Eletrônica Básica Transistores

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Eletrônica Básica
Transistor de Junção Bipolar
1. Introdução
2. Operação Básica
3. Características e Parâmetros
4. Curvas Características de Coletor
5. Reta de Carga
6. O Transistor como uma Chave
7. Polarização DC do Transistor
Fabio Bento
fbento@ifes.edu.br
1. Introdução - Breve histórico
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Ao lado dos diodos, os dispositivos semicondutores mais populares são os 
transístores, ou transistores de junção bipolar.
 Em uma tarde de 23 de dezembro de 1947, Walter H. Brattain e John Bardeen 
demonstraram a ação de amplificação do primeiro transistor nos laboratórios da 
Bell Telephone Laboratories.
 O primeiro transistor foi chamado de transistor de ponto de contato, o 
antecessor ao transistor de junção bipolar inventado por Schockley.
 O transistor deu origem a muitas outras invenções, inclusive os circuitos 
integrados (CIs), pequenos dispositivos que possuem milhares de transistores.
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Junção PN com polarização reversa
P N
IF
N P
IR
Junção PN com polarização direta
J1 J2
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Polarização reversa
P N
IF
N P
IR
Polarização direta
N P P N
J1
J2
J1 J2
N P N
P N N P
J2 J1
P N P
Transistor NPN
Transistor PNP
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
N P N
P N P
Transistor NPN
Transistor PNP
Emissor
Base
Coletor
EB
C
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Transistor NPN
Coletor
Base
Emissor
EB
C
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Transistor PNP
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Transistor PNP
Transistor NPN
Coletor
Emissor
Base
Coletor
Emissor
Base
1. Introdução - Estrutura do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Polarização reversa
da junção CB
Polarização reversa
da junção CB
Polarização 
direta da 
junção BE
Polarização 
direta da 
junção BE
A junção BC está
polarizada reversamente.
N
P
N
Polarização do transistor NPN
C
B
E
Nenhuma corrente flui.
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
A junção BE está
polarizada diretamente.
N
P
N
Polarização do transistor NPN
C
B
E
Existe corrente
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Quando as duas junções 
estão polarizadas
N
P
N
Polarização do transistor NPN
C
B
E
Há corrente 
em todo lugar
Note que IB é muito
menor que IE or IC.
IC
IB
IE
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
N
P
N C
B
E
Apesar de IB ser menor, 
ela controla IE e IC.
IC
IB
IE
Note que quando a chave se 
abre todas as corrente vão para
zero.
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Junção
CB
Junção
BE
Polarização 
direta
Polarização 
reversa
Transistor 
NPN
Coletor
Base
Emissor
Corrente 
de 
elétrons 
do coletor
IC
Corrente de 
elétrons da base
IB
Corrente de 
elétrons do emissor
IE= IC +IB
Corrente de elétrons 
do coletor
IC
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 A polarização direta da junção
BE provoca redução na barreira
de potencial (resistência de
baixo valor).
 A polarização reversa da
junção CB provoca aumento da
barreira de potencial e forma
uma resistência de valor
elevado.
Junção
CB
Junção
BE
Polarização 
direta
Polarização 
reversa
Coletor
Base
Emissor
Corrente 
de 
elétrons 
do coletor
IC
Corrente de 
elétrons da base
IB
Corrente de 
elétrons do emissor
IE= IC +IB
Corrente de elétrons 
do coletor
IC
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Na junção BE, por estar
diretamente polarizada, há fácil
circulação de corrente. Como a
base é muito estreita e pouco
dopada, o valor da corrente de
base (IB) é muito pequeno
Coletor
Base
Emissor
Corrente 
de 
elétrons 
do coletor
IC
Corrente de 
elétrons da base
IB
Corrente de 
elétrons do emissor
IE= IC +IB
Corrente de elétrons 
do coletor
IC
Junção
CB
Junção
BE
Polarização 
direta
Polarização 
reversa
 Se a junção CB estivesse
isolada, não haveria circulação
de corrente na mesma.
 No entanto a injeção de
elétrons na base proveniente do
emissor, propicia a condução da
corrente IC do coletor ao emissor
(sentido convencional), passan-
do pela base que, como
dissemos anteriormente, é
muito estreita.
2. Operação Básica
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 No emissor as correntes de
base e de coletor juntam-se
formando a corrente de emissor
(IE)
Coletor
Base
Emissor
Corrente 
de 
elétrons 
do coletor
IC
Corrente de 
elétrons da base
IB
Corrente de 
elétrons do emissor
IE= IC +IB
Corrente de elétrons 
do coletor
IC
Junção
CB
Junção
BE
Polarização 
direta
Polarização 
reversa
3. Características e Parâmetros
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 IB: Corrente de Base
 IE: Corrente de Emissor
 IC: Corrente de Coletor
 VBE: Tensão na Base com relação ao Emissor
 VCB: Tensão no Coletor com relação a Base
 VCE: Tensão no Coletor com relação ao Emissor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
VCB
VBE
VCE
VBC
VEB
VEC
IE = IC + IB
VCE=VCB+VBE
IE = IC + IB
VEC=VBC+VEB
3. Características e Parâmetros
3. Características e Parâmetros
Ganhos de corrente DC – β e α
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
B
C
I
I
 FEh
E
C
I
I

3. Características e Parâmetros
Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Determine β e IE para um transistor onde IB = 50µA e IC = 3,65mA
73
50
65,3

A
mA
I
I
B
C


mAAmAIII BCE 70,35065,3  
3. Características e Parâmetros
Análise de Corrente e Tensão
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
VBE  0,7 V
VRB = VBB - VBE
VRB = IB RB
IB RB = VBB - VBE
R
VV
B
BEBB
BI


VCE = VCC - VRC
VRC = IC RC
VCE = VCC – IC RC
VCB = VCE – VBE
3. Características e Parâmetros
Análise de Corrente e Tensão - Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Determine IB, IC, IE, VCE, e VCB no circuito abaixo. O transistor tem β=150
3. Características e Parâmetros
Análise de Corrente e Tensão - Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Determine IB, IC, IE, VBE, e VCB no circuito abaixo. O transistor tem β=150
VBE  0,7 V
A
k
I
R
VV
B
BEBB
B 430
10
7,05






mAAII BC 5,64)430)(150(.  
mAAmAIII BCE 9,644305,64  
VCE = VCC – IC RC=10–(64,5mA)(100Ω)=10 -6,45=3,55 V
VCB = VCE – VBE =3,55 – 0,7 = 2,85 V
VCB é positivo, portanto a junção CB está reversamente polarizada.
4. Curvas Características de Coletor
Configurações do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 O transistor, por possuir três terminais, pode ser utilizado em três
configurações distintas, considerando que sempre um dos terminais será a
entradado circuito, outro será saída e outro será comum à entrada e à saída.
 Cada configuração recebe uma denominação, relativa ao terminal comum
entre a entrada e a saída, a saber:
 Emissor Comum (EC);
 Base Comum (BC) e;
 Coletor Comum (CC).
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 De forma simplificada, as configurações do transistor estão apresentadas
abaixo:
Base Comum
Base Comum
Coletor Comum
Coletor ComumEmissor Comum
Emissor Comum
 Emissor Comum: utilizado na maioria das aplicações;
 Base Comum: pouco utilizado.
 Coletor Comum: Utilizado em áreas de controle e áudio.
NPN
PNP
4. Curvas Características de Coletor
Configurações do Transistor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 As curvas características de coletor estabelecem relações entre variáveis de
entrada e de saída para a configuração emissor comum.
 Nesse circuito, a entrada é caracterizada pela corrente de base IB e pela tensão
VBE, e a saída é caracterizada pela corrente de coletor IC e pela tensão VCE.
Entrada
Saída
4. Curvas Características de Coletor
Variáveis de Entrada e Saída
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 A curva característica de entrada é semelhante à curva de um diodo
polarizado diretamente, já que a junção BE do transistor também deve ser
polarizada diretamente.
Entrada Saída
 A curva de saída mostra a curva característica para a configuração emissor
comum.
4. Curvas Características de Coletor
Variáveis de Entrada e Saída
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Entrada Saída
 O gráfico de saída relaciona, três variáveis simultaneamente, sendo duas de
saída, que são a corrente de coletor IC e a tensão VCE, e uma entrada que é a
corrente de base IB
4. Curvas Características de Coletor
Variáveis de Entrada e Saída
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Utilizando um circuito igual ao da figura abaixo, é possível gerar um
conjunto de curvas características de coletor.
 Estas curvas mostram como a corrente de coletor (IC) varia, em função da
tensão entre coletor e emissor(VCE), para especificadas correntes de base (IB).
4. Curvas Características de Coletor
Circuito para obtenção das curvas
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Região de 
Saturação Região 
Ativa
Região de 
Ruptura
Região de Corte
Curva IC xVCE para um valor de IB
Família de curvas IC xVCE para diversos 
valores de IB (IB1<IB2<IB3, etc)
4. Curvas Características de Coletor
Família de Curvas
4. Curvas Característica de Coletor
Região de Saturação 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Para esta condição, as junções BE e e BC estão polarizadas diretamente, com
VBE  0,7 V e VCE < 0,7 V.
 Quando ambas junções estão polarizadas diretamente, O transistor está em
sua região de saturação.
Região de 
Saturação
Região 
Ativa
Região de 
Ruptura
4. Curvas Característica de Coletor
Região Linear
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Esta situação é indicada pela região entre os pontos B e C da curva abaixo.
 Idealmente, quando VCE supera 0,7 V, a junção CB fica polarizada
reversamente e o transistor vai para sua região de linear (ou ativa) de operação.
 Visto que a junção CB está polarizada reversamente, a corrente IC permanece
aproximadamente constante para um determinado valor de IB, è medida que VCE
continua a aumentar.
 Nessa região o valor de IC é determinado apenas pela já conhecida relação:
IC = β . IB
Região de 
Saturação
Região 
Ativa
Região de 
Ruptura
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Quando VCE atinge uma tensão suficientemente alta, a junção CB reversamente
polarizada entra em ruptura.
 A corrente aumenta rapidamente, conforme indicado na parte da curva à
direita do ponto C.
 O transistor não deve operar na região de ruptura.
Região de 
Saturação
Região 
Ativa
Região de 
Ruptura
4. Curvas Característica de Coletor
Região de Ruptura
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Uma família de curvas é produzida quando a relação IC X VCE é traçada para
vários valores de IB.
Quando IB = 0, o transistor está na região de corte, onde apenas uma pequena
corrente fuga é observada no coletor.
Região de Corte
4. Curvas Característica de Coletor
Região de Corte
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Esboce uma família de curvas de coletor para o circuito da figura abaixo, para
IB= 5µA a 25µA, em incrementos de 5µA. Assuma β=100 e que VCE não exceda
a tensão de ruptura.
4. Curvas Característica de Coletor
Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Utilizando a relação IC=β.IB, os valores de IC são calculados e listados na
tabela abaixo:
IB IC
5 µA 0,5 mA
10 µA 1,0 mA
15 µA 1,5 mA
20 µA 2,0 mA
25 µA 2,5 mA
 Estas curvas são ideais pois foi
desprezado o pequeno aumento em IC,
quando VCE aumenta durante a operação na
região ativa.
4. Curvas Característica de Coletor
Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
4. Curvas Característica de Coletor
Limitações
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
V
P
I
CE
C
C

IC(máx)
VCE(máx)
4. Curvas Característica de Coletor
Potência Dissipada pelo transistor
 Um transistor opera com VCE = 6V.
 Se a máxima potência coletor do transistor é 250mW, qual é a máxima
corrente de coletor que transistor pode suportar?
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
mA
V
mW
V
P
I
CE
C
C
7,41
6
250

 Lembre-se que não é necessariamente o máximo IC.
 O transistor pode manipular uma corrente muito mais elevada se VCE for
reduzido, e a potência máxima PCmáx não seja excedida.
4. Curvas Característica de Coletor
Potência Dissipada pelo Transistor - Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Análise Gráfica
 O transistor abaixo está polarizado com fontes de tensão variável VBB e VCC
para obtenção de certos valores de IB, IC, IE e VCE.
 Utilizaremos as curvas características de coletor abaixo para ilustrar os efetos
da polarização DC.
Transistor com polarização DC Curvas características de coletor
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Análise Gráfica
 Associaremos 3 valores a IB e observaremos o que acontece com VCE e IC.
 Primeiro ajustamos VBB para produzir um IB de 200µA.
 Visto que IC = β.IB a corrente no coletor IC=20mA, e
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Análise Gráfica
 VBB é aumentado para produzir IB igual a 300µA e um IC de 30mA.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Análise Gráfica
 VBB é aumentado para produzir IB igual a 400µA e um IC de 40mA.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Equação da Reta
 O significado da reta de carga é que o ponto quiescente (de operação) do
transistor só pode estar sobre ela.
 Á medida que VBB é ajustado para mais e para menos, o ponto de operação DC
do transistor se move ao longo de uma linha reta, chamada reta de carga,
conectando cada ponto de operação.
SATURAÇÃO
CORTE
R
VV
C
CECC
CI


Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Corte
 O transistor encontra-se em corte quando:
 VCE  VCC
 A junção BE está polarizada reversamente.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Corte
 A reta de carga intercepta o eixo de VCE em 10V, no ponto onde VCE=VCC.
 Este é o ponto de corte ideal onde IB=IC=0.
SATURAÇÃO
CORTE
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de CargaSaturação
 O transistor encontra-se em saturação quando:
 VCE < VBE
 A junções BE e CB estão polarizadas diretamente.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
5. Reta de Carga
Saturação
 A reta de carga intercepta o eixo de IC em 45,5mA (idealmente
 Este é o ponto de saturação ideal onde VCE=0 e IC=VCC/RC.
SATURAÇÃO
CORTE
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Reta de carga em uma família de curvas ilustrando o corte e a saturação
5. Reta de Carga
Corte e Saturação 
CORTE IDEAL
SATURAÇÃO IDEAL
REGIÃO
ATIVA
R
VV
C
CECC
CI


Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Reta de carga em uma família de curvas ilustrando o corte e a saturação
5. Reta de Carga
Corte e Saturação 
REGIÃO
ATIVA
R
V
R
V
C
CE
C
CC
CI 
R
V
I
C
CC
C

VV CCCE 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
Reta de carga em uma família de curvas ilustrando o corte e a saturação
5. Reta de Carga
Corte e Saturação 
CORTE IDEAL
SATURAÇÃO IDEAL
REGIÃO
ATIVA
R
V
I
C
CC
C

0I CVV CCCE 
R
V
R
V
C
CE
C
CC
CI 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Determine se o transistor da figura abaixo está em saturação.
 Assuma VCE(sat)=0,2 V
5. Reta de Carga
Corte e Saturação – Exemplo 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Determine se o transistor da figura abaixo está em saturação. Assuma
VCE(sat)=0,2 V:
5. Reta de Carga
Corte e Saturação – Exemplo 
Primeiro determine IC(sat):
Então verifique se IB é grande o suficiente para produzir IC calculado acima:
Isso mostra que com esse ganho, IB é capaz de produzir um IC maior ainda que
IC(sat).
Portanto o transistor está saturado, a corrente de coletor 11,5mA nunca será
atingida. Mesmo que você aumente IB, a corrente de coletor manterá o valor de
IC(sat).
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 A figura abaixo ilustra a atuação do transistor como uma chave.
 Na parte (a) , o transistor está em sua região de corte, pois a junção BE não
está polarizada diretamente. Nessa condição existe, idealmente uma chave
aberta entre o coletor e o emissor.
 Na parte (b) o transistor está em saturação pois as junções BE e CB estão
polarizadas diretamente, e a corrente de base está grande o suficiente para
causar uma corrente IC(sat) de saturação. Nessa condição o transistor age,
idealmente, como um curto entre coletor e emissor.
6. O Transistor como uma Chave
(a) (b)
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Conforme mencionado anteriormente, um transistor está na região de corte
quando a junção BE está polarizada reversamente. Portanto:
VCE(corte)  VCC
IC(corte) =β.IB(corte)  0
6. O Transistor como uma Chave 
Condições para o Corte
(a) (b)
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Conforme mencionado anteriormente, quando a junção BE está polarizada
diretamente, e há corrente IB suficiente para produzir um IC máxima de
saturação, o transistor está saturado. Portanto a equação para a corrente
máxima de saturação é:
6. O Transistor como uma Chave 
Condições para o Saturação 
(a) (b)
R
VV
I
C
satCECC
satC
)(
)(



I
I
satC
B
)(
(min)

Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
a) Qual o valor de VCE quando VIN=0 no transistor do circuito abaixo?
b) Qual o valor mínimo de IB necessário para que o transistor entre em
saturação se β=200? Considere VCE(sat)=0.
c) Calcule o máximo valor de RB para que o transistor entre em saturação
quando VIN=5V.
6. O Transistor como uma Chave 
Exemplo
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
a) Quando VIN=0, o transistor está em corte (age como uma chave aberta) e
VCE = VCC = 10V 
b) Levando em conta que desprezamos VCE(sat) :
Este é o valor de IB necessário para levar o transistor para a saturação.
Qualquer incremento em IB saturará ainda mais o transistor.
c) Quando transistor está com VBE0,7V temos que:
6. O Transistor como uma Chave 
Exemplo
mA
k
V
R
V
R
VV
I
C
CC
C
satCECC
satC
10
1
10)(
)(





A
mAI
I
satC
B
 50200
10)(
(min)

VVVVV BEINRBV 3,47,05   kA
V
I
V
B
RB
BR 8650
3,4
(min)
(max) 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
6. O Transistor como uma Chave 
Uma aplicação simples
 O LED na figura requer 30 mA para emitir um nível de luz satisfatório.
Portanto a corrente de coletor deve ser de aproximadamente 30mA.
 Para o circuito abaixo, determine a amplitude da onda quadrada necessária
para assegurar que o transistor sature. Utilize o dobro de IB(min) como margem
de segurança. VCC=9V; VCE(sat)=0,3V; RC=270Ω; RB=3,3k Ω e β=50
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
6. O Transistor como uma Chave 
Uma aplicação simples
mA
VV
R
VV
I
C
satCECC
satC
2,32
270
3,09)(
)(






A
mAI
I
satC
B
 64450
2,32)(
(min)

 Para assegurar a saturação, utilizaremos o dobro de IB(min), ou seja 1,29mA





k
V
R
VV
R
V
I IN
B
BEIN
B
RB
B 3,3
7,0
 kmARBBIN IV 3,329,127,0 (min)
VkmAV IN 96,47,03,329,1 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
 A polarização DC estabelece um ponto de operação apropriado para a
operação linear de um amplificador.
 Quando um amplificador não está polarizado com as tensões DC corretas em
sua entrada e saída, ele pode ir para a saturação ou para o corte quando um
sinal é aplicado.
(a) Operação Linear: a saída
amplificada tem a mesma forma
da entrada, exceto que está
invertida
(b) Operação Não-linear :
tensão de saída limitada por
corte
(c) Operação Não-linear : tensão
de saída limitada (grampeada)
por saturação
Símbolo do 
amplificador
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
 Polarizar o transistor é definir seu ponto de operação (quiescente).
 Isso é feito por meio de uma fonte de alimentação externa (VCC) e de
resistores.
 A ligação destes componente de forma conveniente aos terminais do
transistor, garantem a sua correta operação, isto é, com a junção base-emissor
polarizada diretamente e junção coletor-base reversamente
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
 Há basicamente três tipos de polarização do transistor na configuração
emissor comum:
 Polarização por Corrente de Base Constante;
 Polarização por Corrente de Emissor Constante e ;
 Polarização por Divisão de Tensão na Base.
Corrente de Base 
Constante
Corrente de Emissor 
Constante
Divisor de Tensão de 
Base
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Base Constante
 A tensão VBE é praticamente constante e vale aproximadamente 0,7 V para os
transistores de silício.
 Como VCC também é constante, a tensão VRB também o é, de modo que a
corrente de base IB é constante.
 O cálculo dos resistores de polarização RB e RC deve ser feito a partir das:
 Condições desejadas de operação do transistor;
 Suas especificações e;
 Tensão da fonte de alimentação VCC
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Base Constante
 A partir da malha externa do circuito, obtemos:
VVIR CCBEBB 
I
VV
R
B
BECC
B


 A partir da malha de saída do circuito, obtemos:
VVIR CCCECC 
I
VV
R
C
CECC
C


Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do TransistorCorrente de Base Constante
 Essa configuração possui alta instabilidade com relação à temperatura.
 Aplicação restringe-se à operação do transistor como uma chave, ou seja,
entre o corte e a saturação.
CORTE IDEAL
SATURAÇÃO IDEAL
REGIÃO
ATIVA
R
V
I
C
CC
C

0I CVV CCCE 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante
 Este tipo de polarização utiliza um resistor no emissor suja função é
estabilizar termicamente o transistor.
 Conforme vimos, o resistor RE tem a função de estabilizar termicamente.
 Para isso, a tensão sobre ele não precisa ser elevada.
 Geralmente se utiliza 10% da tensão VCC para polarizar o emissor, de modo
que
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
VIRVV CCEECCRE  1,01,0
I
V
R
E
CC
E


1,0
 Como hFE>20 para praticamente todos os transistores, pode-se considerar
IE  IC. Essa aproximação é valida porque o erro que ela insere é de, no
máximo 5% no valor da corrente.
 Este é o mesmo valor da tolerância de resistores comerciais
típicos utilizados na polarização.
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante
 Para o cálculo de RB e RC, devem ser consideradas:
 As condições desejadas de operação do transistor;
 As suas especificações e;
 A tensão da fonte de alimentação VCC.
 A partir da malha externa do circuito, obtemos:
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
VVVIR CCCCBEBB  1,0
I
VV
R
B
BECC
B


9,0
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante
 A partir da malha de saída do circuito, obtemos:
VVIR CCCECCCC V  1,0
I
VV
R
C
CECC
C


9,0
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante
 Configuração possui alta instabilidade com relação à temperatura.
 Aplicação restringe-se à operação do transistor como uma chave, ou seja,
entre o corte e a saturação.
CORTE IDEAL
SATURAÇÃO IDEAL
REGIÃO
ATIVA
RR
V
I
EC
CC
C 

0I CVV CCCE 
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante – Exemplo (1)
 Polarize o transistor BC547 com corrente de emissor constante, na região
ativa, sendo IC=2mA. Use uma fonte de alimentação de 12V.
Especificação do transistor:
 Código: BC547 – silício
 VBE = 0,6 V
 hFEmín = 110
Dados:
 VCC= 12 V
 IC = 2 mA
 VCE = VCC/2
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (1)
 Polarize o transistor BC547 com corrente de emissor constante, na região
ativa, sendo IC=2mA. Use uma fonte de alimentação de 12V.
a) Cálculo de RE
Como hFEmín=110, considere: IE =IC = 2mA







600
102
121,01,0
3 RR E
E
CC
E I
V Valor comercial adotado: RE = 560Ω
b) Cálculo de RB
A
h
I
II B
FE
C
B
18
110
102 3











k
I
VV
RR B
B
BECC
B
567
1018
6,0129,09,0
6
Valor comercial adotado: RB = 560kΩ
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (1)
 Polarize o transistor BC547 com corrente de emissor constante, na região
ativa, sendo IC=2mA. Use uma fonte de alimentação de 12V.
c) Cálculo de RC
Para polarizar o transistor no centro da região ativa, pode-se usar:
V
V
VV CE
CC
CE
6
2
12
2








2400
102
6129,09,0
3 RR C
C
CECC
C I
VV
Valor comercial adotado: RC = 2k2Ω
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (2)
 Determine a reta de carga do circuito anterior e localize no gráfico o ponto
quiescente Q do transistor.
RC = 2k2Ω
RB = 560kΩ
RE = 560Ω
VCC=12 VVCE=6 V
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (2)
 Determine a reta de carga do circuito anterior e localize no gráfico o ponto
quiescente Q do transistor.
Ponto de corte
ICcorte  0
VCEcorte = VCC  VCEcorte = 12V
Ponto de saturação
VCEsat  0
mAI
RR
V
I Csat
EC
CC
Csat
3,4
560102,2
12
3





Ponto quiescente:
 IC= 2mA
 IB = 18µA
 VBE = 0,6 V
 VCE = 6 V
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (3)
 Dado o circuito da figura abaixo e considerando VRE=0,1.VCC, determine IB, IC e
VCE quiescente.
Especificação do transistor:
 Código: BC550B – silício
 VBE = 0,6 V
 hFEmín = 200
Dados:
 VCC= 5 V
 RB = 100kΩ
 RC = 220Ω
 RE = 22Ω
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (3)
 Dado o circuito da figura abaixo e considerando VRE=0,1.VCC, determine IB, IC e
VCE quiescente.
a) Cálculo de IB
AII
R
VV
I
I
VV
R BB
B
BECC
B
B
BECC
B 39
10100
6,059,09,09,0
31








c) Cálculo de VCE
CCCCCE
C
CECC
C
IRV
I
VV
VR .9,0
9,0



VVV CECE 78,2108,722059,0
3  
b) Cálculo de IC
Como hFEmin=200, tem-se que IC=IB.hFE=39.10
-6.200  IC=7,8mA
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (4)
Especificação do transistor:
 Código: BC557A – silício
 VBE = 0,6 V
 hFEmín = 125
Dados:
 VCC= 15 V
 IC = 10mA
 VEC = VCC/2
 Polarize o transistor BC557A com corrente de emissor constante, na região
ativa, sendo IC=10mA. Use uma fonte de alimentação de 15V.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (4)
 Polarize o transistor BC557A com corrente de emissor constante, na região
ativa, sendo IC=10mA. Use uma fonte de alimentação de 15V.
a) Cálculo de RE
Como hFEmín=125, considere: IE =IC = 10mA







150
1010
151,01,0
3 RR E
E
CC
E I
V Valor comercial adotado: RE = 150Ω
b) Cálculo de RB
A
h
I
II B
FE
C
B
80
125
1010 3











k
I
VV
RR B
B
EBCC
B
161
1080
6,0159,09,0
6
Valor comercial adotado: RB = 150kΩ
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Corrente de Emissor Constante - Exemplo (4)
 Polarize o transistor BC557A com corrente de emissor constante, na região
ativa, sendo IC=10mA. Use uma fonte de alimentação de 15V.
c) Cálculo de RC
Para polarizar o transistor no centro da região ativa, pode-se usar:
V
V
VV EC
CC
EC
5,7
2
15
2








600
1010
5,7159,09,0
3 RR C
C
ECCC
C I
VV
Valor comercial adotado: RC = 560Ω
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base
 Este tipo de polarização utiliza um divisor de tensão na base composto por
dois resistores, RB1 e RB2.
 Esse divisor de tensão, se bem projetado, torna o transistor muito mais
estável.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 A ideia básica é dividir a tensão VCC em dois valores extremamente estáveis,
de modo que a tensão em RB2 seja constante.
 A redução de VBE reduz IB e
(consequentemente) de IC
 Já vimos que o aumento da temperatura
provoca aumentoem IC e IE, tendendo a
deslocar o ponto quiescente à região de
saturação. O aumento de IE provoca o
amento de tensão em RE que força uma
diminução em VBE, já que a tensão em RB2 é
constante.
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base
 Isso é conseguido fazendo com que a corrente I que atravessa RB1 seja bem
maior que IB, tornando esta última desprezível. Assim a corrente RB2 será
também igual a I.
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
 Para o cálculo de RB1 e RB2 é preciso, então, definir o valor da corrente I em
função das características do transistor.
 Novamente a tensão VRE é 10% de VCC
para que o resistor RE possa servir como
sensor de variação de temperatura, isto é,
VRE=0,1.VCC.
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base
 Vimos que I precisa ser bem maior do que IB. Uma relação prática muito
utilizada é considerar I igual a 10% da corrente de coletor IC. Assim I=0,1.IC
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base
A partir da malha externa do circuito, obtemos:
VVIRVVIR CCBECBREBEB .1,0.1,0.22 
I
VV
R
C
CCBE
B .1,0
1,0
2


    VIRRVIRR CCCBBCCBB  1,02121
R
I
V
R B
C
CC
B 21 .1,0

Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base
 Na malha de saída do circuito, temos:
IIRVV CEECCRE .1,01,0 
I
V
R
E
CC
E


1,0
VVVIR CCCCCECC  1,0
I
VV
R
C
CECC
C


9,0
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
CORTE IDEAL
SATURAÇÃO IDEAL
REGIÃO
ATIVA
RR
V
I
EC
CC
C 

0I CVV CCCE 
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (1)
 Polarize o transistor 2N3904 com divisor de tensão, na região ativa, sendo
IC=10mA e usando uma fonte de alimentação de 12V.
Especificação do transistor:
 Código: 2N3904 – silício
 VBE = 0,6 V
 HFEmín = 100
Dados:
 VCC= 12 V
 IC = 10mA
 VCE = VCC/2
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (1)
 Polarize o transistor 2N3904 com divisor de tensão, na região ativa, sendo
IC=10mA e usando uma fonte de alimentação de 12V.
a) Cálculo de RE
Como hFEmín=100, considere: IE =IC = 10mA







120
1010
121,01,0
3 RR E
E
CC
E I
V Valor comercial adotado: RE = 120Ω
b) Cálculo de RB2








k
I
VV
RR B
C
CCBE
B
8,1
10101,0
121,06,0
1,0
1,0
232
Valor comercial adotado: RB2 = 1,8kΩ
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (1)
 Polarize o transistor 2N3904 com divisor de tensão, na região ativa, sendo
IC=10mA e usando uma fonte de alimentação de 12V.
c) Cálculo de RB1






kR
I
V
RR BB
C
CC
B
2,101800
10101,0
12
1,0 13
21
Valor comercial adotado: RB1 = 10kΩ
d) Cálculo de RC
Valor comercial adotado: RC = 470Ω







480
1010
6129,09,0
3 CC
C
CECC
C
RR
I
VV
R
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (2)
 Dado o circuito da figura abaixo determine IB, IC e VCE quiescente.
Especificação do transistor:
 Código: BC547B – silício
 VBE = 0,6 V
 hFEmín = 200
Dados:
 VCC= 9 V
 RC = 330Ω
 RB1 = 15kΩ
 VRE= 0,1 VCC
 RE = 180Ω
 RB2 = 3,3kΩ
 I = 0,1.IC
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (2)
 Dado o circuito da figura abaixo determine IB, IC e VCE quiescente.
a) Cálculo de IC
mAII
R
V
R
V
II CC
E
CC
E
RE
EC 5
180
9.1,01,0



b) Cálculo de VCE
CCCCCE
C
CECC
C
IRV
I
VV
VR .9,0
9,0



VVV CECE 45,633010599,0
3  
c) Cálculo de IB
A
h
I
II B
FE
C
B
25
200
105 3




Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (3)
 Considere o circuito da figura abaixo e determine os valores de VCE e IC
quiescentes pelo traçado da reta de carga, sabendo-se que IB=20µA.
- Dados:
 VCC= 30 V
 RC = 2,2kΩ
 RE = 800Ω
 IB = 20µA
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (3)
 Considere o circuito da figura abaixo e determine os valores de VCE e IC
quiescentes pelo traçado da reta de carga, sabendo-se que IB=20µA.
Ponto 
de corte
ICcorte 0
VCEcorte = VCC  VCEcorte = 
30V
Ponto de 
saturação
VCEsat  0
a) Traçado da reta de carga
A
RR
V
I
EC
CC
Csat 800102,2
30
3 



mAI Csat 10
Eletrônica Básica – Transistor de Junção Bipolar
7. Polarização DC do Transistor
Divisão de Tensão de Base – Exemplo (3)
 Considere o circuito da figura abaixo e determine os valores de VCE e IC
quiescentes pelo traçado da reta de carga, sabendo-se que IB=20µA.
b) Localização do ponto Q
Conhecido o valor de IB, e como o
ponto Q localiza-se sobre a reta de
carga, o encontro da curva referente
a IB=20µA com a reta de carga define
o ponto Q
c) Determinação de IC quiescente
Pelo ponto Q trace uma perpendicular
ao eixo IC, determinando o valor de
IC=5mA
d) Determinação de VCE quiescente
Pelo ponto Q trace uma perpendicular
ao eixo VCE, determinando o valor de
VCE=15V