07 - Fundamentos de Transistores

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Capítulo 7
FUNDAMENTOSDETRANSISTORES
+
o circuitoEC discutidonoCapítulo6 é chamadopolarizaçãodabaseporqueeleé
projetadoparaumvalorfixoespecíficodecorrentedabase.Emborasejamuitousado
emcircuitosdigitaisechaveamentos,eletemumdefeitoqueimpedeseuusodifundi-
docomoamplificador.Quedefeitoéesse?É o ganhodecorrente!Seufuncionamento
dependemuitodo ganhodecorrentedo transistorque,por suavez,variacoma
correntedocoletor,comatemperaturaemesmocomasubstituiçãodeoutrotransistor.
A naturezadesseproblemaesuasoluçãosãoosobjetivosdestecapítulo.
Após o estudodestecapítulo,vocêdeverásercapazde:
~ Explicar porqueapolarizaçãodabasenãofuncionabemnoscircuitosde
amplificação.
~ Identificaropontodesaturaçãoeopontodecorteparaumdadocircuito
compolarizaçãodabase.
~ CalcularopontoQ paraumdadocircuitocompolarizaçãodabase.
~ Desenharumcircuitocompolarizaçãodoemissoreexplicarporqueele
funcionabememcircuitosamplificadores.
~ Demonstrarcomomontaretestarcircuitoscomtransistores.
244
...~
I Capo7 Fundamentosdetransistores 245
7.1 ASVARIAÇÕESNOGANHODECORRENTE
(1-
Por causadastolerânciasdefabricação,o ganhodeumtransistorpodevariarnuma
faixadeaté3:1quandovocêtrocadeum transistorparaoutrodo mesmotipo.Por
exemplo,afolhadedadosdo2N3904forneceumhFEmínimode100eummáximode
300quandoacorrentenocoletoréde10mA.Sevocêproduzirumcircuitoemmassa
(milharesde circuitosdo mesmotipo) como 2N3904,observaráque algunsdos
transistorestêmumganhodecorrentetãobaixoquanto100,enquantooutrostêmum
ganhodecorrentetãoaltoquanto300.
Existemdoisoutrosfatoresqueafetamo ganhodecorrentedo transistor.A
Figura7.1mostraográficodoganhodecorrentemínimodeum2N3904.Observeque
o ganhode correntedependedo valordacorrenteno coletore da temperaturana
junção.Conformevocêpodever,o ganhodecorrentevariademasiadamente.
125°C-
25°C
-55"C
10 100200 Ic (mA)
Figura7.1 o ganhodecorrente.
hFE
t
200
100
70
50
30
20
10
0,1 1,0
246 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
Exemplo7;~
de3:1deste
palavras,
t:rans~stor.Tenha
7.2 A RETADECARGA
Uma retadecargaé uma linha que corta as curvas característicasdo coletarpara
mostrarcadaum dospossíveispontosde operaçãode um transistor.Por exemplo,a
Figura 7.2mostraum circuitocompolarizaçãodabasecomumatensãodecoletorde
15V e uma resistênciade coletorde 3 kQ. À direitado diagramado circuitoestáo
gráficodascurvasdo coletor.A retadecargaéa linha desenhadaentreos pontosde5
mA no eixoverticalede 15V no eixohorizontal.
Cap.7 Fundamentosdetransistores 247
Por que usamos essareta de carga?Porque ela contém todos os pontos
possíveisde operaçãodessecircuito.Dito de formadiferente,quandoa resistênciana
basevariadezeroainfinito, acorrenteno coletorea tensãocoletor-emissorvariam.Se
vocêplotarcadapar devaloresIc e VCE'obteráuma seqüênciade pontosde operação
querepousamsobrea retade carga.Portanto,a retadecargaéum recursovisualdos
possíveispontosdeoperaçãodo transistor.
-
15V VCE
....
-
Figura7.2 A retade carga.
l
oPontodeSaturação
o pontodesaturaçãoé o ponto onde a reta de carga intercepta a região de saturação das
curvas do coletor.Como a tensãode saturaçãocoletor-emissoré muito pequena,o
ponto de saturaçãoé quaseidêntico ao ponto superior da reta de carga.Daqui em
diante,consideraremoso ponto de saturaçãocomosendoo pontosuperiorda retade
carga,tendosempreemmentequeexisteum ligeiroerro.
O ponto de saturaçãodiz qual é a máximacorrentedo coletorpossívelpara
essecircuito.Por exemplo,a máximacorrentedo coletorpossívelna Figura 7.2é de
cercade5 mA. Setrocarmosa tensão de alimentação do coletor ou a resistência do
coletor,obteremosum ponto desaturaçãodiferente.
Existeum modo fácil de calcularo ponto de saturaçãoda corrente.Visualize
umcurto-circuitoentreocoletor eoemissordaFigura7.2.VCEcaiazero.Todaatensão
de15V dafontedocoletorapareceránoresistorde3kQ.Logo,a correnteno resistor
do coletoréde
Ic
I
mA
3kQ
7
6
5
4
3
- 2-
1
248 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
15V =5mA
Ic = 3kQ
Vocêpodeaplicaressemétodoparaqualquercircuitocompolarizaçãodabase.Visua-
lizeumcurtoentreosterminaiscoletor-emissordo transistor.Depois,calculea cor-
rentedocoletorqueexistecomessacondição.Aquiestáafórmulaparacircuitoscom
polarizaçãodabase:
Vs
Iqsat)=Rc
(7.1)
Eladizqueovalorsaturadodacorrentedocoletoréigualàtensãodealimentaçãodo
coletordivididapelaresistênciadocoletor.Lembre-sedequeessafórmulaéaplicada
apenasparacircuitocompolarizaçãonabasemostradonaFigura7.2.
oPontode Corte
o pontodecorteéo pontoondearetadecargainterceptaaregiãodecortedascurvas
do coletor.Comoa correntedo coletornocorteémuitopequena,o pontodecorteé
quaseidênticoaopontoinferiordaretadecarga.Deagoraemdiante,consideraremos
o pontodecortecomosendoopontoinferiordaretadecarga.
O pontodecortedizqualéatensãocoletor-emissormáximapossívelparao
circuito.Na Figura 7.2,a tensãocoletor-emissormáximapossívelé de aproxi-
madamente15V,ovalordafontedealimentaçãodocoletor.Semudarmosatensãode
alimentaçãodocoletornaFigura7.2,obteremosumpontodecortediferente.
Existeummodosimplesdeencontraratensãodecorte.VisualizenaFigura
7.2o transistorabertointernamenteentreocoletoreo emissor.Comonãohácorrente
noresistordocoletorpor causadessacondiçãodeaberto,todaa tensãode15V da
alimentaçãodocoletorapareceránoterminaldocoletor.Logo,atensãoentreocoletor
eo terraseráiguala15V.Comoo emissorestáaterrado,atensãocoletor-emissortem
o mesmovalordatensãocoletor-terra:
VCE = 15V
AquiestáafórmulaparaatensãodecortedaFigura7.2:
V CE(corte)= VCC (7.2)
Capo7 Fundamentosdetransistores 249
colet
viSUé
coletor.Uma
novaretade
Exemplo7.3
que
Solução
Exemplo7.4,
Suponha kQ. O que
Solução
7.3 o PONTODEOPERAÇÃO
Todocircuitocomtransistortemumaretadecarga.Dadoumcircuitoqualquer,você
determinaacorrentedesaturaçãoeatensãodecorte.Essesvaloressãoplotadosnos
eixosverticale horizontal.Depois,vocêdesenhaumaretapassandopor essesdois
pontosparaobteraretadecarga.
250 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
PlotandoOPontoa
A Figura7.3mostraumcircuitocompolarizaçãodabasecomumaresistênciade500
kQ. Obtemosa correntede saturaçãoe a tensãodecortepeloprocessodadoante-
riormente.Primeiro,visualizeum curtoentreosterminaisdo coletore do emissor.
Então,todaa tensãodealimentaçãodo coletoraparecenoresistordo coletor,o que
significaqueacorrentedesaturaçãoéde5mA.Segundo,visualizeosterminaisentre
o coletoreo emissorabertos.Nãohácorrenteetodaatensãodealimentaçãoaparece
nos terminaiscoletor-emissor,o quesignificaquea tensãode corteé de 15V. Se
plotarmosacorrentedesaturaçãoeatensãodecortepodemosdesenhararetadecarga
mostradanaFigura7.3.
3kQ
Ic
mA
7
6
5
4,5
115V 4- - -
Figura7.3 Plotandoo pontoQ.
3
2
1,5
1
15V VCE1,5V 6V 10,5V
Vamosdarumtratamentosimplespor enquanto,supondoqueo transistor
sejaideal.Issosignificaquetodaatensãodealimentaçãodabaseapareceránoresistor
dabase.Logo,acorrentenabaseseráde
IB = 15V300kQ = 30!-tA
Nãopodemoscontinuaranãoserquetenhamoso valordoganhodecorrente.Supo-
nhaqueo ganhodecorrentedotransistorsejade100.Então,acorrentenocoletor éde
IC = 100(30!-tA)=3mA
Capo7 Fundamentosdetransistores 251
Essacorrentecirculandopeloresistorde3kQ produzumaquedadetensão
de9V noresistordocoletor.Quandovocêsubtrairessevalordatensãodealimentação
docoletor,obteráatensãonosterminaisdotransistor.Aquiestãooscálculos:
VCE = 15V - (3mA)(3kQ) =6V
Plotandoopontode3mA ede6V (acorrenteeatensãodocoletor),obtemos
o pontodeoperaçãomostradonaretadecargadaFigura7.3.O pontodeoperaçãoé
denominadopontoQ porqueeleésemprechamadopontoquiescente.l
PorQueoPontoaVaria
Havíamossupostoqueoganhodecorrenteerade100.O queaconteceriaseoganhode
correntefossede50?E sefossede150?Paracomeçar,acorrentedabaseseriaamesma,
porqueo ganhodeCOrrentenãotemefeitosobrea correntedabase.ldealmente,a
correntedabaseseriade35!tA.Quandoo ganhoforde50,
IC = 50(30!tA) = 1,5mAatensãocoletor-emissorserá
VCE = 15V - (1,5mA)(3kQ) = 10,5V
Plotandoosvaloresobtemosopontodebaixo,QI/ mostradonaFigura7.3.
Seoganhodecorrentefossede150,então
IC = 150(30!tA) =4,5mA
eatensãocoletor-emissorseria
VCE= 15V - (4,5mA)(3kQ) = 1,5V
Plotandoessesvalores,obtemosopontodecimaQHmostradonaFigura7.3.
1 Quiescentesignificaquieto,estávelouemrepouso.
252 Eletrônica- 4~Edição- Volume 1 Capo7
As Fórmulas
As fórmulasparaocálculodopontoQ sãodadasaseguir:
VBB - VBE
IB = RB
(7.3)
IC = ~ccIB (7.4)
VCE= Vcc - IcRc (7.5)
Exemplo7.5
SuponhaquearesistênciadabasenaFigUra~.3aumentepara1MO. O queacontece
comatensãocoletor-emissorse~ccfor de100?
Solução
ldealmente,a corre;J;1tena base.d~Í;J;1Wriapara15.!-tA,a correnteno coletar
diminuiriapara1,5mAeatensãocoletor-emissoraumentariapara
VCE...,15 ',...(1,5mA)'(3}(Q)...10,5V
NumasegundaaproxiJ:ngção,acon;en~napagedimi;J;1uiriapara14,3!-tAeacorrenteno
coletardiminuiriaparaT4,3tnA.AtenSãocoletor-emissotaumentariapara
VCE"'"1~-(1,43mA,(3kO) = 10,7V
7.4 A PROVADA RETA DE CARGA
Vocêdeveestarquerendosaberdeondevemaretadecargaeporquedevemosusá-Ia.
Especificamente,vocêdeveestarquerendosaberpor quea retadecargarepresenta
todosospontosdeoperaçãopossíveis.
I
J
Cap.7 Fundamentosdetransistores 253
A ProvaExperimental
Sevocêquerumaprovaexperimentaldaretadecarga,monteocircuitodaFigura7.4.
Depois,variearesistênciadabasedezeroaoinfinito.À medidaquefazisso,meçaa
correntenocoletoreatensãocoletor-emissor.Sevocêplotarcadapontodeoperação,
obteráumalinharetapassandoporestesdoispontos:
IC = 5mA e V CE = OV
e
IC = O e VCE = 15V
Ic
3kQ
mA
7
6
5
15V VCE
3
2- - -
1
Figura7.4 A retadecarga.
Em outraspalavras,a retadecargaé um fatoexperimental.Quandovocê
plotacadavalordacorrentedocoletoredatensãocoletor-emissor,obtémsempreum
pontoquerepousasobrealinharetaquechamamosderetadecarga.
A ProvaMatemática
Aprovamatemáticadequearetadecargabaseia-senoconceitodeumaequaçãolinear
éseugráfico.Qualquerequaçãodaforma
Ay + Bx = C
254 Eletrônica- 48Edição- Volume1 Cap.7
échamadaequaçãolinear.Podemosprovarqueográficodeumaequaçãolinearéuma
linhareta,comomostraaFigura7.5.Sevocêestiverinteressadoemmaisdetalhes,veja
os"TópicosOpcionais".
y
c
A
x
Figura7.5 Os interceptosverticalehorizontal.
7.5 IDENTIFICANDOA SATURAÇÃO
Quandovocêvêumcircuitocomtransistor,geralmentenãopodedizerdeimediatose
eleestáoperandonaregiãoativaoudesaturação.Estaseçãodiscutedoismétodospara
identificarasaturação.
ReduçãoaoAbsurdo
Aqui estáummétodoparaanalisarumnovocircuito.Suponhaqueotransistoresteja
operandonaregiãoativaeobserveseháalgumacontradição.Ostécnicosemmanu-
tençãoeosprojetistasusamessatécnica,conhecidacomoreduçãoaoabsurdo,porqueela
mostrarapidamenteo pontodeoperaçãodotransistor.Aquiestáoprocesso:
1.
2.
Suponhaqueo circuitooperanaregiãoativa.
Façaseuscálculos.
3. Seapareceralgumvalorabsurdonosseuscálculos,asuposiçãoéfalsa.
-
Cap.7 Fundamentosdetransistores 255
Por exemplo,a Figura7.6mostraumcircuitocompolarizaçãodabase.
Suponhaquevocêqueirasaberqualéa tensãocoletor-emissor.Então,procedacomo
segue:acorrentenabaseéidealmentede0,1mA. O ganhodecorrentede50aplica-se
apenasà regiãoativa.Supondoqueo transistorestejaoperandonaregiãoativa,a
correntenocoletoré
IC = 50(0,1mA) = 5mA
eatensãocoletor-emissoré
VCE=20V - (5mA)(10kQ) = -30V
Essarespostaé impossível.A tensãocoletor-emissornãopodesernegativa
quandoo transistoroperana regiãoativa.Obtemosum resultadoabsurdoporque
havíamossupostoumaoperaçãonaregiãoativa.Na realidade,o transistorestána
saturação.
10Q
\.
/3cc=50
+
-=-20V
r-- - -
Figura7.6 Identificandoasaturação.
OutroMétodo
ComececalculandoacorrentedesaturaçãodocoletordaFigura7.6:
20V = 2mA
IC(sat)= 10kQ
t
I
I
Esseéo máximovalorpossível,porqueeleocorrenopontodecimadaretadecarga.
Alémdesseponto,otransistorentraemsaturação.
A correnteda baseé idealmentede 0,1mA, já calculadoanteriormente.
Supondoumganhodecorrentede50,conformemostrado,acorrentenocoletoré
--
256 Eletrônica- 48Edição- Volume1 Cap.7
IC = 50(0,1mA) =5mA
Masissoémaiordoqueovalordacorrentedesaturaçãode2mA.Logo,otransistor
deveestarsaturado.
o GanhodeCorrentenaRegiãodeSaturaçãoÉMenor
Quandovocêestáobtendoo ganhodecorrente,eleégeralmenteparaa regiãoativa.
Por exemplo,o ganhodecorrentenaFigura7.6aparecemostradocomosendode50,
Issosignificaqueacorrentedocoletorserá50vezesacorrentedabase,considerando-
sequeo transistorestejaoperandonaregiãodesaturação.
Quandoumtransistorestásaturado,o ganhodecorrenteémenordoqueo
ganhodecorrentenaregiãoativa.Vocêpodecalcularo ganhodecorrentesaturado
conformesegue:
IC(sat)
I3cc(sat)=~
(7.6)
Na Figura7.6,o ganhodecorrentesaturadoé
2mA =20
I3cc(sat)= 0,1mA
ASaturaçãoForte
Quandoumtransistorestásaturado,opontoQestápróximodopontosuperiordareta
decarga(vejaaFigura7.7).Nessepontodeoperação,acorrentedocoletorémáxima.
Nadaquevocêfaçapodeaumentara correntedo coletor.Por exemplo,vocêpode
aumentaracorrentedabase,masacorrentedocoletorpermaneceremIC(sat)'A única
coisaquemudacomoaumentonacorrentedabaseéoganhodecorrente:elediminui
quandoacorrentedabaseaumenta.
Por exemplo,o ganhodecorrentesaturadodaFigura7.6é20,já calculado
anteriormente.Suponhaquemudemosa resistênciada basepara50kQ. Então,a
correntedabaseaumentapara0,2mAeoganhodecorrentesaturadodiminuipara
2mA =10
I3cc(sat)= 0,2mA
Cap.7 Fundamentosdetransistores 257
Um projetistaquedesejequeumtransistoroperenaregiãodesaturação
escolhesempreumaresistênciadabasequeproduzaumganhodecorrentesaturado
de10.Issoé chamadosaturaçãoforte,porqueexistecorrentedabasemaisdoque
suficienteparasaturarotransistor.
ParaotransistordaFigura7.6,eleusaapenas
2mA = 0,04mAIB = 50
parasaturaro transistor.Logo,a correntedabasede0,2mA acionao transistorcom
umafortesaturação.
Por queumprojetistausaa saturaçãoforte?Lembre-sedequeo ganhode
correntealtera-secomacorrentedocoletor,variaçãonatemperaturaesubstituiçãodo
transistor.Paratercertezadequeo transistornãosairádaregiãodesaturaçãocom
baixascorrentesdocoletor,baixastemperaturaetc.,o projetistausaa saturaçãoforte
paragarantirasaturaçãodotransistorsobqualquercondiçãodeoperação.
r
Deagoraemdiante,saturaçãofortesereferiráaqualquerprojetoquefaçacom
queo ganhodecorrentesaturadosejadeaproximadamente10.Já a saturaçãolevese
referiráa qualquerprojetoquefaçacomqueo transistorsejalevementesaturado, isto
é,no qualo ganhodecorrentesaturadoéapenasum poucomenordo queo ganhode
correntenaregiãoativa.
Ic
IC(sat)
VCE
Figura7.7 A retadecargaobtidapelospontosextremos.
258 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
Identificandoa SaturaçãoFortedeImediato
Aqui estácomovocêpodedizerrapidamenteseo transistorestánaregiãoforte.Na
maioriadasvezes,atensãodealimentaçãodabaseeatensãodealimentaçãodocoletorsão
iguais:VBB=Vcc.Quandoforesseocaso,oprojetistausaumaregrade10:1,quedizque
aresistênciadabaseéaproximadamente10vezesmaiorquearesistênciadocoletor.
A Figura7.8foi projetadausando-sea regrade10:1.Logo,sevocêvir um
circuitocomumarazãode10:1(RBparaRd, podesuporqueeleestásaturado.
lOkQ
Ysaída
10V -==-
~- -
Figura1.8 A saturaçãoforte.
Exemplo7.6
Suponhaquea resiStênciada"ase daFigDí1'a
continuasaturado?
aumentepara1MO. O transistor
Solução
Suponhaqueo transistorestejaopetandonaregiãoativae observeseháalguma
contradição.Idealmente,acorrentenabaseé10Vdivididopor1MO,ouseja,10!tA.
A correntenocoletoré50vezes10""A,ouseja,0,5mA.Essacorrenteproduzuma
quedade.5V nore~torid~co~~tor.~~btr.do\~.dos:ZOV,obtemos
VCE=15V
Nãohácontradiçãoaqui.Seob:'ansistore§tive~esaturado,obteríamosumnúmero
negativonocá.lcuIÔiOu.~sm(!ji.K!)V:~~môi~bti~osjm5V,sabemosqueotransistor
estáoperandonaregiãoativa.
---
Capo7 Fundamentosdetransistores 259
l
!
SoluçAo
Suponha
contrai
vamos
Com~e
curto
kO.J:. correntena
corrente.no
Ex,iste
mA porquE!,
pontoéo
corrente
nãopodesermaiorque4
quepodemudaresse
~dEltUmA,masoganhode
temdoisganhosde
O segundoéigualou
7.6 o TRANSISTORCOMOCHAVE
A polarizaçãodabaseéútil emcircuitosdigitaisporqueessescircuitosgeralmentesão
projetadosparaoperarnaregiãodesaturaçãoenocorte.Porisso,elestêmumatensão
desaídabaixaouumatensãodesaídaalta.Emoutraspalavras,nenhumdospontosQ
é usado,saturaçãoou corte.Por essarazão,asvariaçõesnopontoQ nãosãoimpor-
tantes,pois o transistorpermanecena saturaçãoou no cortequandoo ganhode
correntevaria.
Aqui estáumexemplodousodeumcircuitocompolarizaçãodabasepara
chavearentreasaturaçãoeo corte.A Figura7.8mostraumexemplodeumtransistor
comumasaturaçãoforte.Portanto,atensãodesaídaédeaproximadamenteOV.Isso
significaqueopontoQ estánopontosuperiordaretadecarga.
260 Eletrônica- 4g Edição- Volume1 Capo7
Quandoa chaveabre,a correntedabasecaia zero.Por isso,a correntedo
coletorcaiazero.Semcorrentenoresistorde1kQ,todaa tensãodealimentaçãodo
coletorapareceentreosterminaiscoletor-emissordotransistor.Logo,atensãodesaída
aumentapara+10V.
O circuitopodeterapenasduastensõesdesaída:Oou +10V.É a~imque
identificamosumcircuitodigital.Eletemapenasdoisníveisdetensãodesaída:baixo
oualto.Osvaloresexatosdosdoisníveisdetensãonãosãoimportantes.Tudoo que
importaéquevocêpodedistinguirosníveiscomobaixooualto.
Oscircuitosdigitaissãosemprechamadoscircuitosdechaveamentoporqueseu
pontoQ ficarestritoentredoispontosdaretadecarga.Na maioriadosprojetos,osdois
pontossãosaturaçãoecorte.Um outronometambémusadoé circuitodedoisestados,
referindo-seaosdois níveisdetensãodesaída,baixoealto.
defugado
saturaçãodo
o coletoreo
y
,;,
Cap.7 Fundamentosdetransistores 261
7.7 A POLARIZAÇÃO DO EMISSOR
Oscircuitosdigitaissãoostiposdecircuitosusadosnoscomputadores.Nessaárea,a
polarizaçãodabaseeoscircuitosderivadosdapolarizaçãodabasesãoúteis.Masna
amplificação,precisamosdecircuitoscujospontosQ sejamimunesàsvariaçõesdo
ganhodecorrente.
A Figura7.9mostraumapolarizaçãodoemissor.Comovocêpodever,oresistor
da basefoi retiradoe ligadono circuitoemissor.Essaalteraçãomodificacomple-
tamenteo funcionamentodocircuito.O pontoQ nessenovocircuitoéagoraestável.
Quandoo ganhodecorrentemudade50paraISO,opontoQ quasenãosedeslocaao
longodaretadecarga.
Rc
+
V"1
+
- Vcc
IRE- - -
Figura7.9 A polarizaçãodoemissor.
A IdéiaBásica
A tensãodealimentaçãodabaseagoraestáaplicadadiretamentenabase.Portanto,um
técnicoemverificaçãodedefeitosveráqueVBBestáaplicadaentreabaseeoterra.O
emissornãoestámaisaterrado.Agora,o emissorestánumpotencialacimadoterrae
temumatensãodadapor
VE = VBB - VBE (7.7)
Vocêpodeusarqualquerumadastrêsaproximaçõesaqui.SeVBB formaior
que20vezesVBE' aaproximaçãoidealseráprecisa.SeVBB for menorque20vezesVBE'
vocêpodeusarasegundaaproximação.
262 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
1 kQ
Figura7.10 Exemplodepolarizaçãodoemissor.
Calculandoo pontoa
Vamosanalisaro circuitode polarizaçãodo emissorda Figura7.10.A tensãode
polarizaçãodabaseéde5V apenas,assim,usamosasegundaaproximação.A tensão
entreabaseeoterraéde5V.Daquiparaafrente,vamosnosreferiràtensãobase-terra
comotensãodabase,ouVB.A tensãoentreosterminaisbase-emissoréde0,7V.Vamos
nosreferiraessatensãocomotensãobase-emissor,ouVBE'
A tensãoentreoemissoreoterraéchamadatensãodoemissor.Elaéiguala
VE = 5V - O,7V=4,3V
Essatensãoestáaplicadanoresistordoemissor,assim,podemosusaraleide
Ohmparacalcularacorrentenoemissor:
I - 4,3V
E - 2,2kQ = 1,95mA
Issosignificaquea correntedo coletoré de1,95mA comumaboaaproxi-
mação.Quandoessacorrentedo coletorcircularatravésdo resistordo coletor,ela
produziráumaquedadetensãode1,95V.Subtraindoessevalordatensãodealimen-
taçãodocoletorobtemosatensãoentreocoletoreoterra:
Vc = 15V - (1,95mA)(l kQ) = 13,1V
Daquiparaafrente,vamosnosreferiràtensãocoletor-terracomotensãodocoletor.
/3cc=100
I
+
i..L
t2'2
-=- 15V
5V-=-
I1- -- - --
ç;
Cap.7 Fundamentosdetransistores 263
Essaéatensãoqueumtécnicoemmanutençãodevemedirquandotestarum
circuitocomtransistor.Um dosterminaisdovoltímetrodeveserconectadoaocoletor
eooutroterminaldeveserconectadoaoterra.Sevocêquiseratensãocoletor-emissor,
devesubtrairatensãodoemissordatensãodocoletor,comosegue:
VCE = 13,1V - 4,3V = 8,8V
Portanto,o circuitodepolarizaçãodo emissordaFigura7.10temumpontoQ com
estascoordenadas:Ic = 1,95mA e VCE= 8,8V.
A tensãocoletor-emissoréa tensãousadaparadesenharasretasdecargae
paraainterpretaçãodasfolhasdedadosdotransistor.Transformadoemfórmula,
VCE = VC - VE (7.8)
Normalmente,umtécnicoemverificaçãodedefeitonãomedeatensãocoletor-emissor
diretamente,porqueo terminalcomumdemuitosmultímetrosficaaterradointerna-
mente.Por queissoéumproblema?Porqueconectandoo terminalpositivodovoltí-
metronocoletoreo terminalcomumnoemissor,pode-securto-circuitaroemissoreo
terra.Issoforneceumaleituraincorreta.
Portanto,o modousualdeumverificadordedefeitosobteratensãocoletor-
emissorépormeiodeumprocessodetrêsetapas:
1.
2.
Meçaa tensãocoletor-terra,Vc.
Meçaa tensãoemissor-terra,VE.
3. SubtraiaVEdeVcparaobterVCE.
Lembre-sesempredisso.Casocontrário,vocêpodeobterfalsasleiturasquandoestiver
verificandodefeitosoutestandocircuitos.
o CircuitoÉ ImuneàsVariaçõesnoGanhodeCorrente
Aqui estáo porquêda preferênciapelapolarizaçãodo emissor.O pontoQ deum
circuitocompolarizaçãodeemissoréimuneàsvariaçõesnoganhodecorrente.Arazão
estáno processousadopara analisaro circuito.Eis as etapasque usamosante-
riormente:
1.
2.
Obtenhaatensãonoemissor.
Calculeacorrentenoemissor.
264 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
3.
4.
Calculea tensãono coletor.
Subtraia a tensão no emissor da tensão no coletor para obter VCE.
Em nenhummomentofoi precisousaro ganhodecorrentenoprocessoanterior.Como
nãousamoso ganhodecorrenteparacalcularacorrentenoemissor,coletaretc.,ovalor
exatonãomaisimporta.
Movendo o resistorda baseparao circuitoemissor,forçamosa tensãobase-
terra a ser igual à tensão de alimentaçãoda base.Antes, quase toda a tensãode
alimentaçãoestavano resistorda base,estabelecendouma correntefixa para a base.
Agora, toda essatensão de alimentaçãomenos0,7 V está aplicada no resistor do
emissor,estabelecendoumacorrentedeemissorfixo.
MenorEfeitodoGanhodeCorrente
o ganho de correntetemum menor efeitosobrea correntede coletor.Sobtodasas
condiçõesdeoperação,astrêscorrentesestãorelacionadaspor
1E = 1c + 1B
a qualpodeserrearranjadacomo
1C
I +-
1E = C I3cc
Solucioneissoparaacorrentedo coletareobterá
I I3ccC = R IPcc+ 1 E
(7.9)
o fatorquemultiplica1Eéchamadofatordecorreção.Ele lhe diz quãodiferenteé1cde
1E.Quando o ganhodecorrentefor 100,o fatordecorreçãoserá
I3cc
I3cc+l
100
100 + 1 = 0,99
Issoimplicaquea correntedo coletoré igual a 99%da correntedo emissor.Portanto,
obtemosapenas1%deerroquandoignoramoso fatordecorreçãoeconsideramosque
a correntedo coletoré igual àcorrentedo emissor.
---
r
-~
Capo7 Fundamentosdetransistores 265
bemp"".9
Solução
.valor, ou seja,
Essa do
corrente
quedade
266 Eletrônica- 4~Edição - Volume 1 Cap.7
2kQ
Figura7.11 A retadecargadapolarizaçãodo emissor.
7.8 ACIONADORESDELED
Vocêdeveteraprendidoqueoscircuitosdepolarizaçãodabaseestabelecemumvalor
fixoparaacorrentedabase,enquantooscircuitosdepolarizaçãodoemissorestabele-
cemumvalorfixoparaacorrentedoemissor.Porcausadoproblemacomo ganhode
corrente,oscircuitosCO!llpolarizaçãodabasesãonormalmenteprojetadosparacha-
vearentreasaturaçãoeocorte,enquantooscircuitoscompolarizaçãodoemissorsão
geralmenteprojetadosparaoperarnaregiãoativa.
Nestaseção,discutiremosdoiscircuitosquepodemserusadoscornoaciona-
doresde LED. O primeirocircuitousaa polarizaçãoda basee o segundousaa
polarizaçãodoemissor.Issolhedaráaoportunidadedeobservarcornofuncionacada
circuitonumamesmaaplicação.
o AcionadordelED comPolarizaçãodaBaseA correntedabasenaFigura7.12ézero,o quesignificaqueotransistorestáemcorte.
QuandoachavenaFigura7.12fecha,otransistorvaiparaasaturaçãoforte.Visualize
umcurtoentreosterminaiscoletor-emissor.Então,atensãodealimentaçãodocoletar
(15V) aparecenaconexãodoLED comoresistorde1,5kQ.Seignorarmosaquedade
tensãodo LED, a correntenocoletorseráidealmentede10mA. Masseadmitirmos
urnaquedade2V noLED,entãoatensãonoresistorde1,5kQseráde13V eacorrente
nocoletorserá13V divididopor1,5kQ,ouseja,8,67mA.
Pcc=100
I
+
.:!:.L
t'
-15V
5V-=- II- -- --
t
!
,J.
Cap.7 Fundamentosdetransistores 267
1,5kQ
'l
15V~
l
+
~15V
I- - -
Figura7.12 o acionadordeLED compolarizaçãodabase.
Não hánadadeerradocomessecircuito.Eleexecutaa funçãodeumbom
acionadordeLED,porqueeleestáprojetadoparasaturaçãoforte,naqualo ganhode
correntenãoimporta.Sevocêtiverdemudara correntenoLED dessecircuito,pode
alterartantoa resistênciano coletorquantoa tensãode alimentaçãodo coletor.A
resistênciadabaseéfeita10vezesmaiorquearesistênciadocoletor,porquedesejamos
urnafortesaturaçãoquandoachaveforfechada.
oAcionadordeLEDcomPolarizaçãodoEmissor
r:J
I
I
I
Na Figura7.13a correntedo emissoré zero,o quesignificaqueeleestáno corte.
QuandoachavenaFigura7.13fecha,otransistorvaiparaaregiãoativa.Idealrnente,a
tensãonoemissoréde15V.Issoimplicaqueobtemosurnacorrentedeemissorde10
mA.Dessavez,aquedadetensãonoLED nãotemefeito.Nãoimportaseoexatovalor
daquedadetensãonoLED é de1,8,2 ou2,5V.Issoéurnavantagemdoprojetoda
polarizaçãodo emissorsobreo projetodapolarizaçãodabase.A correnteno LED
independedaquedadetensãono LED. Urnaoutravantagemé queo circuitonão
necessitadeumresistornocoletor.
o circuitodepolarizaçãodo emissorna Figura7.13operanaregiãoativa
quandoachaveéfechada.ParamudaracorrentenoLED,vocêdevevariaratensãode
alimentaçãodabaseoua resistênciadoemissor.Por exemplo,sevocêvariaratensão
dealimentaçãodabase,acorrentenoLEDvariaránumaproporçãodireta.
268 Eletrônica- 4aEdição- Volume1 Cap.7
'l
15V~
I
+
-=-- 20V
- - -
Figura7.13 o acionadordeLED compolarizaçãodoemissor.
for
e1etrônicos.
:ênda
'fI;macorrente
a
Cap.7 Fundamentosdetransistores 269
7.9 o EFEITODASPEQUENASVARIAÇÕES
Nos capítulosanteriores,fizemosaintroduçãodaanálisevariacional,queéútilpara
qualquerumquetenteentenderoscircuitosalémdopontodesimplesmentesubstituir
númerosemfórmulas.ParaaanálisevariacionaldaFigura7.14,umapequenavariação
significaumavariaçãodecercade10%(atolerânciademuitosresistores).
Porexemplo,aFigura7.14mostraumcircuitodepolarizaçãodoemissorcom
osseguintesvaloresnocircuito:
V BB = 2 V vCC = 15V RE = 130Q RC = 470Q ~cc= 100
Essesvaloressãoasvariáveisindependentesdocircuito(namaioriadasvezeschama-
dosvaloresdocircuito)porqueseusvaloresindependemdosoutros.
Rc
+10,3V 470Q +15V
+
- VBB
I
+
- Vcc
I
+2V
- - -
\
',~
.j
Figura7.14 A análisevariacional.
Tabela7.1 Umaanálisevariacional.
VE IE 18 Ic Vc VCE
VBB aumenta A A A A D D
Vcc aumenta P P P P A A
RE aumenta P D D D A A
Rc aumenta P p P P D D
If 1 cc aumenta P P D P P P
I
270 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
Astensõeseascorrentesrestantessãocomosegue:
VE=1,3V Vc = 10,3V IB = 99!-tA IC =9,9mA IE =10mA
Cadaumadelasé chamadqvariáveldependenteporqueseuvalormudaquandouma
variávelindependentemuda.Serealmenteentendecomofuncionaumcircuito,você
podedizer se umavariáveldependenteaumentará,diminuiráou permaneceráa
mesmaquandoumavariávelindependenteaumentar.
Porexemplo,suponhaqueVBBaumenteem10%aproximadamentenaFigura
7.14.Vcaumentará,diminuiráoupermaneceráamesma?Diminuirá.Porquê?Porque
umaumentonatensãodealimentaçãodabaseaumentaacorrentenoemissor,aumen-
taacorrentenocoletor,aumentaatensãonoresistordocoletorediminuiatensãono
coletor.
A Tabela7.1resumeosefeitosdeumpequenoaumentonasvariáveisinde-
pendentesdaFigura7.14.UsaremosaletraA pararepresentarumaumento,D para
representarumadiminuiçãoeP pararepresentarqueavariávelpermaneceamesma
(variaçãodemenosde 1%).Esseresultadoé obtidosupondo-sea segundaaproxi-
mação.Peloestudodessatabelae perguntandopor queocorreumavariação,você
poderámelhorarsuacompreensãodecomofuncionaumcircuito.
7.10 VERIFICAÇÃODEDEFEITOS
Umtransistorpodeapresentarváriostiposdedefeitos.Comoelecontémdoisdiodos,
excedendoqualquerumadastensõesderuptura,correntemáximaoupotêncianomi-
nal,podemosdanificarumou ambososdiodos.Osproblemaspodemincluircurtos,
abertos,altovalordecorrentedefuga,I3ccreduzidoeoutrosproblemas.
o TestecomoTransistorForadoCircuito
Umaformadetestartransistoresécomumohmímetro.Vocêpodecomeçarmedindoa
resistênciaentreocoletoreoemissor.Eladevesermuitoaltanosdoissentidos,porque
osdiodosestãoemanti-série(conectadosemsériecomaspolaridadesopostas).Um
dosproblemasmaiscomunsé um coletor-emissoremcurto,produzidoquandoa
potêncianominalultrapassaseuvalornominal.Sevocêmedirumaresistênciazeroem
qualquerumdossentidos,otransistorestaráemcurtoedevesersubstituído.
--..
".,..,..,.
F
til
I
Capo7 Fundamentosdetransistores 271
Supondoquea resistênciacoletor-emissorsejamuitoaltanosdoissentidos
(daordemdemegaohms),vocêpodemedirasresistênciasdiretaereversadodiodo
coletor(entreosterminaisdocoletoredabase)edodiodoemissor(entreosterminais
doemissoredabase).Vocêdeveobterumvaloraltoparaarazãoreversa/diretapara
qualquerum dosdiodos,tipicamentedemaisde1000:1(nocasodo silício).Senão
obtiveressealtovalorparaessarazão,otransistordeveestarcomdefeito.
Mesmoqueo trànsistorpasseno testedo ohmímetro,eleaindapodeter
algumdefeito.Afinaldecontas,o ohmímetrotestaapenascadaumadasjunçõesdo
transistorsobascondiçõescc.Vocêpodeusarumtraçadordecurvasparaobservar
algunsdefeitossutis,talcomocorrentedefugamuitoalta,baixovalorde~ccoutensão
derupturaabaixodovalornominal.Existemtambémtestadoresdetransistorcomer-
ciaisquechecamacorrentedefuga,~cceoutrosparâmetros.
o TestedoTransistornoCircuito
otestemaissimplesnocircuitosãoasmediçõesdastensõesnotransistoremrelação
aoterra.Porexemplo,mediratensãonocoletorVC eatensãonoemissorVEéumbom
começo.A diferençaVc - VEdeveestaracimade1V,masabaixodeVcc.Sealeitura
for abaixo de 1 V, o transistorpode estarem curto. Se a leitura for igual a,Vcc'o
transistorpodeestaraberto.
O testedescritoanteriormentegeralmentemostraseexistealgumproblema
emcc.MuitostécnicosincluemumtestedeVBE'feitoconformesegue:meçaatensãona
baseVBeatensãonoemissorVE'A diferençadessasleituraséVBE'quedeveestarentre
0,6e 0,7V paraostransistoresoperandocompequenosinalnaregiãoativa.Paraos
transistoresdepotência,VBEpodeserde1Voumais,porcausadaresistênciadecorpo
dodiodoemissor.SealeituraemVBEestiverabaixode0,6V,o diodoemissornãoestá
comapolarizaçãodiretaadequada.O problemapodesernotransistorouemalgum
componentedapolarização.
Outrostécnicosincluemotestedecorte,executadocomosegue:curto-circuite
osterminaisbase-emissorcomumapontedefio.Issoeliminaapolarizaçãodiretado
diodoemissoreforçao transistorparao corte.A tensãocoletor-terradeveserigualà
tensãodealimentaçãodocoletor.Seissonãoocorrer,algumacoisaestáerradacomo
transistoroucomo circuito.
272 Eletrônica- 4~Edição- Volume1 Cap.7
UmaTabeladeDefeitos
Conformediscutidono Capítulo6/um componenteemcurtoé equivalentea uma
resistênciazero,enquantoum componenteabertoé equivalentea umaresistência
infinita.Por exemplo,o resistordo emissorpodeestaremcurtoou aberto.Vamos
designaressesestadosporRECeREA'respectivamente.Demodosimilar,oresistordo
coletorpodeestaremcurtoouaberto,quesimbolizamoscomoRcceRCA1respectiva-
mente.
Quandoum transistorestácomdefeito,muitacoisapodeacontecer.Por
exemplo,um ou ambosos diodospodemestarinternamenteemcurtoou aberto.
Vamoslimitaro númerode possibilidadescitandoaquelesdefeitosmaiscomuns:
coletor-emissoremcurto(CEC) indicaos trêsterminaisemcurto(base,coletore
emissor)juntos,enquantoo coletor-emissoraberto(CEA)representaostrêsterminais
abertos.Base-emissoraberto(BEA)indicao diodobase-emissorabertoecoletor-baseaberto(CBA)indicaodiodocoletor-baseaberto.
A Tabela7.2mostraalgunsdosproblemasquepodemocorrernumcircuito
comoodaFigura7.14.As tensõesforamcalculadascombasenasegundaaproximação.
Quandoo circuitooperanormalmente,vocêdevemedirumatensãodebasede2 V,
umatensãodeemissorde1/3V eumatensãodecoletordeaproximadamente10/3V.
Seo resistor doemissorestivesseemcurto,atensãonodiodoemissorseriade+2V.
Essealtovalor de tensãodestruiriao transistor,produzindoprovavelmenteuma
aberturaentreo coletoreoemissor.EssedefeitoRECesuatensãoestãonaTabela7.2.
Tabela7.2 Problemasesintomas.
Defeito Va,V VE,V Vc,V Comentários
Nenhum 2 1/3 10,3 Semdefeito
REC 2 O 15 Transistorqueimado(CEA)
REA 2 1,3 15 Semcorrentedebaseoudecoletor
Rcc 2 1,3 15
RCA 2 1,3 1,3
SemVBB O O 15 Verifiquea fonteeosterminais
SemVcc 2 1/3 1,3 Verifiquea fonteeosterminais
CEC 2 2 2 Todososterminaisdotransistorabertos
CEA 2 O 15 Todososterminaisdotransistorabertos
BEA 2 O 15 Diodobase-emissoraberto
CBA 2 1,3 15 Diodocoletar-baseaberto
,
~
I.
\-If
1
Cap.7 Fundamentosdetransistores 273
Seo resistordo emissorestivesseaberto,nãohaveriacorrenteno emissor.
Alémdisso,a correnteno coletorseriazeroe a tensãonocoletor seriade15V.Esse
defeitoREAe suastensõessãomostradosnaTabela7.2.Continuandoa análise,po-
demosobterossintomasrestantes,conformecadadefeitoapresentadonaTabela7.2.
Observequandonãoexistea alimentaçãoVcc.Essedefeitomereceum co-
mentário.Vocêpodeacharinicialmentequea tensãonocoletoré zero,poisnãohá
tensãodocoletor.Masnãoéissoquevocêmedecomumvoltímetro.Quandovocêliga
ovoltímetroentreocoletoreo terra,abasecontinuaalimentandoocircuitocomuma
pequenacorrenteatravésdodiodocoletor queficapolarizadoemsériecomovoltíme-
tro.Comoabasetemumatensãodefinidade2V,atensãonocoletoréde0,7V,abaixo
dopotencialdabase.Portanto,ovoltímetroindicariaumvalorde1,3Ventreocoletor
e o terra.Em outraspalavras,o voltímetrofechao circuitocomo terraporqueo
voltímetrofuncionacomoumaresistênciadealtovaloremsériecomodiodocoletor.
TÓPICOSOPCIONAIS
7.11 MAISINFORMAÇÕESSOBREA RETADECARGA
ApliquealeidastensõesdeKirchhoffnamalhadocoletornaFigura7.2paraobter
(3kQ)(Id + VCE = 15V
Essaé umaequaçãolinearcomduasincógnitas,Ic e VCE'Ela tema formaalgébrica
básicade
Ay + Bx =C
Na álgebrabásica,vocêaprendeuqueo gráficodeumaequaçãocomdoistermosde
primeiraordeméumalinhareta,conformemostradonaFigura7.5.
I'
Os Interceptas
Alémdisso,o interceptoverticaléiguala
274 Eletrônica- 4«Edição- Volume1 Cap.7
C
Yi = A
eointerceptohorizontaléiguala
C
xi = B
Na Figura7.2,A =3 kQ, B = 1 e C = 15V. Quandoresolvemosparaos
interceptos,obtemosuminterceptoverticalde
15V = 5mAYi = 3kQ
euminterceptohorizontalde
15V = 15V
xi = 1
Concluindo,aplicandoalei deKirchhoffnamalhadocoletor,obtemosuma
equaçãodaforma
Ay + Bx = C
Comoo gráficodessaequaçãoésempreumalinharetaquepassapelosinterceptos,
nossaequaçãoproduzumaretaquepassapelospontosdacorrentedesaturaçãoepela
tensãodecorte.Matematicamentefalando,aretadecargaéo lugardetodosospontos
deoperaçãoeéumalinharetaporqueoresistordocoletorélinear.
OsPontosExatosdeCortee Saturação
A localizaçãoexatadospontosde cortee saturaçãoé ligeiramentediferentedos
interceptoshorizontalevertical.VocêpodeobservarissopelaFigura7.15.O pontoem
quearetadecargainterceptaacurvaemIB=Oéo localexatodo pontodecorte.Nesse
ponto,a correntenabaseé zeroe a correntenocoletoré desprezivelmentepequena
(existeapenasumacorrentedefuga,ICEO)'No corte,odiodoemissorsaidapolarização
diretae o funcionamentonormaldo transistoréperdido.Numaboaaproximação,a
tensãocoletor-emissorcomapolarizaçãodabaseiguala-seaoextremoinferiordareta
decarga:
--
Cap.7 Fundamentosdetransistores 275
VCE(corle) = VCC
A interseçãodaretadecargaedacurvaIB=IB(sat)éo localexatodopontode
saturação.Nesseponto,a correntenabaseé iguala IB(sat)'e a correnteno coletoré
máxima.Na saturação,o diodocoletorsaidapolarizaçãoreversaeo funcionamento
normaldotransistoréperdido.
Ic
SATURAÇÃO
Vcc
Rc
VCE
IB >IB(sat)
IB =IB(sat)
h
CORTE
o Vcc
Figura7.15 Ospontosexatosdecorteesaturação...,
Comumaboaaproximação,a correntenocoletorcomabasepolarizadaiguala-seao
extremosuperiordaretadecarga:
VCC
IC(sat) = Rc
ti
Na Figura7.15,IB(sat)representao valordacorrentedabasequeproduzo
valorexatodasaturação.SeacorrentedabaseformenorqueIB(sat)'otransistoropera
naregiãoativaemalgumpontoentreasaturaçãoeocorte.Emoutraspalavras,oponto
deoperaçãoficaemalgumlugaraolongodaretadecargacc.Por outrolado,sea
correntedabaseformaiorqueIB(sat)1acorrentedocoletorseráiguala VcdRo ovalor
máximo.Graficamente,issosignificaquea interseçãodaretadecargacomqualquer
correntedabasemaiorqueIB(sat)produzopontodesaturaçãodaFigura7.15.
,.
{
I
I
276 Eletrônica- 4GEdição- Volume1 Cap.7
AComplianceouCompliância
A tensãodecompliance(ousimplesmentecompliance)deumafontedecorrenteéafaixa
detensãonaqualpodeoperar.Comrelaçãoaumtransistor,acomplianceéafaixade
tensãonaregiãoativa.Aretadecargaccnosdizdeimediatoqualéacompliancedeum
transistor.Na Figura7.15,o transistortemumacompliancede aproximadamente
algunsdécimosdevoltatéaproximadamenteVcc.Emoutraspalavras,otransistorage
comoumafontedecorrenteemqualquerpontoentreasaturaçãoeo corte,excluindo
essepontos.
7.12 MAISINFORMAÇÕESSOBREOTRANSISTOR
COMOCHAVE
o modomaissimplesdeusarumtransistorécomoumachave,o quesignificaqueele
operatantonasaturaçãoquantonocorte,masemnenhumoutropontoaolongoda
retadecarga.Quandootransistorestásaturado,elefuncionacomoumachavefechada
docoletorparao emissor.Quandoo transistorestáemcorte,elefuncionacomouma
chaveaberta.
+Vcc
+11m
Ic
CHAVE FErnAD A
Vcc
Rc
- Vcc
VCE
(a) (b)
Figura7.16 o circuito de chaveamentocom transistor.
A CorrentedaBase
A Figura7.16mostraocircuitoqueanalisamosatéagora.Somandoastensõesemtorno
damalhadeentrada,obtemos
'--
~
, ,.
Cap.7 Fundamentosdetransistores 277
IBRB + VBE - VBB = O
Resolvendo paraIB'obtemos
VBB - VBE
IB = RB
Se a corrente da base for maior ou igual a IB(sat)'o ponto de operação Qficará
no extremosuperiorda retade carga(Figura7.16b).Nessecaso,o transistor funciona
como uma chave fechada. Por outro lado, se a corrente da base for zero, o transistor
operará no extremo inferior da reta de carga e o transistor funcionará como uma chave
aberta.
A RegraparaProjeto
Uma saturaçãolevesignificaque levamoso transistorapenasno início da saturação,
istoé,acorrentedabaseéo valorexatoesuficienteparaoperarotransistornoextremo
superiordaretadecarga.A saturaçãolevenãoéusadanumaproduçãoemmassapor
causada variaçãode I3cce IB(sat).Não tenteusarum transistorna saturaçãolevenum
circuitodechaveamento.
Uma saturaçãofortesignificaquea correntedabaseé suficienteparaoperar
o transistorna saturaçãoparatodososvaloresencontradosde I3ccnumaproduçãoem
massa.Paraopiorcasodatemperaturaecorrente,a maioriadostransistoresdesilício
de pequenosinal temum I3ccmaior que 10.Portanto,uma regra de projetopara a
saturaçãoforteéfazercom quea correnteda basesejaaproximadamenteumdécimo
do valor dacorrentede saturação.Isso garantea saturaçãofortesobquaisquercondi-
çõesdeoperação.Por exemplo,seo extremosuperiorda retadecargativer um valor
de correntedecoletorde 10mA, entãoestabelecemosuma correntedebasede 1mA.
Issogarantea saturação para qualquer transistor, corrente, temperatura etc.
A nãoserquandoindicado,usaremosa regrade10:1quandoestivermos
projetandocircuitosdechaveamentocomtransistor.Lembre-sedequeissoé apenas
umaregra.Seosvalorespadrõesderesistênciasproduziremumataxadelei IBligeira-
mentemaiorqueIa,a maioriadostransistoresdepequenosinalaindaestarásaturada.
278 Eletrônica- 4BEdição- Volume1 Cap.7
+5V
-F
OV
+15V
L-
::::OV
-
Figura7.17 o transistorusadocomochave.
UmExemplo
A Figura7.17mostraum circuitodechaveamentocomtransistoracionadoporuma
tensãoemdegrau.Esseé o tipo de formadeondaencontradonoscomputadoresdigitais.Quandoatensãodeentradaforzero,otransistorestaráemcorte.Nessecaso,
elefuncionacomoumachaveaberta.Semcorrentenoresistordocoletor,a tensãode
saídaéiguala+15V.
Quandoatensãodeentradaforde+5V,acorrentedebaseserá
5V - 0,7V = 1,43mAIB = 3kQ
Visualizeotransistoremcurtoentreo coletoreoemissor.Então,atensãodesaídacai
idealmenteazeroeacorrentedesaturaçãoé
15V
IC(sat)= 1kQ = 15mA
Issoéaproximadamente10vezesacorrentedabase,o queésuficienteparaproduzir
umasaturaçãofortenamaioriadostransistoresdepequenosinal.Issosignificaqueo
transistoragecomoumachavefechadaeatensãodesaídaéaproximadamentezero.
--
!
r
Cap.7 Fundamentosde transistores 279
7.13 o TRANSISTOR COMO FONTE DE CORRENTE
A Figura7.17mostraum transistorcomochave,umdosmodosbásicosdeusarum
transistor.Eleépraticamenteomesmocircuitoquechamamosdepolarizaçãodabase,
discutidoanteriormente.A Figura7.18mostraumtransistorcomofontedecorrente,
umoutromodobásicodeusarumtransistor.Conformevocêpodenotar,eleépratica-
menteomesmodapolarizaçãodoemissordiscutidoanteriormente.É importanteque
vocêentendaqueapolarizaçãodabaselevaaousodotransistorcomochave,enquanto
apolarizaçãodoemissorlevaaousodotransistorcomofontedecorrente.Essaéuma
diferençacríticaentreos dois circuitosbásicos,e é por issoque nossadiscussão
continua.
Rc +
\
+
- vcc
VCE
Figura7.18 o transistorusadocomofontedecorrente.
A CorrentedoEmissor
A Figura7.18temum resistorde emissorREentreo emissore o pontocomum.A
correntedoemissorcirculaporesseresistorproduzindoumaquedadetensãodelERE,
SesomarmosastensõesemtornodamalhadeentradanaFigura7.18:
VBE + lERE - VBB =O
ResolvendoparaIE' obtemos
VBB - VBE
IE = RE
280 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
Aqui,VBB- VBEéa tensãonoresistordoemissor.Portanto,essaequaçãonadamaisé
quea lei deOhm aplicadano resistordo emissor.
ComoVBB' VBE e RE são aproximadamenteconstantes,acorrentenoemissor
éconstante.Emoutraspalavras,numcircuitoreal,apenasVBEvarialigeiramentecom
atemperatura.Desprezandoessapequenavariação,podemosdizerqueacorrentedo
emissoré aproximadamenteconstante.Como a correntedo coletoré aproxi-
madamenteigual à correntedo emissor,a correntedo coletoré tambémaproxi-
madamenteconstante.Masissoequivaleadizerqueacorrentedocoletoréamesma
correntedafontedecorrente.Issosignificaquevocêpodemudaroresistordocoletor
semmudarsuacorrente.
A CorrentedoEmissorÉFixa
A Figura7.19amostrao modogeraldedesenharumafontedecorrente.Dadauma
tensãodabaseV55'vocêpodeestabelecerumacorrentefixaparaoemissorescolhendo
umvalordeRE.Issoéusadoemmuitasaplicaçõesporqueo circuitoérelativamente
imuneàsvariaçõesdeI3cC"Vejaaquiporquê.SeI3ccvariar,acorrentenabasevariará,
masa correntenocoletorpermanecerápraticamentea mesma.Issoocorreporqueo
circuitodaFigura7.19aproduzumvalorfixoparaa correntedoemissor.O usodo
resistorno emissorexplicapor quea correntedo coletorfixa-senumdeterminado
valor.Quantomaioro valordeRE'maisestávelseráacorrentedocoletor
+Vcc +Vcc
+VBB +VBB
- -
(a) (b)
Figura7.19 (a)O transistorcomofontedecorrente;(b)o transistorcomochave.
A açãoé muitodiferentedo transistorcomochavedaFigura7.19b,ondea
correntedabaseéfixadaporVBBeRB.Numtransistorcomochave,estabelecemosuma
correntedebasefixacomvalorsuficienteparalevaro transistorparaumasaturação
forte.Nãotentelevarotransistorparaaregiãoativa,porqueasvariaçõesemI3ccfariam
10.
. ~
/
Cap.7 Fundamentosdetransistores 281
comqueo pontodeoperaçãorecaísseemq~alquerpontodaretadecarga.Emum
transistorcornochave,o emissoréaterrado.E assimqueidentificamosumtransistor
funcionandocornochave.
o ConceitodeAmarração(bootstrap)
A tensãonoresistordoemissordaFigura7.19aé
VE = VBB - VBE
Cornoo valordeVBEéaproximadamentefixadoem0,7V,VEseguiráasvariaçõesem
VBB'Porexemplo,seVBBaumentarde2para10V,entãoVEaumentaráde1,3para9,3
V. Essetipo deaçãoé chamadoamarração(bootstrapping).Num transistoroperando
cornofontedecorrente,o emissorestáamarradoàtensãodeentrada,o quesignifica
queseuvalorestásemprepróximode0,7V.
Novamente,observecornoessecircuitoédiferentedotransistorfuncionando
cornochavedaFigura7.19b.Urnavezqueoemissordeumtransistoroperandocomo
chaveé aterrado,o emissornãoestáamarradoà tensãodeentrada.Emvezdisso,o
emissorpermanececomo potencialde terra,nãoimportandoo queocorracoma
tensãodeentrada.
FontedeTensãoversasFontedeCorrente
Um outromododeidentificarumtransistorquefuncionacornofontedecorrentede
umtransistorqueoperacornochaveépelotipodefontequealimentaabase.NaFigura
7.19a,a fontedetensãoéaplicadadiretamentenabase.Por causadapequenaqueda
emVBE' a maiorparteda tensãoda fonteaparecesobreo resistordo emissor.Isso
produzurnacorrentefixanoemissoreumpontoQ estávelnaregiãoativa.
Por outrolado,o resistornabaseda Figura7.19bfaz comquea fontede
alimentaçãodabasefuncionecornournafontedecorrente,porquea maiorparteda
tensãoVBBapareceno resistorda base.Urnafontede correnteacionandoa base
funcionabemnumcircuitodechaveamentoporqueasvariaçõesemI3ccsãoultrapassa-
daspelasaturaçãoforte.
282 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
7.14 MAISINFORMAÇÕESSOBREDISPOSITIVOS
OPTOELETRÔNICOS
Conformemencionadoanteriormente,umtransistorcomumabaseabertatemuma
pequenacorrentede coletorqueconsistedosportadoresminoritáriosproduzidos
termicamenteepelafugadasuperfície.Expondoajunçãodocoletorà luz,umfabri-
cantepodeproduzirumfototransistor,umtransistorqueémaissensívelàluz doque
umfotodiodo.
A IdéiaBásicaSobreumFototransistor
A Figura7.20amostraum transistorcomumabaseaberta.Conformemencionado
antes,existeumapequenacorrentenocoletornessecircuito.Esqueça-sedacompo-
nentedefugadasuperfícieeconcentre-senosportadoresproduzidospelatemperatura
no diodocoletor.Visualizea correntereversaproduzidapor essesportadorescomo
umafontedecorrenteidealemparalelocomajunçãocoletor-basedeumtransistor
ideal(Figura7.20b).
RE
ABERTA
IDEAL
-
(a)
-
(b)
Figura7.20 o transistorcomabaseaberta.
Comooterminaldabaseestáaberto,todaacorrentereversaéforçadaparaa
basedotransistor.A correnteresultantenocoletoré
ICEO = ~cclR
ondeIR é a correntereversadosportadoresminoritários.Ela diz quea correntedo
coletoré maiordoquea correntereversaoriginalporumfatorde~cc"A correntedo
coletorésensíveltantoàluz comoàtenweratura.Numfototransistor,aluzpassapela
janelae atingea junçãocoletor-base.A medidaquea luz aumenta,IR aumentae,
conseqüentemente, ICEO também. .
""
......
Cap.7 Fundamentosdetransistores 283
FototransitorVersasFotodiodo
A principaldiferençaentreumfototransistoreumfotodiodoéoganhodecorrente~CC'
Seumamesmaquantidadedeluz atingirosdoisdispositivos,acorrentenofototran-
sistorserá~ccmaiorqueacorrentenofotodiodo.A maiorsensibilidadedeumfototran-
sistoréumagrandevantagemsobreumfotodiodo.
A Figura7.21amostrao símboloparadiagramasdeumfototransistor.Obser-
veabaseaberta.Esseéomodousualdeoperarumfototransistor.Vocêpodecontrolar
asensibilidadecomumresistorvariávelnabase(Figura7.21b),masabaseégeralmen-
tedeixadaabertaparaqueseobtenhaamáximasensibilidadeàluz.
RB
- - -
(a) (b)
I Figura7.21 o fototransistor.
O preçopagopeloaumentodesensibilidadeéumareduçãonavelocidadede
chaveamento.Um fototransistorémaissensívelqueumfotodiodo,maselenãopode
conduzirecortartãorápido.Porumlado,umfotodiodotemcorrentesdesaídatípicas
daordemdemicroamperese podeconduzire cortaremnanossegundos.Por outro
lado,o fototransistortemcorrentesdesaídatípicasdaordemdemiliamperes,mas
conduzecortaemmicrossegundos.
oAcopladorÓtico
A Figura7.22mostraumLED acionandoumfototransistor.Eleéumacopladorótico
muitomaissensívelqueoLED comumfotodiododiscutidoanteriormente.A idéiaé
direta.QualquervariaçãoemVs produzumavariaçãonacorrentedoLED, quefaz
variara correnteno fototransistor.Isso,porsuavez,produzumavariaçãonatensão
dosterminaiscoletor-emissor.Portanto,umsinaldetensãoé acopladodocircuitode
entradaparaocircuitodesaída.
284 Eletrônica- 4g Edição- Volume1 Cap.7
Novamente,agrandevantagemdeumacopladoróticoéoisolamentoelétricoentreos circuitosde entradae de saída.Dito de outraforma,o pontocomumdo
circuitodeentradaé diferentedo pontocomumdo circuitodesaída.Por isso,não
existeumpontodecontatoelétricoentreosdoiscircuitos.Issosignificaquevocêpode
aterrarum doscircuitose deixaro outroemflutuação.Por exemplo,o circuitode
entradapodeserligadoàmassadoequipamento,enquantoocomumdoladodasaída
éaterrado.
Vs Vcc
Figura7.22 o acopladoróticocomumLED eumfototransistor.
UmExemplo
o acopladorótico4N24da Figura7.23aproporcionaum isolamentoda linhade
alimentaçãoe detectao cruzamentoporzerodalinhadealimentação.O gráficona
Figura7.23bmostraa correntedo coletorrelacionadacoma correntedo LED. Veja
comovocêpodecalcularatensãodepicodesaídadoacopladorótico:afonteretifica-
doraproduzumacorrenteemondacompletaquecirculapeloLED é
1,414(115V)= 10,2mAhED = 16kQ
A Figura7.23bmostraascurvasestáticasdacorrentenofototransistorversus
a correnteno LED detrêsacopladoresóticosdiferentes.Comum 4N24(acurvade
cima),umacorrentede10,2mA noLED produzumacorrentenocoletordeaproxi-
madamente15mA quandoa resistênciadecarganãoestiverconectada.Na Figura
7.23a,acorrentenofototransistornuncaatingiráovalorde15mA,porqueofototran-
sistorsaturacom2mA.Emoutraspalavras,existecorrentemaisquesuficientenoLED
paraproduzirsaturação.ComoacorrentedepiconoLED éde10,2mA,ofototransis-
tor ficasaturadodurantea maiorpartedociclo.Nesseperíodo,a tensãonasaídaé
aproximadamentezero,conformemostradonaFigura7.23c.
Cap.7 Fundamentosdetransistores 285
16kQ +20V
115V ac v,aída
(a)
~
+20V
~saída
r
, ,
" Linha
lLED' mA
(b) (c)
Figura7.23 (a)O detectardepassagemporzero;(b)ascurvasestáticasparao acoplador
ótico;(c)aformadeondadesaídadodetectar.
o valordacorrentesaturadanofototransistoré
Ir
20V = 2mA
IC(sat)= 10kQ
r
o cruzamentopor zeroocorrequandoa tensãona linhamudade polaridade,do
negativoparaopositivo,ouvice-versa.Numcruzamentoporzero,acorrentenoLED
caia zero.Nesseinstante,o fototransistortorna-seum circuitoabertoe a tensãode
saídaaumentapara20V aproximadamente,conformeindicadonaFigura7.23c.Como
vocêpodenotar,a tensãona saídaé próximade zeroa maiorpartedo ciclo.Nos
cruzamentosporzero,elaaumentarapidamentepara20V edepoisdiminuiparazero.
Um circuitocomoo daFigura7.23aéútil porqueelenãorequerumtrans-
formadorparafornecerumisolamentodalinha.O acopladoróticocuidadisso.Além
disso,o circuitodetectaaspassagensporzero,queéumaaplicaçãodesejávelquando
vocêquersincronizaralgumoutrocircuitocomafreqüênciadalinha.
..
100
40
10
4
-<
S 1
0,4
0,1
0,04
0,01
0,1 0,4 1 4 10 40 100
286 Eletrônica- 4~Edição- Volume1 Cap.7
- ---------
APOIO.AOS;UTUDIS- --'--.
RESUMO
Seção7.1As VariaçõesnoGanhode
Corrente
o ganhodecorrentedeumtransistoré
um parâmetrosemmuitaprecisão.Por
causadas tolerânciasde fabricação,o
ganhodecorrentedeumtransistorpode
variarnumafaixadeaté3:1quandovocê
mudade um transistorparaoutrodo
mesmotipo.Variaçõesnatemperaturae
na correntedo coletorproduzemvaria-
çõesnoganhocc.
Seção7.2A RetadeCarga
A retadecargacccontémtodosospontos
deoperaçãoccpossíveisdeum circuito
comtransistor.O pontodeinterseçãosu-
periordaretadecargaéchamadosatura-
çãoe o pontode interseçãoinferioré
chamadocorte.Oprincipalpassoparaen-
contrara correntedesaturaçãoévisuali-
zarumcurtoentreocoletoreoemissor.O
principalpassoparaencontraratensãode
corteévisualizarumcircuitoabertoentre
ocoletoreoemissor.
Seção7.3 OPontodeOperação
O pontodeoperaçãodeumtransistoré
sobrea retadecargacc.A localização
exatadessepontoé determinadapela
correntedocoletorepelatensãocoletor-
emissor.Com a polarizaçãoda base,o
pontoQ mudasehouverqualquerva-
riaçãonosvaloresdocircuito.
-
Seção7.4A ProvadaRetadeCarga
A provaexperimentaléfeitamontando-se
um circuitoe depoismedindo-sea cor-
rentedocoletoreatensãocoletor-emissor
paradiferentescondiçõesdepolarização.
SevocêplotarosparesdevaloresdeIc e
VCE,obteráumalinharetaconhecidapor
retadecargacc.A provamatemáticaé
feitarevendo-seos conceitosbásicosde
álgebra,particularmentea teoria das
equaçõeslineares.A provalógicadáuma
idéiadequevariaçõesemIc eVCEprovo-
camvariaçõesproporcionais,porqueelas
envolvemumresistordevalorfixoRc.
Seção7.5IdentificandoaSaturação
A idéiaé suporqueo transistornpnestá
operandonaregiãoativa.Seissolevara
urnacontradição(comoumvalornegativo
detensãocoletor-emissor,correntedecole-
tormaiorqueacorrentedesaturaçãoetc.),
entãovocêficasabendoqueo transistor
estáoperandonaregiãodesaturação.Um
outromodode identificara saturaçãoé
pelacomparaçãoda resistênciada base
coma resistênciado coletor.Sea razão
dessasresistênciasforpróximode10:1,o
transistorprovavelmenteestarásaturado.
Seção7.6OTransistorcomoChave
A polarizaçãodabaseéusadaquandose
desejaque o transistorfuncionecomo
chave.A açãodechaveamentoéentreo
cortee a saturação.Essetipodeopera-
çãoé usadonoscircuitosdigitais.Um
outronomeparaoscircuitosdechavea-
mentoécircuitosdedoisestados.
I
..
t
Cap.7 Fundamentosdetransistores 287
Seção7.7A PolarizaçãodoEmissor
A polarizaçãodoemissorépraticamente
imuneàs variaçõesno ganhode cor-
rente.O processodeanálisedapolariza-
çãodo emissoré feitocalculando-sea
tensãonoemissor,acorrentenoemissor,
a tensãono coletore a tensãocoletor-
emissor.Tudoo quevocêprecisapara
issoédaleideOhm.
Seção7.8AcionadoresdeLED
1-
O acionadordeLED comapolarizaçãoda
baseusaumtransistornocorteenasatura-
çãoparacontrolaracorrenteno LED. Um
acionadorde LED com a polarizaçãodo
enUssorusaumtransistornaregiãoativae
nocorteparacontrolaracorrentenoLED.
Seção7.9OEfeitodasPequenas
Variações
r
Muitoútiltantoparaotécnicodemanu-
tençãoquantopara o projetistaé a
capacidadedepreverossentidosdasva-
riaçõesde umatensãoou correntede-
pendentequandomudamosvaloresdo
circuito.Quandovocêforcapazdefazer
isso,entenderámelhoro queacontece
emdiferentesdefeitosepoderáprojetar
oscircuitosmaisfacilmente.
t
Seção7.10VerificaçãodeDefeitos
I
t Vocêpode usar um ohmímetropara
testarum transistor.Obtém-semelhor
resultadocomotransistordesconectado
do circuito.Quandoo transistorainda
estáno circuitocoma alimentaçãoli-
gada,vocêpodemedirseusvaloresde
tensão.Essastensõessãoosindíciosdo
queestáerradocomocircuito.Umaten-
sãodocoletorigualà tensãodealimen-
taçãosignificaquenãohá correnteno
coletor.Uma tensãodo coletorigualà
tensãodoemissorsignificaqueotransis-
torestásaturado.
EQUAÇÕESIMPORTANTES
Equação7.6OGanhodeCorrente
Saturada
Ic(sat)
[3cc(sat)= IB
Estaequaçãoéimportanteporqueoganho
decorrentedeum transistordiminuirapi-
damentedepoisqueeleentranaregiãode
saturação.A equaçãodiz queo ganhode
correnteé igual ao valor da correntede
saturaçãodivididopelacorrentedabase.
Equação7.7A TensãodoEmissor
VE =VBB - VBE
Estaequaçãoé muito importanteporque
elarepresentaoprimeiropassoparaaaná-
lisedocircuitocompolarizaçãodoemissor.
Comonãoháresistornabase,todaatensão
de alimentaçãoaparecena base.Sevocê
subtrairatensãobase-emissor,obteráaten-
sãono emissor.Essaéa tensãonoresistor
doemissor.
Equação7.8A TensãoColetor-Emissor
VCE =Vc - VE
Comoo emissornãoestáaterradonum
circuitodepolarizaçãodoemissor,você
288 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
deve subtrairatensãodoemissordaten-
sãodocoletar.Issoéimportantenaveri-
ficaçãode defeitos,porquevocê não
pode medir VCEdiretamente.Vocêdeve
fazerduasmedidasseparadas.
-- - - -
ATIVIDADES PARA O ESTUDANTE
QUESTÕES
1. o ganho de corrente de um transistor é
definido como a razão da corrente do co-
letor pela
a) Corrente da base
b) Corrente do emissor
c) Corrente de alimentação
d) Corrente do coletor
2. o gráfico do ganho de corrente versus
correntedo coletor indica que o ganho de
corrente
a) É constante
b) Varia ligeiramente
c) Varia muito
d) É igual à corrente do coletor
dividida pela corrente da base
3. Quando a correntedo coletor aumenta,o
ganho de correntea) Diminui
b) Permanece o mesmo
c) Aumenta
d) Nenhum desses
4. Quando a temperaturaaumenta,o ganho
de corrente
a) Diminui
b) Permanece o mesmo
c) Aumenta
d) Pode ocorrer qualquer uma dessas
situações
5. Quando o resistorda basediminui, a ten-
sãodo coletorprovavelmente
a) Diminuirá
b) Permanecerá a mesma
-
c) Aumentará
d) Todos os acima
6. Seo resistorda basefor muito pequeno,o
transistor operará na
a) Região de corte
b) Região ativa
c) Região de saturação
d) Região de ruptura
7. Desprezando a resistência de corpo do
diodo coletor,a tensãode saturaçãoé
a) O
b) Alguns décimos de volt
c) 1 V
d) A tensão de alimentação
8. Três pontos Q diferentes são mostrados
na reta de carga. O ponto Q superior re-
presenta
a) O ganho de corrente mínimo
b) O ganho de corrente intermediário
c) O ganho de corrente máximo
d) O ponto de corte
9. Se um transistor operar no meio da reta
de carga, um aumento na resistênciada
basefará o ponto Q semover
a) Para baixo
b) Para cima
c) Ficará no mesmo lugar
d) Para fora da reta de carga
10. Se um transistoropera no meio da retade
carga,um aumentono ganho de corrente
moveráo pontoQ
a) Para baixo
b) Para cima
c) Ficará no mesmo lugar
d) Para fora da reta de carga
..
Cap.7 Fundamentosdetransistores 289
11. Se a tensãode alimentaçãoda baseau- a) Diminui
mentar,opontoQ irámover-se b) Permaneceamesma
a) Parabaixo c) Aumenta
b) Para cima d) NenhumadasanterioresI
c) Ficaráno mesmolugar1
d) Paraforada retadecarga 18. A correntedo coletoré de 10mA. Seo
ganhode correntefor 100,a correnteda
12. Suponhaque o resistorda baseesteja baseé
aberto.O pontoQ irá a) 1 !lA c) 100!lA
a) Paracentrodaretadecarga b) 10!lA d) 1mA
b) Parao extremosuperiordareta
* decarga 19. A correntenabaseéde50!lA.Seo ganho
c) Para o extremoinferior dareta decorrentefor de125,acorrentedocole-
decarga torestámaispróximade
d) Paraforadaretadecarga a) 40!lA c) 1mA
b) 500!lA d) 6 mA
13. Se a tensãode alimentaçãoda basefor
desconectada,a tensãocoletor-emissor 20. Seo ganhode correnteaumentarde 50
seráiguala para100,acorrentedo coletorcomapo-
a) OV larizaçãodabase
b) 6 V a) Seráaproximadamenteametade
c) 10,5V b) Seráaproximadamenteo dobro
d) Tensãodealimentaçãodo coletor c) Seráaproximadamentea mesma
d) Destruiráo transistor
14. Seo resistordabasefor curto-circuitado,
o transistorprovavelmenteserá 21. QuandoaresistênciadocoletordiminuirI a) Saturado num circuitode polarizaçãoda base,a
b) Cortado retadecqrgaserá
c) Destruído a) Mais horizontal
d) Nenhum desses b) Mais vertical
c) Fixa
15. Seo resistordo coletordiminuiratézero d) Nenhumadasanteriores
numcircuitocompolarizaçãodabase,a
'I retadecargaserá 22. Quandoo pontoQ move-seaolongoda,.
a) Horizontal
retadecarga,atensãoaumentaenquanto
b) Vertical acorrente
c) Semvalor a) Diminui
d) Plana b) Permanecea mesma
c) Aumenta
16. O pontodesaturaçãoéaproximadamente d) Nenhumadasanteriores
, a) O mesmopontodecorte.\.
b) O mesmopontoinferiorda reta 23. No corte,o pontoQ está
decarga a) No interceptosuperiordareta
c) O mesmopontosuperiorda decarga
retadecarga b) No meiodaretadecarga
d) Infinito c) No interceptoinferior dareta
decarga
17. Quandoo interceptoverticaldaretadecar- d) Nenhumadasanteriores
.. gaaumenta,acorrentedocoletor
90 Eletrônica- 48 Edição- Volume1
4. Quandonão há correntena basede um
transistorfuncionandocomochave,a ten-
sãodesaídadotransistoré
a) Baixa
b) Alta
c) Não muda
d) Desconhecida
5. Um circuitocom uma correntefixa no
emissoréchamado
a) Polarizaçãodabase
b) Polarizaçãodo emissor
c) Polarizaçãodo transistor
d) Polarizaçãodeduasfontes
5. o primeiropassoparaa análisedeum
circuito com polarizaçãodo emissoré
calcular
a) A correntedabase
b) A tensãonoemissor
c) A correnteno emissor
d) A correnteno coletor
Se o ganho de corrente for desco-
nhecido num circuito de polarização
do emissor,vocênãopoderácalculara
a) Tensãodo emissor
b) Correntedo emissor
c) Correntedo coletor
d) Correntedabase
Seo resistordo emissorestiveraberto,a
tensãonocoletorserá
a) Baixa
b) Alta
c) A mesma
d) Desconhecida
Se o resistordo coletorestiveraberto,a
tensãonocoletorserá
a) Baixa
b) Alta
c) A mesma
d) Desconhecida
Quandoo ganhodecorrenteaumentade
50para300numcircuitodepolarização
doemissor,acorrentedocoletor
Cap.7
a) Permanecequasea mesma
b) Diminui por um fatorde6
c) Aumentapor um fatorde6
d) É zero
31. Se a resistênciado emissordiminui, a
tensãonocoletor
a) Diminui
b) Permanecea mesma
c) Aumenta
d) Provocaarupturado transistor
32. Sea resistênciado emissordiminui,
a) O pontoQ move-seaolongoda
retadecarga
b) A correntedo coletordiminui
c) O pontoQ permaneceo mesmo
d) O ganhodecorrentediminui
PROBLEMASBÁSICOS
Seção7.1As VariaçõesnoGanhode
Corrente
7.1 ConsulteaFigura7.1.Qualéo ganhode
correntede um 2N3904quandoa cor-
rentedocoletoréde200mA eatempera-
turadajunçãofor25°C?
7.2 Consultea Figura7.1.A temperaturana
junçãoé de125"Ce acorrenteno coletor
éde0,1mA. Qualéoganhodecorrente?
Seção7.2A RetadeCarga
7.3 Desenhea retade cargapara a Figura
7.24a.Qual é a correnteno coletorno
pontode saturação?E a tensãocoletor-
emissornopontodecorte?
7.4 Seatensãodealimentaçãodocoletorfor
reduzidapara10V naFigura7.24a,oque
ocorrerácomaretadecarga?
J
.!
I...
.,
Cap.7 Fundamentosdetransistores 291
7.5 Se a resistênciado coletorfor reduzida
para um 1 kQ na Figura 7.24a,o que
acontececomaretadecarga?
7.6 Se a resistênciada basena Figura 7.24a
for dobrada,o queocorrerácomaretade
carga?
7.7 Desenhea retade cargapara a Figura
7.24b.Qual é a correntedo coletorno
pontode saturação?E a tensãocoletor-
emissorno pontodecorte?
Figura7.24
7.8 Seatensãodealimentaçãodocoletorfor
dobradana Figura7.24b,o queocorrerá
comaretadecarga?
7.9 Searesistênciadocoletoraumentarpara
1 kQ na Figura 7.24b,o queacontecerá
comaretadecarga?
I..
Seção7.3OPontodeOperação
I..
7.10 Na Figura7.24a,qualseráatensãoentre
o coletoreo terraseo ganhodecorrente
for de100?
7.11 O ganhodecorrentevariade25a300na
Figura7.24a.Qualé atensãomínimado
coletorparaoterra?E amáxima?
7.12 O resistornaFigura7.24atemumatole-
rânciade :!:5%.A tensãode alimentação
temumatolerânciade:!:10%.Seo ganho
decorrentevariarde50aISO,qualseráa
tensãomínimapossíveldocoletorparao
terra?E amáxima?
7.13 Na Figura7.24b,qualseráa tensãoentre
o coletoreo terraseo ganhodecorrente
for 100?
7.14 O ganhodecorrentevariade25a 300na
Figura7.24b.Qual é a tensãomínimado
coletorparao terra?E amáxima?
7.15 Os resistoresna Figura 7.24btêmuma
tolerânciade :!:5%.As tensõesnasfontes
têmumatolerânciade:!:10%.Seo ganho
decorrentevariarde50aISO,qualseráa
tensãomínimapossíveldocoletarparao
terra?E amáxima?
Seção7.5 IdentificandoaSaturação
7.16 Na Figura7.24a,useosvaloresdocircui-
tomostrado,anãoserquandoindicadoo
contrário.Determineseo transistorestá
saturadopara cada uma destasvaria-
ções:
a) RB = 33kQ e hFE= 100
b) VBB= 5V e hFE= 200
c) Rc = 10kQ e hFE= 50
d) Vcc = 10V e hFE= 100
7.17 Na Figura7.24b,useosvaloresdocircui-
toanãoserquandoindicadoo contrário.
Determinese o transistorestásaturado
emcadaumadessasvariações:
a) RB = 47kQ e hFE= 100
b) VBB= 10V e hFE= 500
c) Rc = 10kQ e hFE= 100
d) Vcc = 10V e hFE= 100
Seção7.6OTransistorcomoChave
7.18 O resistorde 680kQ na Figura 7.24bé
substituídopor outro de 4,7kQ e uma
chaveemsérie.Suponhaqueotransistor
:!:20V
3,3kQ
+1 +5V
Q---l\/V'v
lMQ. 680kQ
-=-
(a) (b)
292 Eletrônica- 4a Edição - Volume1 Cap.7
sejaideal.Qualéatensãono coletorsea
chaveestiveraberta?Qualé a tensãono
coletorseachaveestiverfechada?
7.19 Repitao Problema7.18,sóqueVCE(Sat)=
0,2V eIcEO=100nA
Seção7.7A PolarizaçãodoEmissor
7.20 Qual é a tensãono coletorda Figura
7.25a?E atensãono emissor?
7.21 Seo resistordo emissorfor dobradona
Figura 7.25a,qualseráa tensãocoletor-
emissor?
+20V
+2,5V +VBB
1,8kQ
-
(a)
Figura7.25
Seção7.8AcionadoresdeLED
7.26 Seatensãodealimentaçãodabaseforde
2 V naFigura7.25c,qualéa correnteno
LED?
7.27 SeVBB=1,8V naFigura7.25c,qualseráa
correntenoLED? E atensãoaproximada
nocoletor?
7.22 Seatensãodealimentaçãodocoletordi-
minuir para 15V na Figura 7.25a,qual
seráatensãonocoletor?
7.23 Qual seráa tensãono coletorna Figura
7.25b se VBB =2 V?
7.24 Seo resistordo emissorfor dobradona
Figura 7.25b,qual seráa tensãocoletor-
emissorparaumatensãodealimentação
dabasede2,3V?
7.25 Seatensãodealimentaçãodocoletorau-
mentarpara15V na Figura 7.25b,qual
seráatensãocoletoremissorparaVBB=
1,8V?
+10V +5V
+VBB
100Q
- -
(b) (c)
Seção7.9 OEfeitodasPequenas
Variações
Use as letrasA (aumenta),D (diminui) e P
(permanece)para suas respostasnos pro-
blemasa seguir.
7.28 A tensãode alimentaçãoda basena Fi-
gura7.26aaumentaem10%.O queacon-
tececomacorrentedabase,acorrentedo
coletoreatensãodocoletor?
7.29 A resistênciadabasenaFigura7.26aau-
mentaem 10por cento.O queacontece
com a correnteda base,a correntedo
coletoreatensãodocoletor?
.J,
Cap.7 Fundamentosdetransistores 293
7.30 A resistênciado coletarna Figura 7.26a
aumentaem10%.O queacontececoma
correntedabase,acorrentedocoletarea
tensãodocoletar?
7.31 A tensãode alimentaçãodo coletarna
Figura 7.26aaumentaem 10%.O que
ocorrecoma correntedabase,a corrente
docoletoreatensãodo coletar?
l 7.32 A tensãode alimentaçãoda basena Fi-
gura 7.26baumentaem 10%. O que
ocorrecoma correntenabase,a corrente
nocoletareatensãonocoletar?
t
+10V hFE=100
Ç;:
(a)
Figura7.26
.. Seção7.10VerificaçãodeDefeitos
7.36 Um voltímetroindicaumatensãode10V
no coletarda Figura 7.26a.Quais são
algunspossíveisdefeitosquecausamesse
altovalornaleitura?
7.37 Se o terra do emissorna Figura 7.26a
abrir,qual seráa leiturano voltímetro
paraatensãonabase?E paraatensãono
coletar?
7.38 Um voltímetroccmedeum valor muito
baixo de tensãono coletarna Figura
7.26a.Citealgunsdospossíveisdefeitos.
7.33 A resistênciado emissorna Figura7.26b
aumentaem10%.O queacontececoma
correntedoemissor,acorrentedocoletar
eatensãodocoletar?
7.34 A resistênciado coletarna Figura 7.26b
aumentaem10%.O queacontececoma
correntedoemissor,acorrentedocoletar
eatensãodocoletar?
7.35 A tensãode alimentaçãodo coletarna
Figura 7.26baumentaem 10%.O que
ocorrecoma correntedo emissor,a cor-
rentedocoletareatensãodocoletar?
+1,8V
1kQ
(b)
7.39 Um voltímetroindicaumaleiturade10V
no coletarda Figura 7.26b.Cite alguns
possíveisdefeitosquepodemcausaresse
valoraltonaleitura.
7.40 Seoresistordo emissorestiverabertona
Figura7.26b,qualseráa leituranovoltí-
metropara a tensãoda base?E paraa
tensãodocoletar?
7.41 Um voltímetrocc indicauma leiturade
1,1 V no coletarda Figura 7.26b.Cite
algunspossíveisdefeitos.
294 Eletrônica- 4gEdição- Volume1 Cap.7
PROBLEMASNÃO-USUAIS
7.42 Vocêmontouo circuitoda Figura 7.26a
que funcionanormalmente.Agora, seu
trabalho é destruir o transistor.Em
outraspalavras,vocêestátentandoen-
contrarummeiodedanificarotransistor.
O quevocêfaria?
7.43 Um estudantede eletrônicainiciantein-
ventouum circuitonovo. Ele funciona
bem quandoo ganho de correnteestá
entre90e 110.Fora dessafaixa,elenão
funciona.O estudanteplanejaproduzir
essecircuitoem massa,selecionandoos
transistores2N3904,que têm o ganho
+lOV
+5V
Q2
100Q
-
(a)
Figura7.27
PROBLEMASAVANÇADOS
7.46 Qual é o valor dacorrenteno coletorna
Figura7.27a?
7.47 Na Figura 7.27a,o primeiro transistor
tem um ganhode correntede 100e o
segundotransistortemumganhodecor-
rentede50.Qualéa correntenabasedo
primeirotransistor?
correto,e pede uma sugestão.Dê-lhe
algumas.
7.44 Um estudantejura queum circuitocom
polarizaçãodabasecomumaretadecar-
ga que não é uma linha retapode ser
montadoeestádispostoaapostar50dó-
laresnisso.Vocêaceitariaaaposta?Expli-
quesuaresposta.
7.45 Um estudantedesejamediratensãocole-
tor-emissorna Figura 7.26be para isso
conectaumvoltímetroentreo coletoreo
emissor.Qual seráa leiturano voltíme-
tro?(Observação:Existemváriasrespostas
corretas.)
+lOV
+VBB
2,4kQ
'l
7.48 Qualseráo valordacorrentenoLED da
Figura 7.27b se VBB =O? E se VBB =10 V?
7.49 O diodo Zenerna Figura7.27bé substi-
tuídoporumlN748.Qualseráacorrente
noLED quandoVBB=O?
7.50 Qual é o valor máximopossíveldecor-
rentenoresistorde2kQ naFigura7.28a?
+
5V
l 1- 1270 Q-- -- --
(b)
J
Cap.7 Fundamentosdetransistores 295
7.51 A Figura 7.28bdeveseraplicadaparao
4N33da Figura7.28a.Sea tensãono re-
sistorde2kQ forde2V,qualseráovalor
deVBB?
7.52 O LED naFigura7.28aestáabertoeVBB=
3V.Um voltímetroestáconectadoentreo
coletordo2N3904eoterra.Qualdeveser
o valorindicadopelovoltímetro?
+10V
f- rA-':T~~"- 2 kQ,,,,,,,,,,,
+VBB
+1000V
2N3904
430Q
. (a)
Figura7.28
PROBLEMASCOMODISPOSITIVODE
ANÁLISEVARIACIONAL
Use aFigura 7.29para os problemas restantes.
Suponhaaumentosde 10%aproximadamente
navariáveldependenteeuseasegundaaproxi-
maçãodo transistor.Uma respostadeveserP
(parapermanecesemvariar)sea alteraçãona
variáveldependentefor tãopequenaquevocê
sentedificuldadeem medi-Ia.Por exemplo,
vocêprovavelmenteterádificuldadeemmedir
umavariaçãodemenosde1%.Paraverificação
de defeitos,uma variaçãocomoessaé geral-
menteconsideradasemalteração.
7.54 Tenteprevera respostadecadavariável
dependenteno retângulodenominado
7.53 Um multímetrotem uma sensibilidade
de20kQjV O multímetroestáconectado
entreo coletorda Figura7.24ae o terra.
Seo resistorde3,3kQ estiveraberto,qual
deverásera leituraindicadapelomultí-
metroseeleestivernaescalade50V?
100
10
~
1,0
0,1
..9
0,01
0,001
0,0001
0,1 1,0 10
hEO,mA
100
(b)
VBB.Confirasuasrespostas.Depois,res-
pondaàsquestõesaseguiromaisdireta-
mente possível. Que efeito faz um
aumentona tensãode alimentaçãoda
basesobreasvariáveisdependentesdo
circuito?
7.55 Façaumaprevisãodasrespostasdecada
variáveldependenteno retângulodeno-
minado Vcc. Confira suas respostas.
Depois,resumasuasrespostasem uma
ouduassentenças.
7.56 Faça uma previsão de cada variável
dependenteno retângulodenominado
RE.Confirasuasrespostas.Listeasvariá-
veis dependentesquediminuem.Expli-
296 Eletrônica- 4qEdição- Volume1 Cap.7
que por que elas diminuem, usando a lei
de Ohm ou outra idéia básica similar.
7.58 Faça uma previsão das respostasde cada
variável dependente no retângulo deno-
minado ~CC.Liste as variáveisdepen-
dentes que mudam. Explique esses
resultados não-usuais.
7.57 Faça uma previsão de cada variável
dependente no retângulo denominado
Rc. Confira suasrespostas.Liste asvariá-
veis dependentesquenão mudam. Expli-
que por que elasnão mudam.
VBB
VB :C2
VE :E5
Vc :D4
h :Dl
Ic : F3
IB : D6
PD :F4
Pc :B6
PE :Al
Figura7.29
C Rc
+
VBB-
2V I- -
Vcc RB Rc f3cc
+
- Vcc
115v-
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
E
F
Respostas
o dispositivo para verificação de defeitosTM.(Patenteado:cortesiadeMalvino
Inc.)
A N A N N D
D A D N D A
N A D N D D
A D D D N A
N N A A D
D D A D D A