Exp_4___Caracter_sticasdo_Transistor_Bipolar

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� EMBED Word.Picture.8 ����UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
FACULDADE DE ENGENHARIA DE JOINVILLE - FEJ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I
PROF.: CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO��
Roteiro-Relatório da Experiência No 4
“CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR BIPOLAR”
COMPONENTES DA EQUIPE:
	ALUNOS
	NOTA
	1
			
	
	2
			
	
	3
			
	
	4
			
	Prof.: Celso José Faria de Araújo
	5
			
	Data: ____/____/____ ___:___ hs
OBJETIVOS:
Levantar, experimentalmente, as características de entrada e saída de um transistor.
INTRODUÇÃO TEÓRICA:
Encapsulamento
Um transistor é basicamente constituído de três camadas de materiais semicondutores (regiões), formando as junções NPN ou PNP. Essas junções recebem um encapsulamento adequado, conforme o tipo de aplicação e a ligação dos três terminais para conexões externas. A Figura 1 mostra alguns tipos de encapsulamentos conforme a faixa de potência.
Figura 1 – Encapsulamento de Transistores (a) baixa (b) média e (c) alta potência.
Modos de Operação
A Figura 2 mostra a estrutura simplificada para os transistor de junção bipolar, doravante chamado apenas de transistor. A estrutura consiste de três regiões de materiais semicondutores. Regiões de Emissor, Base e Coletor. Um terminal é conectado em cada uma das três regiões. Estes terminais são chamados Emissor (E), Base (B) e Coletor (C).
Figura 2 – Estrutura (a) NPN e (b) PNP
O transistor consiste de duas junções pn: a junção emissor-base (JEB) e a junção coletor-base (JCB). Dependendo da condição de polarização (direta ou reversa) em cada uma dessas junções, diferentes modos de operação para o transistor são obtidas, como mostra a Tabela 1.
	MODO
	JEB
	JCB
	Corte
	Reversa
	Reversa
	Ativo
	Direta
	Reversa
	Saturação
	Direta
	Direta
Tabela 1 – Modos de Operação para o Transistor
O modo Ativo é usada para fazer o transistor operar como um amplificador. Aplicações de chaveamentos (por exemplo, circuitos lógicos) utiliza os modos saturação e corte.
Simbologia
Na Figura 3, tem-se representada a simbologia dos transistores PNP e NPN e as correntes e tensões com polarização.
	(a)	(b)
Figura 3 – Simbologia para os transistores (a) NPN e (b) PNP
Funcionamento
O funcionamento do trasistor PNP é análogo a NPN. Para o transistor PNP os portadores de carga são as lacunas, invertendo o sentido de todas as correntes e tensões de polarização vistas para o transistor NPN.
Verifica-se que a corrente de emissor (iE) é composta pela soma das correntes de base (iB) e de coletor (iC).
iE = iB + iC
A tensão vBE (NPN) ou vEB (PNP) aparece nos terminais emissor e base pela aplicação de uma polarização direta na junção base-emissor. Essa tensão para os transistores de silício está compreendida entre 0,5 e 0,8 Volts.
Na região ativa (modo ativo) o transistor, para fins de análise, pode ser considerado através da relação entrada-saída como um quadripolo. Considera-se um dos terminais como referência, comum à entrada e à saída. Baseado neste fato, pode-se ter três configurações típicas para o transistor: base comum, coletor comum e emissor comum. A figura mostra um quadriplolo com as tensões e correntes indicadas.
Figura 4 – Quadripolo Genérico
Como o ganho do quadripolo é definido pela relação entre os parâmetros de saída e entrada, pode-se escrever:
	ganho de tensão	
	ganho de corrente
A configuração base comum está mostrada na Figura 4, nela o terminal de base servirá como ponto comum entre a entrada e a saída.
Figura 5 – Configuração Base Comum.
Neste tipo de configuração, pode-se escrever:
	
A configuração coletor comum está mostrada na Figura 6, nela o coletor é o ponto comum.
Figura 6 – Configuração Coletor Comum.
Para este tipo de configuração pode-se escrever:
	
A configuração emissor comum está mostrada na Figura 7, nela o emissor é o ponto comum.
Figura 7 – Configuração Emissor Comum.
Para este tipo de configuração pode-se escrever:
	
Das três configurações mostradas, a com emissor comum é a que apresenta ganho maior que a unidade para os dois parâmetros, sendo por isto a mais utilizada em circuitos amplificadores.
A relação entre as correntes do transistor é descrita matematicamente através dos parâmetros alfa (() e beta (():
Para fins de projetos com transistores, o fabricante fornece uma faixa de valores para o parâmetro ( ou para o parâmetro (. Esses parâmetros podem ser relacionados através das seguintes relações:
Por ser a configuração emissor comum a mais aplicada em circuitos amplificadores, é necessário relacionar, através de curvas características, seus principais parâmetros de entrada e saída, para a devida utilização em projetos. Para levantar-se estas curvas, faz-se necessária uma polarização para fornecer ao transistor as condições para o modo de operação apropriado. A Figura 8 mostra um transistor NPN polarizado, com os instrumentos de medidas inseridos nas posições adequadas para o levantamento das curvas características.
Figura 8 – Polarização para o Levantamento das Curvas Características dos Transistores
Para levantar-se a curva característica de entrada, deve-se variar a corrente de base e medir a tensão entre a base e o emissor, mantendo-se uma determinada tensão entre coletor e emissor constante. Essa característica se apresenta como a que está mostrada na Figura 9.
Figura 9 – Característica de Entrada do Transistor
Para levantar-se a curva característica de saída, deve-se fixar valores da corrente de base, variar a tensão entre coletor e emissor e medir a corrente de coletor. Essa característica se apresenta como a que está mostrada na Figura 10.
Figura 10 – Característica de Saída do Transistor
Nota-se por esta característica que para iB = 0, aparece uma pequena corrente de coletor que é denominada de corrente de fuga e, normalmente representada por ICEO (corrente entre coletor e emissor com a base em aberto).
Além destas curvas características, o fabricante fornece valores limites dos parâmetros. São eles:
VCEOmáx = Tensão máxima entre coletor e emissor com a base em aberto.
ICmáx = Corrente máxima de coletor
PCmáx = Potência máxima dissipada (VCE. IC)
Hfe (() = Ganho de corrente na configuração emissor comum.
Para exemplificar a Tabela 2 mostra esses parâmetros para dois transistores comuns de baixo sinal.
	TRANSISTOR
	TIPO
	VCEOmáx (V)
	ICmáx (mA)
	PCmáx (mW)
	Hfe (() (IC = 2mA)
	TERMINAIS
	BC548
	NPN
	30
	100
	500
	110 - 800
	
*
	BC558
	PNP
	30
	100
	500
	75 - 475
	
Tabela 2 – Especificação para transistores de baixo sinal. *Vista Inferior (com os terminais para cima)
MATERIAL UTILIZADO
Fonte de tensão variável
Resistores: 22(-1,15W; 2,7K(-1/4W
Potenciômetros: 100( (LIN) e 1K( (LIN)
Multímetros: 1 Amperímetro; 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro
Transistores: BC548 ou equivalente
PRÉ-RELATÓRIO
Ler o item 6 (Parte Experimental) e resolver teoricamente os circuitos propostos com os valores nominais para os parâmetros necessários preenchendo as Tabelas nas linhas que se referem aos valores calculados.
PARTE EXPERIMENTAL:
CARACTERÍSTICAS DOS TRANSISTORES
Meça com o ohmímetro e anote na Tabela 3, a resistência direta e reversa entre a base e o emissor e entre a base e o coletor do Transistor.
	
	Base e Emissor
	Base e Coletor
	Resistência Direta
	________ (
	________ (
	Resistência Reversa
	________ (
	________ (
Tabela 3 – Resistência de Junção do Transistor
Monte o circuito da Figura 11.
Figura 11 – Circuito para Levantamento das Curvas Características do Transistor.
Variar a tensão vBE através do potenciômetro de 1K(, conforme a Tabela 4. Para cada caso meça e anote a corrente de base, mantendo constante, através do potenciômetro de 100(, a tensão VCE = 3V. Os valores devem ser medidos simultaneamente.
	VBE (V)
	0
	0,55
	0,575
	0,6
	0,6250,65
	0,675
	0,7
	0,725
	0,75
	IC (mA)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Tabela 4 – Levantamento das Características de Entrada do Transistor
�
Ajuste a corrente de base em 0 mA através do potenciômetro de 1K(. Varie a tensão VCE conforme a Tabela 5, através do potenciômetro de 100(. Para cada caso meça e anote o valor da corrente IC. Os valores devem ser medidos simultaneamente.
	VCE (V)
	0
	1
	2
	3
	4
	5
	IB (mA)
	IC (mA)
	
	
	
	
	
	
	0
	
	
	
	
	
	
	
	0,05
	
	
	
	
	
	
	
	0,10
	
	
	
	
	
	
	
	0,15
	
	
	
	
	
	
	
	0,20
Tabela 5 - Levantamento das Características de Saída do Transistor
Repita o item 6.1.4 para os demais valores de IB, conforme a Tabela 5, mantendo-o constante para os valores ajustados de VCE.
Questões:
Como você testaria um transistor com o ohmímetro?
	
	
	
	
	
Com os dados da Tabela 4, construa a característica de entrada do transistor iC = f(vBE). Use papel milimetrado para o gráfico.
Com os dados da Tabela 5, construa a característica de saída do transistor iC = f(vCE). Use papel milimetrado para o gráfico.
Escolha cinco pontos da característica de saída e para cada um calcule o parâmetro ( (fora da saturação). Calcule também os valores de ( correspondente. Anote no próprio esboço da função característica.
QUESTIONÁRIO
O experimento se mostrou válido? Explique por que?
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
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O TRANSISTOR BIPOLAR: Características		Laboratório de Eletrônica I
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_1003487898.doc
(a)
(b)
P
N
P
N
P
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_1003480963.doc
E
C
B
_1003478192.unknown
_1003478617.unknown
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_1003478031.unknown
_1003477660.unknown
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