNP).

Observa-se tambm, que existe uma pequena correnteem sentido contrrio devido aos portadores minoritrios. Estacorrente chamada de corrente de fuga.

Agora polarizando-se a outra juno base - coletorreversamente com VCB > VBE (NPN) e VBC > VEB (PNP), tem-seo seguinte fenmeno, mostrado na figura seguinte.

Polarizao reversa da juno base-coletor

Neste caso, a barreira de potencial aumenta, diminuindodrasticamente o fluxo de corrente dos portadores majoritri-os. Porm, os portadores minoritrios atravessam a barreiracom facilidade no sentido contrrio, fazendo circular uma cor-rente reversa, ainda menor e praticamente desprezvel, poistais portadores so em pequeno nmero.

Reunindo-se as duas polarizaes anteriores, obtm-seo que mostra a figura abaixo.

Polarizao completa

Observa-se que o fluxo de portadores majoritrios najuno emissor-base, que antes se dirigia ao terminal da base,

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SENAI-PR1 1

agora, devido atrao maior exercida pelo coletor, dirige-sequase que totalmente para ele, atravessando a outra junobase- coletor sem encontrar dificuldades.

Para explicar por que a corrente se dirige menos basee mais para o coletor, basta lembrar que a base mais estrei-ta que o emissor e o coletor a menos dopada que o emissor.Assim, os portadores que vm do emissor saturam a baserapidamente atravs das recomendaes, fazendo com queeles se dividam da seguinte maneira: uma pequena parte sa-indo pelo terminal de base e a maior parte saindo pelo terminalde coletor, atrados por sua tenso.

Tenses e correntes nos transistores NPN e PNP

Pelo que foi exposto at aqui, pode-se montar um es-quema geral de tenses e correntes de portadores majoritri-os para transistores NPN e PNP (considerando o sentido con-vencional de corrente).

Tenses e correntes nos transistores

Aplicando-se a Primeira Lei de Kirchhoff para as corren-tes e a Segunda Lei de Kirchhoff para tenses em ambos ostransistores, obtm-se as seguintes equaes:

NPN ou PNP: iE = iC + iBNPN: VCE = VBE + VCBPNP: VBC = VEB + VBC

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SENAI-PR1 2

Observao

As correntes de portadores minoritrios, por serem mui-to menores que as de portadores majoritrios, sero sempredesprezadas, salvo observaes em contrrio.

Efeito amplificao

Analisando o fenmeno que ocorre com a polarizaocompleta do transistor NPN sob o aspecto da variao dascorrentes, tem-se o seguinte:

Um aumento na corrente de base iB provoca um n-mero maior de recombinaes, aumentando a corren-te de coletor iC. Da mesma forma, a diminuio da cor-rente de base provoca a diminuio na corrente entreemissor e coletor;

A corrente de base, sendo bem menor que a correntede coletor, faz com que uma pequena variao DiB pro-voque uma grande variao DiC. Isto significa que avariao de corrente de coletor um reflexo amplifica-do da variao da corrente ocorrida na base;

O fato do transistor possibilitar a ampliao de um si-nal faz com que ele seja considerado um dispositivoativo;

Efeito amplificao no transistor NPN

Este efeito amplificador, denominado ganho de corrente,pode ser expresso matematicamente pela relao entre a va-riao da corrente de coletor DiC c e a variao de corrente debase DiB, isto :

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SENAI-PR1 3

Ganho de corrente: DiC /DiB

Este efeito amplificador ocorre tambm no transistor PNP,s que as correntes fluem no sentido contrrio.

Configuraes bsicas

Os transistores podem ser utilizados em trs configura-es bsicas Base Comum (BC), Emissor Comum (EC) eColetor Comum (CC), onde o termo comum significa que oterminal comum entrada e sada do circuito, como mos-tra esquematicamente a figura abaixo.

Configuraes bsicas dos transistores

Cada uma destas configuraes tem caractersticasespecificas e, portanto, aplicaes diferentes.

Principais caractersticas das configuraes

Para facilitar o clculo da polarizao dos transistores,os fabricantes podem fornecer duas funes na forma grfi-ca. Uma relacionada com a caracterstica de entrada e outracom a caracterstica de sada de cada configurao. Em ge-ral, os fabricantes fornecem as curvas caractersticas de cadaconfigurao. Em geral, os fabricantes fornecem as curvascaractersticas da configurao EC, sendo que a partir desta, possvel obter os parmetros para as outras configuraes.

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SENAI-PR1 4

A caracterstica de entrada mostra a relao ente a cor-rente e a tenso de entrada para vrios valores constantes detenso de sada, formando um grupo de curvas, uma paracada tenso de sada.

Na caracterstica de sada, tem-se a relao entre a cor-rente e a tenso de sada para vrios valores constantes decorrente de entrada , formando um grupo de curvas, uma paracada corrente de entrada.

A partir destas curvas, possvel calcular os resistoresde polarizao mais adequados para uma determinada confi-gurao e aplicao, assunto este a ser analisado no prximocaptulo.

Observao

Por uma questo de conveno, as tenses e as cor-rentes sero representadas pelas letras maisculas V e I quan-do se tratar de valores constantes ou bem determinados, epelas letras minsculas v e i quando se tratar de valores gen-ricos ou variveis.

Configurao base comum (BC)

Nesta configurao, o emissor o terminal de entradade corrente e o coletor o terminal de sada de corrente docircuito, sendo que o terminal de base comum s tensesde entrada e sada, como mostra a figura, para transistoresNPN e PNP.

Configuraes base comum (BC)

ObservaoNesse momento, j ficou claro que todos os fenmenos

concernentes ao transistor NPN, assemelham-se aos que

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SENAI-PR1 5

ocorrem no transistor PNP, invertendo-se, porm, todas astenses e correntes. Desta forma, para que as aplicaes nose tornem repetitivas e, salvo observao em contrrio, daquipara frente ser tomado como referncia o transistor NPN,uma vez que na prtica, o mais utilizado.

Curva caracterstica de entrada BC

Para cada valor constante d tenso de sada VCB varan-do-se a tenso de entrada VBE, obtm-se uma corrente de en-trada iE, resultando num grfico em o seguinte aspecto:

Curva caracterstica de entrada BC

Observa-se que a caracterstica de entrada, ou caracte-rstica de emissor, semelhante curva caracterstica de umdiodo, pois a juno emissor - base funciona como um diodopolarizado diretamente. Ou seja, a partir do momento em quea tenso de entrada faz os portadores vencerem a barreira depotencial (Vg = 0,7V para o silcio e Vg = 0,3V para o germnio),a corrente atravs da juno dispara. Assim, nesta regio dacurva, pequenas variaes de VBE causam grandes variaesde iE. Observa-se que a caracterstica de entrada, ou caracte-rstica de emissor, semelhante curva caracterstica de umdiodo, pois a juno emissor - base funciona como um diodopolarizado diretamente. Ou seja, a partir do momento em quea tenso de entrada faz os portadores vencerem a barreira de

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SENAI-PR1 6

potencial (Vg = 0,7V para o silcio e Vg = 0,3V para o germnio),a corrente atravs da juno dispara. Assim, nesta regio dacurva, pequenas variaes de VBE causam grandes variaesde iE.

Curva caracterstica de sada BC

Para cada valor constante de corrente de entrada I E1,variando-se a tenso de sada V CB, obtm-se uma correntesada i C cujo grfico tem o seguinte aspecto:

Curva caracterstica de sada BC

A caracterstica de sada, ou de coletor, pode ser divididaem trs regies distintas, pois em cada uma delas o transistortem um comportamento especfico.

As trs regies de trabalho de um transistor NPN

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SENAI-PR1 7

Na regio de corte, as duas funes esto polarizadasreversamente, fazendo com que a corrente de coletor (sada)seja praticamente nula (IC =0)stivesse desconectado do circuito.

Na regio da saturao, as duas junes esto polariza-das diretamente, fazendo com que uma pequena variao detenso VCB (sada) resulte numa enorme variao da correntede coletor (sada). Neste caso, o transistor est saturado. como seus terminais estivessem em curto-circuito (VCB = 0).

Na regio ativa, a juno emissor-base est polarizada direta-mente e a juno base - coletor reversamente. Esta a regio cen-tral do grfico d sada, onde as curvas so lineares. Portanto estaregio utilizada na maioria das aplicaes, principalmente na ampli-ficao de sinais, para que a distoro seja mnima.

Por outro lado, trabalhando nas regies de corte e satu-rao, o transistor comporta-se como uma chave eletrnica,isto , chave aberta quando ele est cortado e chave fechadaquando ele est saturado.

Analogia de um transistor com uma chave

Este comportamento do transistor como uma chave temdiversas aplicaes prticas, e ser explorado mais adiante.

Ganho de corrente na configurao base comum

O ganho de corrente de um circuito qualquer a relaoentre a variao da corrente de sada e a variao da correntede entrada, para tenso de sada constante. Na configuraoBC, o ganho de corrente chamado de a (alfa), sendo definidomatematicamente por:

= iC iE VCB = cte

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SENAI-PR1 8

Porm, como se pde observar na figura da pgina 17,na regio ativa, as curvas de iE so praticamente paralelas aoeixo VCB. Assim, pode-se reescrever a relao acima da se-guinte forma:

= iC

iE

Lembrando que iE = iC + iB, conclu-se que o ganho decorrente a sempre menor que 1. Na maioria dos transisto-res, este valor est entre 0,90 a 0,98, ou seja, prximo de 1.Fisicamente, isto se explica pelo fato de a corrente de base,formada a partir da corrente de emissor, ser muito pequena,como havia sido mostrado na figura da pgina 17 (polarizaocompleta do transistor) e, graficamente, isto pode servisualizado pela pouca inclinao das curvas de iE na caracte-rstica de sada.

Exemplo

Dadas as curvas caractersticas de entrada e sada deum transistor NPN, determinar:

a) A tenso de entrada aproximada, a partir da qual acorrente de entrada comea a fluir de forma intensa;

b) De qual material semi - condutor feito esse transistor;c) A corrente de entrada, quando a tenso de entrada

vale 1V;d) A corrente de sada, nas condies do item c;e) A corrente na base, nas condies do item d;f) O ganho de corrente, nas condies do item d.

Curvas caractersticas do transistor

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SENAI-PR1 9

a) Pela curva caracterstica de entrada, tem-se que acorrente de entrada iE comea a crescer quando a tenso deentrada VBE = 0,7V.

b) Pelo valor de VBE de conduo, o transistor de silcio.

c) Para VBE = 1V, tem-se que iE = 30mA.

d) A curva caracterstica de entrada foi obtida para ten-so de sada constante VCB = 4V (vide detalhe no grfico). En-trando com esse valor de curva caracterstica de sada, junta-mente com a corrente de entrada iE obtida no item c, tem-seque a corrente de sada iC = 28mA.

e) Para o clculo de iB, tem-se que:

iE = iB + iC 30 = iB + 28 iB = 2mA

f) Com os valore de iC e iE obtidos nos itens anteriores,

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SENAI-PR2 0

tem-se que o ganho de corrente de transistor, nestas condi-es, vale:

Configurao emissor comum (EC)

Esta configurao a mais utilizada em circuitostransistorizados. Po isso, os diversos parmetros dos tran-sistores fornecidos pelos manuais tcnicos tm como refe-rncia a configurao emissor comum.

Nesta configurao, a base o terminal de entrada decorrente e o e o coletor o terminal de sada de corrente docircuito, sendo que o terminal de emissor comum s ten-ses de entrada e sada, como mostra a figura abaixo, paratransistores NPN e PNP.

Configurao emissor comum (EC)

Curva caracterstica de entrada EC

Para cada valor constante de tenso de sada VCE, vari-ando-se a tenso de entrada VBE, obtm-se uma corrente deentrada iB, resultando num grfico com o seguinte aspecto:

Curva caracterstica de entrada EC

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SENAI-PR2 1

A curva caracterstica de entrada, ou caractersticas debase, semelhante da configurao BC, pois tem-se tam-bm a juno polarizada diretamente.

Observa-se , portanto, que possvel controlar a corren-te de base variando-se a tenso entre base e emissor.

Curva caracterstica de sada EC

Para cada valor constante de corrente de entrada iB, va-riando-se a tenso de sada VCE, obtm-se uma corrente desada iC, cujo grfico tem o seguinte aspecto:

Curva caracterstica de sada EC

A caracterstica de sada, ou de coletor, tambm muitoparecida com a de configurao BC. Mas observa-se que ainclinao das curvas de iB constante, na regio ativa, muitomaior.

Nesta curva, distinguem-se tambm as trs regies detrabalho do transistor:

Corte - IC 0 Saturao - VCE 0 Ativa - regio entre o corte e a saturao (IB linear)

Ganho de corrente na configurao emissor comum

Para esta configurao, a relao entre a corrente desada e a corrente de entrada, ou seja, a relao de iC e iB,determina o ganho de corrente denominado de (beta) ou hFE(forward current transfer ratio), como segue:

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SENAI-PR2 2

HFE = = iC iB

Sendo iC muito maior que iB, o ganho de corrente sempre muito maior que 1, ou seja, na configurao emissorcomum, o transistor funciona como um amplificador de cor-rente.

Por outro lado, como a inclinao das curvas varia paracada valor de iB, o ganho corrente no constante. Valorestpicos de so de 50 a 900.

Ganho de corrente EC x ganho de corrente BC

A partir do ganho de corrente , da configurao EC,pode-se obter o ganho de corrente , de configurao base-comum, e vice-versa, como ser demonstrado a seguir:

Num transistor, as correntes se relacionam da seguinteforma:

iE = iB + iC (I)

Pelas equaes dos ganhos de corrente, tem-se:

iB = iC e iE = iC

Substituindo-se iB e iE na equao (I):

Exemplos

Dadas as curvas caractersticas de entrada e sada deum transistor NPN, determinar:

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SENAI-PR2 3

a) A corrente na base para VBE = 0,8V;b) O ganho de corrente nas condies do item a;c) O ganho de corrente na configurao BC;d) O novo ganho de corrente, caso iB dobre de valor,

mantida a tenso VCE;e) O novo ganho de corrente na configurao BC

Entrada Sada

Curvas caractersticas do transistor

a) Para VBE = 0,8V, tem-se que iB = 300mA

b) A curva caracterstica de entrada foi obtida para VCE= 5V. entrando com esse valor na curva caracterstica de sa-da, juntamente com a corrente de entrada iB obtida no item a,tem-se que a corrente de sada iC = 110mA.

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SENAI-PR2 4

Com os valores de ic e ib, tem-se que o ganho de cor-rente do transistor, nestas condies, vale:

c) Na configurao BC, o ganho de corrente vale:

d) Se a corrente de base dobrar de valor, tem-se iB =600mA

Pela curva caracterstica de sada (mostrada anterior-mente), chega-se ao novo valor da corrente do coletor:

iC = 280A

Assim:

e) Na configurao BC, o ganho de corrente vale:

Configurao coletor comum (CC)

Nesta configurao, a base o terminal de entrada decorrente e o emissor o terminal de sada de corrente docircuito, sendo que o terminal de coletor comum s tensesde entrada e sada, como mostra a figura, para transistoresNPN e PNP.

Configurao coletor comum (CC)

Para a configurao coletor comum no necessriocurvas especficas de entrada e sada. Pode-se utilizar asmesmas caractersticas da configurao EC.

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SENAI-PR2 5

Isto se justifica pelo fato de sua caracterstica de entradarelacionar iB, VBE e VCE, e a sua caracterstica de sada relaci-onar iE , VCE e iB, como na configurao EC, sendo iE pratica-mente igual a iC ( 1).

Os limites do transistores

Os transistores, como quaisquer outros dispositivos, tmsuas limitaes (valores mximos de alguns parmetros), quedevem ser respeitadas, para evitar que os mesmos se danifi-quem. Os manuais tcnicos fornecem pelo menos quatroparmetros que possuem valores mximos:

Tenso mxima do coletor - VCE max. Corrente mxima de coletor - IC max. Potncia mxima de coletor - PC max

Onde:Configurao EC e CC:

PC max. = VCE max . IC max.

Configurao BC:

PC max. = VCB max . IC max.

Tenso da ruptura das junes BV (breakdown voltage):

BVCBO - tenso de ruptura entre coletor e base, comemissor aberto.

BVCEO - tenso de ruptura entre coletor e emissor, combase aberta.

BVCES - tenso de ruptura entre coletor e emissor, combase e emissor curto-circuitados.

As limitaes de tenso, corrente e potncia podem servistas na curva caracterstica de sada do transistor, comomostra a figura a seguir.

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SENAI-PR2 6

Limitaes do transistor

Exemplos:

Parmetros de alguns transistores:

1) Quais as vantagens dos transistores em relao s vlvulas?

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2) Quais so as relaes entre as dopagens e as dimenses no emissor, base ecoletor de um transistor bipolar?

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3) Para o funcionamento de um transistor, como devem estar polarizadas suasjunes?

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4) Relacione todos os fluxos de cargas (portadores majoritrios e minoritrios)existentes nos transistores NPN e PNP, quando esto polarizados.

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5) Quais as relaes entre as correntes e as tenses num transistor NPN e PNP?

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6) De que forma a corrente de base controla a corrente entre emissor e coletor?

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7) Explique o efeito amplificao.

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8) Faa um esboo das curvas caractersticas de sada para os transistores NPNe PNP na configurao BC.

9) Faa um esboo das curvas caractersticas de entrada para os transistores deNPN e PNP na configurao BC.

10) Por que o ganho de corrente na configurao BC um pouco menor que 1?

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11) Faa um esboo das curvas caractersticas de sada para os transistores NPNe PNP na configurao EC.

12) Faa um esboo das curvas caractersticas de sada para os transistores NPNe PNP na configurao EC.

13) Por que o ganho de corrente na configurao EC muito maior que 1?

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14) Relacione as trs regies de trabalho do transistor, identificando de que formasuas junes esto polarizadas.

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15) Um transistor na configurao BC tem as seguintes curvas caractersticas :

Completar a tabela a seguir (com valores aproximados) para cada uma das situa-es:

16) Um transistor na configurao EC tem as seguintes curvas caractersticas:

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SENAI-PR3 1

Ponto quiescente

Polarizar um transistor fix-lo num ponto de operaoem corrente contnua, dentro das suas curvas caractersticas.Isto , escolher valores de correntes e tenses adequadospara o circuito do qual o transistor faz parte.

Por isso, a polarizao tambm chamada de polariza-o DC, pois fixa, atravs de resistores externos, valores decorrentes e tenses continuas no transistor. Este ponto de tra-balho do transistor , determinado pela polarizao, chama-do de ponto de operao esttica ou ponto quiescente (Q),cujo conceito j foi visto no estudo da polarizao dos diodos.

A escolha do ponto quiescente feita em funo da apli-cao que se deseja para o transistor, ou seja, ele pode estarlocalizado nas regies de corte, saturao ou ativa da curvacaracterstica de sada.

Na figura seguinte, tem-se um exemplo de curva carac-terstica de sada de um transistor na configurao EC, na qualesto marcadas as diversas regies do transistor. Nesta figu-ra, tem-se tambm trs pontos quiescentes, QA , QB e QC.

Pontos quiescentes de um transistor

O ponto QA encontra-se no centro da regio ativa, per-mitindo grandes variaes na corrente de entrada (iB), na cor-rente de sada (iC) e na tenso de sada (VCE).

O ponto QB encontra-se na regio de saturao, per-mitindo apenas variaes negativas de iB e iC e variaes posi-tivas de VCE.

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SENAI-PR3 2

O ponto QC encontra-se na regio de corte, permitin-do apenas variaes positivas de iB e iC e variaes negativasde VCE.

Portanto, se numa determinada aplicao deseja-se queo sinal do circuito varie tanto positiva como negativamente emrelao ao ponto de operao, o ponto QA o mais indicado.

Reta de carga

A reta de carga o lugar geomtrico de todos os pon-tos quiescentes possveis para uma determinada polarizao,como mostra a figura a seguir.

Reta de carga de um transistor

Por ser uma reta, ela necessita de apenas dois pontosde operao conhecidos para sua determinao.

Alm disso, a reta de carga depende da configuraoadotada para o transistor, como ser visto a seguir.

Circuito de polarizao em emissor comum

Nesta configurao, a juno base - emissor polariza-da diretamente e a juno base coletor reversamente. Paraisso, utilizam-se duas baterias e dois resistores para limitaras correntes e fixar o ponto quiescente do circuito.

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SENAI-PR3 3

Circuito de polarizao em emissor comum

Considerando apenas o transistor NPN, pode-se fazer aanlise das malhas de entrada e sada.

Malha de entrada:

RB . iG + VBE = VBB

Portanto, a equao de RB :

Malha de sada:

RC. IC + VCE = VCC

Portanto a equao de RC :

Existem vrias formas de simplificar esse circuito, elimi-nando-se uma das formas de alimentao, como sero vis-tas a seguir.

Circuito de polarizao EC com correntede base constante

Para eliminar a fonte de alimentao da base VBB, pode-se fazer um divisor de tenso entre o resistor de base RB e ajuno base - emissor, utilizando apenas a fonte VCC, comomostra a figura a seguir.

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SENAI-PR3 4

Polarizao EC com corrente de base constante

Para garantir a polarizao direta da juno base - emis-sor, e reversa da juno base coletor, RB deve ser maior queRC.

Rescrevendo-se as equaes das malhas d entrada esada, tem-se :

Malha de entrada:RB. IB + VBE = VCC

Portanto, a equao de RB :

Malha de sada:RC . IC + VCE = VCCPortanto, a equao de RC :

Neste circuito, como VCC e RB so valores constantes eVBE praticamente no varia, a variao da corrente de polari-zao da base desprezvel. Por isso, este circuito chama-do de polarizao EC com corrente de base constante.

Observao Ao se adotarem valores comerciais para os resistores

de polarizao, impe-se um pequeno deslocamentono ponto quiescente. Porm, este erro no relevan-te, dado que todos os parmetros do transistor so,tambm, valores estimados pelos