Aula 04 - Transistores bipolares

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Capítulo 4 
Transistores 
bipo ares 
EléT~ÔNICA 1 
Figura 4.1 
T ,pos de transistor e 
simbologia: 
(a) NPN e (b) PNP. 
aansisror fui desenvolvido nos laboratórios da Bcll em Murray 
Hill , ew Jersey, E.smdos Unidos, em 1947 pelos ciemiscas John 
Bardecn, Walter Br,main e Wil liam Shockley. O descnvolvimenro 
de se omponcmc semicondutor fo i de gra nde rdcvân ia para a hi tória da clctrô-
nic, e d" inforrnááca , poi ele esd presente em inúmeras invenções elecroeletrôni-
ca , modifi ndo vcrtiginos:imeme no . a sociedade. 
4.1 Construção básica e princípio de 
funcionamento 
O termo "transistor" é a contração de duas palavras em inglês: transfer resistor 
(resistor de transferência). Existem dois tipos básicos de transistores de acordo 
com o tipo de dopagem de cada terminal (base, coletor e emissor), NPN e PNP. 
A figura 4.1 ilustra, de maneira simplificada, sua simbologia e a estrutura interna 
(na forma de sanduíche). A construção física é diferente. 
Analisando a figura 4.1, é possível observar que não existe simetria, isto é, as 
regiões NPN não possuem as mesmas dimensões, como às vezes a literatura 
sugere, e, portanto, não é possível confundir o emissor com o coletor. As 
áreas cinza de cada lado da junção representam as regiões de carga espacial ou 
de depleção. 
emissor___ .:J N 
em issor p p 
coletor 
- roletor 
e 
e~ 
E 
símbolo 
E 
B~ 
e 
símbolo 
Cada uma das regiões do transistor apresenta características próprias: 
A base é a região mais estreita, menos dopada (com menor concentração de 
impureza) e extremamente fina. 
O emissor é a região mais dopada (com maior concentração de impureza), onde 
são emitidos os portadores de carga (elétrons no caso de transistor NPN e lacu-
nas no caso de transistor PNP). 
O coletor é a região mais exrenu, porque é nela que a potência se dissipa. 
4.1.1 Funcionamento 
Vamos entender como um transistor funciona, tomando como exemplo o tran-
sistor NPN, por ser o mais utilizado. De maneira simplificada, para compreen-
der a operação de trabalho do PNP, basta inverter o sentido das tensões e cor-
rentes. Consideremos uma situação em que as duas junções foram polarizadas 
diretamente, assim as correntes que circulam serão altas (da ordem de mA). Se 
as duas junções estiverem polarizadas reversamente, todas as correntes serão pra-
ticamente nulas. No entanto, se a junção da base com o emissor for polarizada 
diretamente e a outra junção polarizada reversamente, também as correntes de 
coletor e emissor serão altas, aproximadamente de mesmo valor. Como se expli-
ca isso? Em polarização normal (como amplificador), a junção base-emissor é 
polarizada diretamente e a junção base-coletor reversamente. 
Na configuração ilustrada na figura 4.2, como a junção base-emissor está polari-
zada diretamente, os elétrons são emitidos no emissor (que possui alta dopagem), 
isto é, passa a existir uma corrente (de elétrons) indo do emissor para a base. Os 
elétrons atingem a base e, por ela ser muito fina e pouco dopada, quase todos atin-
gem a região de carga espacial (região de depleção) da junção base-coleror, onde 
são acelerados pelo campo elétrico e direcionados para o coletor. Dos elétrons 
emit idos no emissor, apenas pequena parcela (1 % ou menos) consegue se recombi-
nar com as lacunas da base. formando a corrente de base; os oucros (99% ou mais) 
aclngem a ju 11ç:lo d cok1 r. b r11c que one.rnamencc sem-ido indi d é o 
convencional para as t ' orrcmcs: de base (le), de coletor (lc;) e de emissor (le). 
ma neira como o transistor esd conectado é chamada de ligação base comum. 
Figura 4.2 
Trans1~or· l1gação 
base comum. 
CAP IT ULO ◄ 
ELHRÔNICA 2 
Figura 4.3 
RepresentacJo por melo 
de esquema elétrico de 
oxn lr.lf151S!Dr NPN do 
circuito da figura 4, 2. 
4.2 Operação do transistor 
a esrrutura definida na figu ra 4.2 - ligaçáo base mmum - , a junçáo base-emis-
sor é polarizada diretamente e a junção base-coletor reversamente. A polarização 
direta faz aparecer um fluxo de elétrons indo do emissor para a base e, como essa 
região é muito estreita e com baixa dopagem, poucos elétrons se recombinam 
com lacunas existentes na base(! o/o ou menos dos elétrons emitidos), Quase todos 
os elétrons emitidos conseguem atingir a região de carga espacial da junção base-
-coletor, onde são acelerados em direção ao coletor. A corrente de base é originada 
da corrente das lacunas, que se difunde no enüssor, e dos elétrons, que se reco111-
binam com lacunas na base. A corrente de base apresenta va lor muito pequeno, 
normalmente 200 vezes menor que a de emissor. Retorne à figura 4.2 e observe a 
indicação das três correntes do transistor, considerando o sentido convencional. 
Em um transistor podemos adotar a seguinte relação entre as três correntes: 
lc 
Define-se a= - (4.1) 
como o ganho de corrente na ligação base comum. Importante: o parâmetro a 
é um número sem unidade, menor que 1, porém próximo de 1 (ex. : a = 0,99). 
A onfiguraçã.o ilustrada na figurn 4.2 e d agora represenrada pelo ci rcuito elé-
rrico da Ílgurn . , com o sim bolo usual do rra nsi_«or NP . 
VCE 
RC R8 ~ - ~~ IE V 03 1c 
VEE BE 'e vcc 
Em um lransismr p<)demos adotar a seguinre relação entre as ,rés rensões: 
Note que a tensão é abreviada por V e que a primeira letra do índice representa 
o ponto de maior potencial; por exemplo, no caso da tensão entre a base e o 
emissor (V8J. a base é mais positiva. Em um transistor P P, :1 no t:açáo pará 
essa mesma tensão é V EB· 
Podemos representar o transistor como indicado na figura 4.4. Nesse caso, a li-
gação é chamada de emissor comum. A polarização das duas junções continua 
como antes, junção base-emissor polarizada diretamente e junção base-coletor 
reversa meme. A operação é~ mesma da ligação b:ise comum. 
'e~ 
C ,~ --+--"-'1,••"'Y~~..----~ 
=l 
Para essa configuração, defi ne-se o gan ho de correme como: 
Nesse caso, o valor do parâmetro ~ é muito maior que 1 e também não tem 
unidade (ex.: p = 300). 
A relação entre os dois parâmetros é dada por: 
a = _p_ (4.3) e p = __!!:__ (4.4) 
~ + 1 a-1 
A configuração ilustrada na fi gura 4.4 está agora representada pelo circuito elé-
rri n da figura 4. , om o ímbolo usual d rran istor P . 
•e 
Figura 4.4 
T rans,stor· ligação 
em,ssor comum, 
Figu,.a 4.5 
Representação por me,o 
de esquema elétrico de 
um trans1st0r NPN do 
circUJto da figura 4.4. 
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ELHRÔNICA 2 
Figura 4.6 
Transistores comerc,ais. 
Tabefo 41 
Caracten'st,cas 
elétncas máximas. 
A relação enrre as ren óes conri nua valendo, ou seja: 
A figura .6 apri: cnrn alguns cxcmplus de m111sisrorcs comerciai • 
A rnbcla rrn pane da folha de dados do mirui tom B 
B 5 8 ( m principa is llmircs. 
BCS46 65 
Tensão coletor-emissor BCS47 VcEo ◄ S 
BCS48 30 
BCS46 80 
BCS47 Vcao 50 
BCS48 30 
Tensão emissor-base VEllO 6 
Correnr:e de coletor {CC) 1~ 100 
Potêncl3 dissipada pd 625 
6, B 547 e 
V 
V 
V 
mA 
mW 
4.3 Curvas características de coletor 
ão gráficos que relacionam a correnre de coletor com a rensáo enue coletor e 
emissor, considerando como parâmetro a corrente de base. Essas representações 
são chamadas também de curvas características de saída. No circuito represen-
tado no gráfico da figura 4.7a, a corrente de base é fixada em determinado valor 
- por e.xc mpl , 1 mA. A ren mrc: olecor e cm l or é vnl'iávd e, paro ada 
vnl >r d VcE• é arribu íd• um3 mcdid~ de corrente de cole1or. m cguida, e 
vnlorcs são colocados em um gránco Oc · VcrJ, como mostra a fi gurn .76. 
Ana lisando o primeiro gráfico, é possível norar que na região de atura · o, para 
uma pequena variaçáo em Vcr, ocorre aumento demasiado de lc, Quando a 
j,rnção base-rnlemr passa a ser polariczada reversameme, o rransisror entrn na 
regi:ío oríva, ,ambén't ham. da de regi:io de ampl ifi a iio. A parrir d se ponco. 
a co rrente de coletor pmticamcnu, não varia quando Vce au menta. e sa n:giâo. 
o t ransis tor se comporta como fume de corrente consrnnre. a pr:icica, ocorre 
lumenronn corrcme de letor qu.mdo VCE . e d va por feiro E..rly. 01110 a 
pola ri ~~1ção r versa da junçlo ba e-coletor aumcnr , "largura da r.-gião de arg;i 
e~pa b l :iv:tnÇ!lr.:i mais nn base e. pon-::inro. ni::i i elétrons cmicido.s pQd r o ser 
caprurados em d ireção ao col ror. 
Figura ◄.7 
Curv c.i.racten'st1cas 
de coletor do 
trar,SIStor MJE240. 
,oor---,_ .. ....._ 
r~1ão adlla 
ooo ~-------------
I 
~ 
• ◄ 
160 
'" 
120 
eo 
4(1 
O llóO lf/0 2,00 Ulll ... i,00 .,00 1,.00 UIII 9.00 10..00 
ai Vc,:M 
soo 
520 
•ao 
440 
•OO L---~:__;.....;..-j:,_~--;-- •••1 mA 
I!: 
J ,eo /......--,-_..;--1--------- l- •2 mA 
"º 200 
160 
120 
80 
,4(] ,,,. º 
O o,m 1,00 UX> JJD ~ "S.m 5.00 lJ:n .-.00 9,00 lQPO 
bl vCE M 
Para 18 = 1 mA, lc = 150 mA. o que ignifi a um ga nho ele aproximadamcnu:: 
essas condições, poderiama esperar que, e 18 au mentasse para 2 mA, o 
valor .da corrcnre de coletor rambém dobraria. Isso, porém, náo acontece, 
pois lc aumema aprox.imadameme para 260 mA. Outra expecrativa seria em 
relação às curvas caracrcri rica . que d.-·eriam esrar espaçadas igualmente. 
mas o <{UC e verifica é que a para ão dim inui à medida que a correm 
au mentam . A explicação para esse fato é que o gan ho de correnr não se 
ma ntém 011 . 1 me, e sim vui..:a conforme• correnre de coletor. 
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ELHRÔNICA 2 
Muit.as vezes o 
ganho de corrente 
vem com a notação 
h FEI isto é, P = hFE• 
Figura 4.B 
Dependência do ganho 
de corrente com a 
corrente de coletor 
Figura 4.9 
I.Jga,;Ao emrssor comum. 
O gráhco da figura 4.8 foi obcido da folha de dados do rransisror BC548 e mos-
tra a dependência do ganho com a corrente de coletor para dada rcmpcrarura e 
rensão coletor-emissor. 
&: , .. 
' 
,! I.D 
~ ! ... . -:: ... 
:; a.,t 
~ 
g ~ 
-
1 
--
1 1 
1 
1 
V • 10Y - , ,-.>Si'1:' 
L ij_ 
~ 
. ~ 
,· i ........ 
1 1 \ . 
li \ 
i .., 
'3 IU 0.S 1,0 l,Cl .S,O 10 20 SiO UD lOD 
lc - cotrirrne d~ coletor (mA) 
Como é possível ohservar na figura 4.8, o gan ho de correme 13 (hF,J varia com a 
corrente de coletor, rempera1ura e tensão coletor-emissor. O gráli<:o do ganho de 
corrente é normalizado, isto é, para a correme de 4 m.A, o ganho é 100%. Para 
corremes menores ou maiores que 4 mA, o gan ho aprese ma outros valores: pa ra 
0,4 mA, por exemplo, o ganho sení 70% do ganho a 4 mA. 
4.4 Regiões de operação: reta de carga 
dr uiro da figura 4.9 imbol iw Ltm transistor om :u urvas ra tcrísricns 
apre cnrada na figura .7b. 
Va; 
10V 
Na figura 4.9, o equacionamento do circuito de coletor resulta em: 
Essa" a equação de uma re ia, chamada de reta de c.uga. que é rcp1c,en1:1da no 
pi, no lc · Va, da curva cua terísricns de colcror. 
Para rraçarmos essa reca , uril i>ámos do is poncos: 
Primeiro ponto: igualando lc = O na equação anterior, obremos Vc" = Vcc, 
que fisicamente representa o corte. Como no corte as duas junções estáa po-
larizadas reversamente e, portanto, todas as três correntes são muito pequenas 
(nA), podemos admitir que nessas condições o transistor é uma chave aberta 
(figurn 4. tOb). 
Obs.: para cormr um cransi_sror d i, b:ista fuze r VaE < O V; para um u anrisror 
de · e. VaE < -0,4 V. 
O) bl 
V« 
IOV 
Segundo ponto: faz.cndo VCE = O. obcemos lc = VccfRc , que fis;camenre re-
presenta a sa[uraç...1.o. Na saruraçáo, o transis tor se comporta como uma chave 
fechada e as duas junções escão polarizadas d irerameme. Pa ra garantirmos que 
o rransisror smure, remos de impor algumas condições, uma delas considerar 
VcE = O. No manro, para obc rm e a condição, devem s rer lc < 13 • 18 ; 
co1110 o gn nho de nrremc de um 1r.rnsi 1or vn ria c111re um min i mo e um mJxi-
mo, usamos o valor mini mo (l3....,); ponanco. lc < 13mtn · le, 
A figura 4. lla mostra o circuito de um transistor na saturaçáo e a figura 4.116, o 
modelo simplificado para ele (chave fechada). 
., 
v., 
IOV 
bl 
Apó.•~ dcrcrmina ode doisponc , devemo un i-lo ,un.çandoarci.adccarga. 
Figura 4.10 
Tr.111s!Stor no cor te: 
(a) □rruito e 
(b) modelo simphfkado. 
Figura 4.11 
Transistor na saturação: 
(a) circuit o e 
(b) modelo simplificado. 
·º 
Vr, 
IOY 
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ELHRÔNICA 2 
Figura 4. 12 
Ci.irv.J.5 C,ll"oCteristica de 
coletor com a reta de carga 
Obrigaroriamenre, o ponto de operação, ram bém chamado de ponto quiescen-
te, rcprcsrn rado por O (valores dt 180 , Ice, VcEal, csrará sempre cm cima da 
rem de c:irga. 
600 
~ 
400 
100 
o gdfi o da figura 4.12, observe que. no 1}()mo O. rcmo.s 180 = 2 m A, 
lc0 = 273mA c VcEo =4,6 V. limlrc.s d:ircradcc:arga ·oa ,mmçftO,lJU n-
do VcE = O, e corce. quando 18 = O. Enrre esses doi pomo (sa1uraç. o e corce), 
o 1rnnsi.1or opera omo amplifiCJdor, isco é, a rcl.1 o nm: lc e 18 é dnd I por 
lc = ~ · 18 • essa região (região ativa), o crnn,i tor é usado como amplificador. 
Para encender como o cransismr passa a funcionar como amplificador, considere o 
circuiro apresentado na figura 4.J3a. essa situação, um pequeno v:uor de tensão 
alcernada e somado à tensão de polarização V 88 . Desse modo, no sem icido posiri-
vo. a corrente de base e eleva aci ma de 180 , f:12endo a corrente de coletar ~umen-
1 r proporrionalmeme e a ren s~o de colt-tor diminuir. A tensão obt ida no olewr 
costuma ser maior que a temão apli da na IY.lsc, ou seja, houve amplilicação de 
tensão. Além disso, essa configu ração causa defasagem de 180º na tensão de saída 
em relação à de entrada. O gráfico da figura 4.136 mostra essa operação. 
Com base nessa aná lise, podemos conclu ir que o ponto de operaçáo (Q) deve ser 
bem localizado para que seja possível obter a máx ima sa ída de pico a pico sem 
d istorção. A melhor local ização é no meio da reta de carga (VcEo = Vcc/2), pois 
permite um valor Vcc de máxima saída. Observe os rrês casos representados na 
figura 4.14. o primeiro (figura 4. 14a), a máxima saída de pico a pico possível 
é de 10 V., nces que ocorra o cifumcnl() (d istorção) por rnraç:io ou orce; nos 
outros dois (liguras 4.1 b e .. 1 e), é de 4 V - cm am os os a .so , se a entrada 
aumentar, o inal de saída di corccrn . 
600 
t., (mA) 
51)1) 
100 
~ ... 
I 
'- ,..._, 
.......... 
, ...... 
_ ....... 
---· 
a) 
~ / . -
.. ~ 
/ ; " / 
r 
_, 1 ........ 
. \ I / 
........... 1 \ / i 
r , 0 l_,• 211JÀ 
........... 
l ,~ 
! 
' 
! ~ ! 
! i Í 
O 0 ,00 ,.oo 2.00 :uo "4.00 5.00 Í 6,00 7,00 8.00 
6Vuc ' - ~-
b) 
a) b) e) 
~ 
9.00 10.00 
Figura 4.13 
Amplificação: 
(a) c,rcu,10 e 
(b) análise gráfica. 
Figura 4.14 
l~fluênoa da localização 
dopon oQ: 
(a) me,o da reta. 
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(b) próximo da saturação e 
(e) pJ"6x1mo do corte. 
ELHRÔNICA 2 
Figur 4.15 
Enc.!psulamentoS usuais 
4.5 Potência dissipada: dissipadores 
Em um rransistor, a maior pane da pmência é dissipada no coletor. A pocência 
dissipada é calculada aproximadamente por: 
Em relação à capacidade de dissipar pocência, os uansiscores podem ser classifica-
dos em três cipos: de baixa pocência (ex.: BC548 e BC109), de média pocência (ex.: 
BO140 e TIP41) e de alta potência (ex.: 2N3055). A figura 4.15 mostra os princi-
pais encapsulamentos de transistores de baixa, média e alta potência. Observe que 
os encapsulamentos preveem local para a colocação do dissipador - alguns apre-
sentam furos que facilitam a união entre o transistor e o dissipador. 
~ 
• i ~ 
1 
41, li ~ .. • 1 i 
~ 
Como vimos, os semicondutores são sensíveis às variações de temperatura. Uma 
das maneiras de amenizar a ação do excesso de temperatura nesses dispositivos 
é prender ao corpo do transistor uma placa metálica chamada dissipador de 
calor. Os dissipadores de calor usados em eletrônica são feitos de alumínio ou 
cobre. Os dissipadores de alumínio são mais baratos, porém menos eficientes 
que os de cobre. 
Por vezes, o dissipador está acoplado a um pequeno ventilador, chamado cooler, 
que auxilia a retirada do ar quente para o meio externo. A figura 4.16 mostra o 
sistema de arrefecimento da CPU de um computador. Observe que esse sistema 
é constituído de um dissipadorfixado à CPU por parafusos e pasta de silicone, 
que faci lita a trans&:rêm:ia. de calor e clitn i l1à as bolha de ar, e de um coo/,:r. que 
aspira o ar quenre próximo ao d issipador. 
- CPU(CI) 
4.6 Conexão Darlingcon 
C onexão Darlingron é uma ligação realizada entre dois rransisrores quando 
se deseja obter um transistor equivalente com valor de ganho de corrente 
elevadíssimo. 
e 
e 
TR 
TR, 
E 
a) b) 
Figura 4.16 
S-istema de arrefecimento 
de urna CPU de 
computador. 
Figura 4.17 
(a) Conexão Darlington e 
(b) tranSJStor equivalente. 
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ELHRÔN ICA 2 
Figura 4.18 
(a) Exemplo de conexão 
Darlington (PN P). 
(b) circuito equivalente e 
(e) gráfico do ganho de 
corrente coníorme I e• 
O 1ransistor equh<alente tem g.mho de orrenre igual a f3 = /31 ·!3:i, em que ll, e 
/32 são os ganhos dos t ransi.ston:s TR 1 e TR2, respcni,ramrnre. A tensão base-
emissor quando em condução vale V8E = V8 E, + Vat;i· 
Esse cipo de conexão é u ado na saída de estágios de porênda, em fonres de ali-
mentação e em q ualquer situação em que for necessário obter va riações de cor-
rente ex1rcmame111 ba ixas com forne imenco de gm nd orremcs. 
10K 
e 
TIP125/126/127 
1K 
., ·10 
L&.s. 2...CnllMtor ] .Em1tter l<(A). Corr• nte d• coleto, 
a) 
Figura 4.19 
Trans&or polarizado 
(a) reversamente e 
(b) diretamente. 
b) e) 
4.7 Teste de transistores 
Para testar transistores, são usados os mesmos princípios do diodo, com alguns 
procedimentos adicionais. Observe que, nas situações representadas na figura 
4.19. utiliza-se multímetro ana lógico com a chnve na po ição oh mímetro na cs-
ab de rc i 11!11 ia R xl. 
a) b) 
Agora veja, n ligum 4.20, o tJU<' aconte e quando o mulríme1ro é ligado cnrre 
cml or (E) e coletor (C ): em qualquer um dos casos a.isrirásemprc uma junção 
polnri iad.a reversa.menre. 
a) b) 
A que conclusão podemos chegar depo.is de analisar as situações representadas 
nas figuras 4.19 e 4.20? Testando dois a dois, nos dois sentidos, os terminais de 
um transistor, quando encontramos valor de resistência alta entre dois terminais, 
de uma forma ou de outra, o terminal que sobrou é a base! 
Para saber qual terminal é o coletor e qual o emissor, devemos usar o multímetro 
analógico com escala de resistência R x 10 k ou de maior valor. N a figura 4.21, 
mede-se a resistência reversa das dua.s junções; a do emissor é a de n1enor va lor, 
pois sua do pagem é ma ior. 
4.8 Leitura dos códigos em semicondutores 
É possível conhecer o valor da rcsisrên ia de um resiscor lendo , faw e lorida 
ao r•dor dele. De manci111 semdhame, os scmiconduton:s (rransi ror, diodo e 
circuito integrado, entre outros) também apresentam uma codificação que per-
mite saber se o material é germânio ou silício e se o componente é um transistor 
ou um diodo, além de outras informações. Existem associações que elaboram 
essas cocli fi caçõcs: as mais conhcdclas sáo: Pro-Electron, Joint Elc:ctron Devi e 
Engineer ing ouncil (Jedcc) e Japane,;e .Industrial ca ndard (J !S). 
Figura 4.20 
Polarizando reversamente 
(a) a Junção coletor-base e 
(b} a Junção emissor-base. 
Figura 4.21 
ldentJlicaçào do 
em,ssor e do coletor. 
CAPITULO ◄ 
ELHRÔNICA 2 
4.8.1 Pro-Eleccron 
T rara-se da norma europeia. Vamos tomar como exemplo llill serniconduroc com 
a especificação BC 548 A. Com base nessa especificação, conclui-se que esse se-
micondutor é um transistor de silício. Essa informação é obtida observando as 
duas letras iniciais: a segunda letra (C) identifica o tipo de componente - um 
transistor-, e a primeira letra (B), o tipo de material - silício. Os três números 
(548) servem para identificar o tipo específico de transistor, ou seja, sua família. 
A última letra (chamada de sufixo) indica o grupo de ganho de corrente ~- nesse 
caso baixo ganho (A). 
De modo geral, a regra é: 
letra letra [letra! número de série [sufücoJ U L t L tndlc1g,up0clo9 nho Y Numerodosé(ie(10(ll9999l A ll!ofCl!!lra. l(!tra lndlca apllcaçla indonr1ó!il 
Segunda letra lndt<a a apllcaçao 
Priffle1ra lmra 1ndka o marerla l ] 
primeira letra - ind ica o materia l: A: germ il nio (Ge); B: ilido ( i); C, arse-
□ieto de gálio (GaAs). 
segw1da letra - idenrilica o cipo de componeme: A: diodo de RF; B: variac; 
C: transistor, AF, pequeno sina l; D: tra11sistor, AF, porência; E: d iodo túnel; 
F: transistor, H , pcque,10 sinal; K: d ispositivo de efeito H all; L: crnnsiswr, 
HF, potência; N: acoplador 6pt ico; R: ciriscor, baixa potência; T: tirisror, 
potência; Y: retificador; Z: diodo Zener. 
terceira letra - em alguns componemes, serve para informar a aplicação 
i ndumia 1: Pode ser W, X, Y ou Z. 
sufiJ<O - indka o grupo de ga nho de co rrente f3: A: bai:10 g;inho; B: méd io 
gll nho; C: alro ganho: em suliiw: qualq uer ganho. 
Exemplo: BZX84C12 
B = Si, Z = Zener 
As três informações seguintes - no caso, X84 - poderiam ser números com 
três algarismos (de 100 a 999) se o dispositivo fosse dirigido ao consumidor co-
mum, ou uma letra (Z, X ou Y) no caso de equipamentos industriais, seguido 
de números com dois algarismos, que variam de 1 O a 99. 
C12 refc:-re-se à tensão de regufação, 12 V no caso. 
Portanto, o dispositivo em questão é um diodo Zener industrial de 12 V. 
BZX84 é a série, que pode ter dispositivos de várias tensões. A série tem a ver 
com máxima po1ência. Por exemplo: a 56-ie BZXS é para o 3 W, enqu:111ro a 
érie BZX85 é para 1.3 '- , BZ 5 para 0,5 \Y/ ct 
4.8.2 Joint Eieccron Device Engineering Council Uedec) 
Es.sa norma é norte-americana e opresema a seguime codificação: 
digito letra número de sêrie [sufixo] W ~ grupo de ganho úmero de sêrle ( 1 oo a 9999) 7 
número de term n.alunenos 1 
Quando existir sufixo, indicará o grupo de ganho. 
Exemplos: 1N400 1 (diodo), 2N2222A (uansismr), 2 5444 (TRIAC), 2N6399 
(SCR), IN475A (Zener), 2 3821 UFET). 
4.8.3 Japanese Industrial Standard (JIS) 
A norma japon,-sa apr sem, a 5eguimc odili a .;io: 
'-----.,;nlúmem de termina~ rnenm 1 
As letras indicam a arca de apliação de acordo com o c6digo: 
• SA: PN P, transistor de alta frequência; 
• SB: PN P, transistor de áudio; 
• SC: NPN, transistor de alta frequência; 
• SD: N PN, transistor de áudio; 
• SE: diodo; 
• SF: tiristor; 
• SJ: FET/MOSFET canal P; 
• SK: FET/MOSFET canal N ; 
• SM: TRIAC 
• SR: reri ficador. 
CAPITULO ◄ 
ELHRÔNICA 2 
f igura 4.22 
4.8.4 Oucras formas de especificação 
Além das normas Pro-Electron, Jedec e JJS, alguns fabricantes 1êm a própria 
forma de apresentar a especificaçáo e a identificaçáo de seus componentes por 
meio de prefixos. Veja os exemplos: 
• MCR: Motorola, tiristor (ex.: MC RI06); 
• MJ: M otorola, dispositivo de potência em invólucro metálico (ex.: MJ15004); 
• MJE: Motorola, dispositivo de potência em invólucro plástico (ex.: 
MJE13003); 
• MPS: Motorola, dispositivo de baixa potência em invólucro plástico (ex.: 
MPS3638); 
• MRF: Motorola, transistor para HF, VHF e micro-ondas; 
• RCA: RCA; 
• RCS: RCS; 
• TIC: Texas lnstruments, tiristor em invólucro plástico (ex.: TIC106, 
TIC226C); 
• TIP: Texas lnstruments, transistor de potência em invólucro plástico (ex.: 
TIP36). 
Exemplos 
1. No circui to da fi gura 4 .22, considere as segu.intes informações: 
lc = 2 mA, ~ = 200 e t rarnisto1 de Si. Calcu le: 
a) Vce 
b) 18 
e) Raa 
Qual o e cado do iransi IOr (saturado/conadolrcgiiio ativa)? 
2mAl 
10V 
Solução: 
a) Equacionando a malha de saíd : 10 = 3 K · 2 mA + Vce. ob1emos: 
Vce = 10 - 6 = 4 V 
b) A rel açi\o enrre 16 e lc é dadn pelo ~. logo: 
1,, = ~ = 2 mA O 01 mA = 10 µA 
~ 200 ' 
J Equaclonnndo. mallu de cntrnda: 5 = R88 · 18 + 0,7V, oh1 ·mo . 
R = 5 - 0,7 = 430 kQ 
88 10 ~LA 
orno V CE = 4 V. o cransismr se enconrra na região ativa. 
2. Analise o circuito da figura 4.23 e calcule R8 e Rc para que o t ra ru.isror cure 
com 10 = 40 mA. 
<lo·: ~rntn = 100, VcEA, = O V e V8e..,_ = 0,7 V. 
1\ 10v -SV 1-
Soblftío: 
Com o rransiscor saturado, toda a rensáo da fonte estará aplicada cm Rc. Assim, 
o valor pode sercalculado por: 
R = ~ = O 25 k = 250 Q 
e 40mA ' 
A corrente de base deve ser. 
CAPITULO ◄ 
figura4.23 
EléT~ÔNICA 1 
Figur 4.24 
Gmuto de pofa.riiação por 
corrente de base constante. 
Portanto, a resistência de base deve ser: 
R8 :s; 5 - 0,7 = 10,75 k.ü 
0,4 mA 
Parn i so , é ad md o alor mcrcia l d~ 10 krl . 
4.9 Circuitos de polarização 
Polariza r um tra nsisto r significa determ inar valo res de tensão e corrente que se 
mantenham estáveis de acordo com a temperatura de trabalho, o desgaste das 
panes internas características de vida útil do con1ponenre e a própria substirui-
ção do componente. Ao polarizar um transistor, é preciso levar em conta que 
valores de ponto de operação (ponto Q , quiescente) estabelecidos devem garantir 
baixo grau de distorção, de modo a não prejudicar o sinal amplificado. 
Considerando am pli6cadores de pequenos si nais, a melhor localização do ponto 
O é no meio da reta de ca rga, isto é, a tensáo coletor-emissor (V cel deve medir 
aprox imadamente mecade da censão da fome (Vçç) . Isso gara mi rá que a sa ída de 
pico a p ico seja a máx ima possível e sem d isrorção do sina l. A segui r apresen ta m-
-se dois t ipos de pola rização: por corrente de base constante e por divisor de 
censão na base. 
4.9.1 Polarização por corrente de base constante 
É o circuito de polarização mais simples e consiste em aplicar uma corrente 
constante na base, como exemplificado na figura 4.24. 
v,. r 
O cálculo dessa corrente é determinado por: 
Como a correnre de coleror é dada por lc = f3 · 18 , encão: 
C omo o ganho de corrente de uma fa mília de transistor pode variar entre um 
valor mínimo e um valor máximo, podemos concluir que esse tipo de polariza-
ção é altamente instável com a troca de transistor e temperatura. 
4.9.2 Polarização por divisor de tensão na base 
O circuito de polarização por corrente de base constante explicado na seção 
4.9.1 apresenta algumas características importantes que devem ser levadas em 
conta. Esse tipo de polarização, além de depender muito do valor ~' apresenta 
alta instabilidade com o aumento de temperatura. Isso pode acarretar um efeito 
conhecido por disparo térmico, ou seja, um ciclo em que, a cada aumento de 
temperatura, ocorre uma elevação de corrente e, consequentemente, outro au-
mento de temperatura. 
É possível, porém, polarizar o transistor de maneira que não fique vulnerável à 
variação de~- Na configuração da figura 4.25, chamada de circuito de polariza-
ção por d ivisor de rensão na base, a realimentação negaúva em CC estabiliza o 
ponto Q, isto é, q ua ndo a rempera1ura aumen ta, a corrente de emi r e a ten ão 
VE também aumentam. o encanto, como a tensão na base (Vs1 é constante. 
ob rigaro riamem t- V8 ~ diminui. despobrizando a base e reduziJ1do as orrcmes 
que rin ham au menrndo com a tempcraLura. la rnmenre, o circu ito pos.suj um 
on rrolc inrcrno por , u de· n-alimema ·o. 
l r 
lal (b) 
Figur 4.25 
(a) Grcutto de 
polarização por divisor 
de tensão na base e 
(b) circuito com 
equivalente na base. 
CAP IT ULO ◄ 
llET~ÔNIC_. l 
Para ana lisar o circuito, tornemos o equiva lente Théven in na base (figura 4.25a): 
Observando o circuito equivalente da figura 4.256, temos as seguintes equaçóes 
na malha de entrada: 
1 
e, como IE ::õ IC e 1,. = i,_: 
13 
rc ult",\lldo: 
R 
e calcularmo os componente& de forma que RE >> -1!!.., então: 
~mln 
Ponanro. teremos um ircuito no qual o po,iro de operação (corrente de coletor) 
não depende de l3. 
A seguir, descrevem-se os passos para determinar os valores das resistências do 
circuito de polarização de divisor de tensão na base. Essas orientações são de ca-
ráter essencialmente prático, e pode-se até afirmar que constituem uma "receita", 
com fundamentação teórica nas expressões anteriores. 
· m geral, s.ío p«ificados a rensán de alinwnrnç o (VccJ, a correme qL1ksccnre 
de oleror e o transistor que ed utlli1.ado: pnnamo, slo conhecido 13m1n e timo•· 
Para que ,oda a "rc cim" renha v:t lidadc, devemo admitir que o v:ilor da corrcn• 
te de base seja muito menor que o da corrente "descendo" pelo divisor de tensão, 
como se a base estivesse "aberta". 
Passos para determinar os valores do divisor 
1. Adotar os seguintes percentuais da tensão de alimentação: 
2 . Como lc é conhecido, é possível calcular RE: 
4, R2 :S: 0,1 · ~mfn · RE (rm grrnl, <,,sco)he-5e um va lor igu..,I a 0,1 · 13 ... · RE. Em 
mornemo oporruno vamos avaliar que a escolha de um valor mu.ico ba.ixo para 
R2 leva a urna diminu ição na impedància de entrada). Não faremos a deduçfo 
dessa expressão, mas ela é inruiriva, ou seja, R2 não pode ser de grande valor, 
pois nesse caso• condição de correme de base desprezÍ\•e l não seria verdadeira. 
5. Conhecido o valor de R2 para e-ai ular R,. é prcd o lembrar que o do" ruis• 
tores 1'e e: ern érie \\ portanf : 
u R, = ....l., R2 , cm que U2 "' 0 ,7 + VRE e U, = Vcc - U2, u, 
Exemplo 
Projete um circuito de polarização por divisor de tensão na base, considerando 
os valores da tensão de alimentação, o tipo de transistor e o valor da corrente de 
coletor. 
Dados: Vcc = 12 V, 13m., = 100 e lco = 5 mA. 
Solução: 
V RE = 0,1 · Vcc = 0,1 · 12 V= 1,2 V 
Enrão: 
= 4 • RE = 4 · 240 = 960 n 
R, !> 0, 1 • 13mln ' R• = O, 1• 100 • 240 = 24QQQ 
R = ~ ·R2 = ~ -2,4 k = 12,7k 
1 Uz 1,9 
Valores adotados: RE = 220 n, Rç = 820 n, R2 = 2k2 e R, = 12 kn. 
Esses valores só.o comerciais e próximo dos va.lores calculo.do . 
CAPITULO~ 
ELH RÔNICA 2 
Figura 4.26 
(a) Regulador com Zener; 
(b) e (c) circuitos de 
regulador de tensão em 
série com transisto r. 
1\ 
v, f+i!' 
(a) 
4.10 Reguladores de tensão 
Como vimm no capimlo 2, a ,ensão senoidal deve ser reri ficada e f-il rrnda ames 
de alimentar um circuito com componentes eletrônicos. Hoje, as fomes retifi-
cadoras fornecem tensão de saída com baixos valores de ripple, porém alguns 
componentes eletrônicos não suportam nenhum valor mínimo de ripple. Nes-
ses casos, recomenda-se a utilização de reguladores de tensão para amenizar a 
variação de tensão contínua que alimenta o circuito eletrônico. Os circuitos 
reguladores de tensão podem ser construídos utilizando transistores e circuitos 
integrndos específicos. 
4.10.1 Regulador de tensão em série 
Sabemos que o diodo Zener é um regulador paralelo que pode ser instalado em 
paralelo com a carga. Nessas condições, enquanto a corrente no Zener estiver 
dentro da faixa de regulação, a tensão de saída na carga se mantém aproxima-
dameme consrnmc. 
regulador de tensão cm série 011 is1c basicarneme no regulador Zen r da fi-
gura 4.26a, acrescido de um seguidor de emissor (amplificador coletor comum). 
As figuras 4.266 e 4.26c ilustram o circuito desse regulador. Observe que o cir-
cuito da figura 4.26c é essencialmente o mesmo da figura 4.266. 
111 
~ 
v, . v. I v. -
l 
.. 
JÜ - v,. 1\ V, l D, 1, l '· 
(b) (<) 
Os reguladores de tensão cm ·éric aprcscnram vanragens c1ua ndo com parados 
com os reguladores de tensão em paralelo, principalmente considerando que 
nos circuitos em série somente o Zener utilizado pode ser de menor potência e 
o valor de impedância de saída, baixo, características técnicas importantes para 
uma fonte retificadora. 
Exemplo 
A figura 4.28 apresenta um circuito com regulador de tensão em série. Conside-
rando os dados a seguir, calcule: 
Dados: V6e = 0,7 V e ~= 100. 
o/11çáo: 
A cens:io em Rs é 15 - 6 = 9 V; portanto, a corrente va le: 
9V 
15 =--= 60mA 
0,15 k 
A tensão na carga é 6 - 0,7 = 5,3 V; portanto, a corrente na carga vale: 
~ = 5• 3 V = 53 mA 
0,1 k 
53mA 
A correnre de base vale 15 = ---= O, 53 mA 
100 
e a correnre no Zener, 12 = 60 mA - 0,53 mA = 59.47 mA. 
A potência d issipada é P2 = 6 V· 59,47 mA = 356,82 mW. 
A tensão enrre colecor e emi ssor vale 
VcE = 15 - 5,3 = 9,7 V e a porén ia dissipada, P TR = 9,7 V · 53 mA = 514,1 
mW. A porencia dls ipada em Rs é Plb = 9 V · 60 mA = 540 mW. 
4.10.2 Reguladores integrados de crês terminais 
ão reguladon:sque requerem pouco omponenre · ex ternos ou nenhum para 
aux iliar sua operação. Estão disponíveis em di versos valores de tensão e cor-
rente e em vários modelos de encapsulamenco; o mais comum é o T -220. 
CAPITULO ◄ 
Figura4.l7 
EléT~ÔNICA 1 
XX representa 
valor de tensão 
regulada na salda. 
Por exemplo: 7805 
fornece na saída 
tensão regulada de 
5 V e 7912, tensão 
regulada de -12 V. 
Os reguladores 
78XX e 79XX têm 
pinagem diferente 
um do outro e, e.aso 
a corrente solicitada 
esteja próxima da 
maxima, deve ser 
usado dissi pador. 
Figura 4.28 
Encapsu lamentos 
TO-220 Pilf3 regul,1dores 
(a) 7SXX e 
(b) 79XX 
Regulador de tensão fixa 
O regulador integrado de três terminais é um circuito que fornece uma tensão 
altamente regulada a pardr de uma ren iio qu alquer (em geral , é udlizado na 
salda de um mificador com fihro). Esse componente: pode fornece r ten õcs 
regu !adas positivas ou negativas com valores entre 5 e 24 V. Uma de suas 
apl ic:i õcs é na on 1rução de um regulador no loca l, poi ele dimina pro-
blema~ asso íado ô d is1 ribuiçtio d" 1e11,óe~ qu~ndo existe unrn t111 i • fome 
de alimemaçáo. Os regubdores integrados poS<uem prorcçáo inrerna cont ra 
sobrecarga de corrente e eleva ão de cempera1u.r:i. Est o disponíveis em vários 
encapsulamentos. O modelos mais onhccido são o TO-220 e o TO-3, com 
capacidade de conente de até 2 A (deve-se coomlra, o datasheer, pois, depen-
dendo do fabrica me, esse valor pode mudar). 
A principai famílias de rcgu ladorc integrado de crês 1crmina i são: 
• 78XX: regu ladores de ten /in fixft po. itiva ; 
• 79 · : reguladores de 1t11siio lixa negat iva. 
A figura .28 mosrr a pinagem para en apsulamenro TO-220 para reguladore 
da fumífü 78XX e 79XX. 
1 ' ) 
(ai (b) 
A figura 4.29a apresenta a configuração básica para esses reguladores . É impor-
tante enfatizar que, para funcionamento adequado, a entrada deve ter tensão mí-
nima de XX+ 2,5 V. Assim, no caso do regulador 7805, para obter 5 V na saída, 
o valor de entrada mínimo tem de ser 7,5 V. Existe rambém um valor de tensão 
de entrada máximo, que, em geral, não pode exceder 40 V (é importante consul-
tar o valor exato no datasheet do fubricame). Recomenda-se o uso dos capacitares 
C1 e C2, porém, sem eles, o circuito funciona. O C1 deve ser ut ili zado quando 
o capacitor do filtro do tcrificador estiver discante do regulador e o capacitor C 2 
melhora a resposta transiente de proteção contra ruídos. 
O circuito da figura 4.296 apresenta um regulador para tensão positiva com re-
forço de corrente na saída. esse modelo, a corrente de saída (IJ é calculada por: 
em que ~ é o ganho de corrente do transistor (média ou alta potência) e lREG a 
con eme no regulador. 
(a) (b) 
v. 
---1_ 
v. 1N ,~T· l<A7 G D - 30 
e, e, O,l3µf 
circulto da figura __ 9b npre. e11ta um regulador par.a cen áo po. i1 iva com re-
forço de orrenrc na s.~/d . Ne ·e moddo, a corrente de ida (IJ é • 1 ubda p r: 
em que fJ é o g,mho de corrente do transisror (média ou alia potência) e IREG a 
corrcnrc no regulador. 
A figura .30 mosrra uma apli ação do regulador KA7 XXE como fome de 
·orrc1irc. bscrvc que lcnsfo regulada ( •x) fomec:id pelo mponcnrc é. 
aplicada no resismr R, 1 e, portanto, a corrente e a rensáo em R, são constantes. 
Desse modo, a corrente na carga rnmbém será conscanre e va lerá: 
1 = Vxx + I 
L R, Q 
em que Vxx é a tensão regulada - para o cücu ito integrado 7805, por aemplo, 
Vxx = 5 V - e 10 a rrcn1e de polarização, norma lmente da o rdem de µA . 
v, 
E J 
v, 
\ 
O,l"F 
l =a.. +ll!',,.-V,.111,I 
Figura 4.29 
(a) Orcull.o básico para 
reguladores de saída fixa 
postllVa ou negativa e 
(b) saída de alta corrente. 
Figura 4.30 
Regulador de corrente 
constante. 
CAP ITULO ◄ 
EléT~ÔNICA 1 
Figura 4.31 
Regul.idor de 
tensão aiustável: 
(a) circuito bás,co e 
(b) orcu;to completo. 
Regulador de tensão ajustável 
Esse regulador (figura 4.31) fornece uma tensão de referência da ordem de 1,25 V 
e é indicado para a construção de fontes ajustáveis. Existe grande variedade de 
modelos, entre os quais o mais conhecido é o LM317, que fornece até 1 A de 
corrente (dependendo do encapsulamento) na faixa de tensão entre 1,25 V e 35 V. 
'sse modelo nece ir:1 de: um cl r ulro 0 111 doi rcsi. r rc · po ui proceç o comr:i 
sobre orrcnre e .robrecarb"' ,érmi c;i. 
(a) 
v, o----""" 
O LM317 gera uma tensão de referência fixa de 1,25 V entre o terminal de saída 
(OUT) e o terminaJ de ajuste (ADJ). Em uma primeira anáfüe, se considerar-
mos a corrente de polari-zaçáo (l,.0 J) desprezível em relação ils outras correntes, 
podemo;. afirmar que 11 = 12. EncCio, eq ,rncionando na malha de ída, temos: 
1,25 V 1,25 R 
I,=-- e Vs= 1.25 + R2 -12 = 1,25 + R2 --= 1,25 -(1 +:..:l ) R, R, R, 
e leva.rm em conra l,.0 J, devemos incluir na expressá.o acima o termo R2 · IADJ• 
É imporranrc ressalta r qllc a rcsiirência.s R, e R2 devem rcr va lore, baixos para 
garantir que a corrente de polarização seja desprezível. Uma aproximação razoá-
vel é considerar que a soma das duas resistências não exceda 5 kO. 
As funções dos demais compcmentts do circuito aptcsentàdo aa figura 4.30b sáo 
as seguimcs: 
C 1: não é fun cional, mas recomendado, em e~pecial se o fil [ro do rerificador não 
estiver próximo do regulador. 
C2: melhora a resposta rr:rnsiente e deve ser usado, principa lmen,e, para prevenir 
que ruido prejudiquem o funcionamcmo de dispo irivo ligados na saída d 
regulado r. 
C3: melhora a rejeição ao ripp/e da fonte, sobretudo quando o ajuste é feito com 
ganho elevado. Caso esse capacitar seja usado, é meU10r colocar os d iodos de 
proteção. 
D1 e D2 : sáo urfüzados para providenciar um caminho de baixa impedância 
caso a en[rada seja zero, evirando que os capacirores se descarreguem na saída do 
circuito integrado. 
Exemplos 
1. Calcule a máxima e a mínima tensão na saída do regulador do circuito da fi-
gura 4.32. Considere desprezível a corrente de polarização do circuito integrado. 
IN 
v. 
Soluçdo: 
A tensão de saída é dada pela expressão: 
cm que R1 = 470 O e R 2 = 3k3 (0 a 3k3). 
A saída é máxima quando R 2 = 3k3: 
3300 
VS(nu!xl = 1,25 , (1+--)= 10 V 
470 
OUT 
470 V, 
CAP ITULO ◄ 
Figura 4.32