E205_Transistores Bipolares de Junção - Parte 1

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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1: O Transistor Bipolar de Junção
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
Prof. Egidio Raimundo Neto Fornecido cordialmente pelo Autor: Prof. Pedro Sergio Monti
O Transistor Bipolar de Junção - TBJ (Bipolar
Junction Transistor – BJT) é um dispositivo
semicondutor constituído por três camadas de
material extrínseco, podendo ser um:
Transistor pnp : Formado por duas camadas externas
do tipo p e uma interna do tipo n
Transistor npn : Formado por duas camadas externas
do tipo n e uma interna do tipo p
Unipolar: Condução só por Elétrons ou só por Lacunas
Bipolar: Condução por Elétrons e Lacunas
1
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.1: Construção do TBJ
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E C
BRegião do emissor (E)
É a região de maior nível
de dopagem e de onde
partem os portadores de
carga.
Região do coletor (C)
É a região de maior volume e
de nível médio de dopagem.
Recebe os portadores de carga
provenientes do emissor.
Região da base (B)
É a região menos
dopada e mais
estreita do transistor.
Junção Emissor - Base ( JEB ) Junção Base - Coletor ( JBC )
2
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.2: Modos de Operação
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MODOS DE OPERAÇÃO DO TBJ
Modo JEB JBC
CORTE Reversa Reversa
SATURAÇÃO Direta Direta
ATIVO Direta Reversa
ATIVO REVERSO Reversa Direta
3
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3: Operação no Modo Ativo
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Com a polarização direta da JEB a sua região de depleção tem a
largura diminuída e é estabelecido um fluxo denso de portadores
majoritários (lacunas) da região p (emissor) para a região n (base).
Transistor pnp no Modo Ativo: Polarização da JEB
E C
B+ -
VEE
Port. Majoritários (L)
4
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3: Operação no Modo Ativo
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Com a polarização reversa da JBC a sua região de depleção tem a
largura aumentada fazendo com que o fluxo de portadores majoritários
(lacunas) da região p (coletor) para a região n (base) seja nulo.
Entretanto, haverá um fluxo de portadores minoritários (lacunas) da
região n (base) para a região p (coletor).
E C
B + -
VCC
Port. Minoritários (L)
Transistor pnp no Modo Ativo: Polarização da JBC
5
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3: Operação no Modo Ativo
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A região da base, por ser estreita e pouco dopada, apresenta baixa
condutividade. Assim, a maior parte dos portadores majoritários vindos do
emissor entrará via JBC na região p do coletor, enquanto apenas alguns
poucos deles irão para o terminal da base. Dessa forma, teremos uma
corrente entre emissor e coletor da ordem de miliampères enquanto a
corrente de base será da ordem microampères.
E C
B + -
VCC
Port. Minoritários (L)
+ -
VEE
Port. Majoritários (L)
Transistor pnp no Modo Ativo
6
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3: Operação no Modo Ativo
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Portanto, temos:
)( ominoritári omajoritári COCCC IIII +=
BCE III +=
E C
B + -
VCC
Port. Minoritários (L)
+ -
VEE
Port. Majoritários (L)
EI CI
BI
Transistor pnp no Modo Ativo
7
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3: Operação no Modo Ativo
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)( ominoritáriomajoritári COCCC IIII +=
BCE III +=
E C
B - +
VCC
Port. Minoritários (e)
- +
VEE
Port. Majoritários (e)
EI CI
BI
Transistor npn no Modo Ativo
8
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.1: Configuração Base Comum (BC)
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BCE III +=
E
C
I
I
=α
Transistor pnp Transistor npn
Típico: 0,9 < α < 0,998
+ +
+
+
+
+
-
--
--VCE VCE
VBE VBE -
VCB VCB
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1.1.3.1: Configuração Base Comum (BC)
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Curvas Características de Entrada Curva Aproximada
≅
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
10
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.1: Configuração Base Comum (BC)
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Curvas Características de Saída
R
eg
iã
o 
de
 s
at
ur
aç
ão
 
Região de corte 
Região ativa (área não sombreada)
Região de 
ruptura 
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Região ativa
11
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.1: Configuração Base Comum (BC)
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Coletor para a base
Emissor
aberto
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
A Corrente ICBO
12
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.1: Configuração Base Comum (BC)
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Exemplo 3.1: A partir das curvas características de um transistor na
configuração base comum, apresentadas abaixo, determine:
a) o valor de IC para IE = 3 [mA] e VCB = 10 [V];
b) o valor de IC para IE = 3 [mA] e VCB = 2 [V];
c) o valor de VBE para IC = 4 [mA] e VCB = 20 [V];
d) o valor de VBE, utilizando-se a curva característica aproximada de
entrada. 
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
13
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.1: Configuração Base Comum (BC)
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Solução para o Exemplo 3.1
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Respostas
IC [mA] 3
IC [mA] 3
VBE [V] 0,74
VBE [V] 0,714
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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BCE III +=
B
C
I
I
=β
Transistor pnp Transistor npn
Típico: 50 < β < 400
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e 15
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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BCE III +=
Transistor pnp Transistor npn
Típico: 50 < β < 400
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
+- VCE
VBE
VCB
+ +
--
B
C
I
I
=β
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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BCE III +=
Transistor pnp Transistor npn
Típico: 50 < β < 400
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
+- VCE
VBE
VCB
+ +
--
B
C
I
I
=β
VCE
VCB +
+
+
-
-
VBE -
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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≅
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Curvas Características de Entrada Curva Aproximada
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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Região de
saturação 
Região de
corte 
Região ativa
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Região de 
ruptura 
Curvas Características de Saída
Região ativa (área não sombreada)
19
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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Exemplo 3.2: A partir das curvas características de um transistor na
configuração emissor comum, apresentadas abaixo, determine:
a) o valor de IC para IB = 30 [µA] e VCE = 10 [V]
b) o valor de IC para VBE = 0,7 [V] e VCE = 15 [V]
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e 20
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.2: Configuração Emissor Comum (EC)
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Solução para o Exemplo 3.2
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Respostas
IC [mA] 3,4
IC [mA] 2,521
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.3.3: Configuração Coletor Comum (CC)
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Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Essa configuração apresenta valores elevados de impedância de entrada (Zin),
baixos de impedância de saída (Zout) e ganho de tensão (Gv) aproximadamente
igual a unidade. É usada, principalmente, como isolador de impedâncias.
Suas curvas características são similares às curvas da configuração EC,
bastando trocar IC por IE nas curvas características de saída.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.4: Análise Comparativa entre as Configurações BC, EC e CC
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Configuração Zi Zo Gi GV
BC
EC
CC
IC
VBE
VCE
IB
RE
VB
VE
IE
IB
ICIE
VEB VCB
Baixa Muito
I
V
Z 
E
EB
i =
Média 
I
V
Z 
B
BE
i =
 AltaMuito
I
V
Z 
B
B
i =
Média
Média
Um pouco 
menor do 
que BC
Muito 
Baixa
1 
I
I
G
E
C
i
<
α==
 Alto
I
I
G
B
C
i β==
 Alto
1
I
I
G
B
E
i +β==
 Alto
V
V
G
EB
CB
v =
 Alto
V
V
G
BE
CE
v =
1 
V
V
G
B
E
v
<
=
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.5: Relações Básicas entre α, β, IE, IC, IB, ICEO e ICBO
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BCE III +=
β
==β CB
B
C II
I
I
α
==α CE
E
C II
I
I
β
+=
α

β
+=
α
1
1
1I
I
I C
C
C
1+β
β=α
α−
α=β
1
1
1
1 +β=
α−
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.5: Relações Básicas entre α, β, IE, IC, IB, ICEO e ICBO
E205 – Eletrônica Analógica II – 9º Semestre de 2020
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( ) CBOBCCBOECCBOmajCC IIIIαIIIII ++=+=+= IC α
α
I
α
αI
I CBOBC −
+
−
=
11
( ) CBOCEOCB IβII 10I para +===
Coletor para emissor
Base aberta
( ) CBOB II 1IC ++= ββ
( ) CBOI 1ICEO +β=
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
A Corrente ICEO
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.6: Fator de Amplificação de Corrente (β)
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B
C
ac I
I
∆
∆=β
Q
Q
B
C
cc I
I
=β
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Determinação Gráfica de βcc e βac
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.6: Fator de Amplificação de Corrente (β)
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ICQ = 2,7 mA
IC1 = 2,2 mA
IC2= 3,2 mA
108
10x25
10x7,2
6
3
cc ==β −
−
100
20)x10-(30
2,2)x10-(3,2
6-
-3
ac ==β
Determinação Gráfica de βcc e βac
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.7: Folha de Dados (Data Sheet)
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.7: Folha de Dados (Data Sheet)
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.7: Folha de Dados (Data Sheet)
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.7: Folha de Dados (Data Sheet)
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.8: Limites de Operação
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Dissipação máxima em coletor [PC(max]: PD
Corrente contínua máxima de coletor [IC(max) ]: IC
Tensão de ruptura coletor-emissor [VCE(max)]: VCEO ou V(BR)CEO
Tensão de ruptura coletor-base [VBC(max)]: VCBO ou V(BR)CBO
Tensão de ruptura emissor-base [VEB (max)]: VEBO ou V(BR)EBO
Tensão de saturação do coletor-emissor: VCE(sat)
Tensão de saturação do base-emissor: VBE(sat)
Corrente de corte de coletor: ICBO
Corrente de corte de emissor: IEBO
Parâmetros Relevantes
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.8: Limites de Operação
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.8: Limites de Operação
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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BC
EC
CCBC
CCEC
IVP
IVP
=
=
Dissipação de Potência em Coletor
Limites de Operação
(max)
(max))(
(max)
CCCE
CECEsatCE
CCCEO
PIV
VVV
III
≤
≤≤
≤≤
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.1.8: Limites de Operação
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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Curva de Potência Máxima
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Região de
Ruptura
Região
ativa
Corrente 
Máxima
Regiãode
Saturação
Tensão 
Máxima
Região 
de Corte
PCmax = VCEIC = 300 mW
IC (mA)
VCEsat = 0,3 (V) 
ICEO
VCE (V) 
25
6 12
15
AA
B
7,5
VCEO
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
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O Transistor atua como elemento de controle a partir de uma tensão de
referência fornecida pelo Diodo Zener. Se VL tende a variar, VBE varia e o
transistor conduz mais ou menos, variando VCE e, dessa forma, mantendo VL
constante.
Vi VL
+
+ -
-
VBE
VCE
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Regulador Com Transistor em Série
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
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V
i VL
+
+ -
-
VBE
VCE
IE
IB
IZ
IL = IE
IR
VR
+
- -
+
IC
+
-
+
-Vi VL
Regulador Com Transistor em Série
VZ
VBE
VZ
+
+
-
--
+
Io(av)Filtro
R
RL
VZVZ
Vo(av)Filtro =
+ -
IR
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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Regulador Com Transistor em Série
Malha de Entrada:
Vi = VR + VZ
VR = IR x R
Malha de Saída:
VL = VBE+ VZ
VL = IL x RL
Malha Externa:
Vi = VCE+ VL
Nó: Saída do Filtro, Coletor e R:
Io(av)Filtro = IC + IR
Nó: R, Base e Diodo Zener:
IR = IB + IZ
R i Z V V V= −
R
R
V
 I
R
=
CE i L V V V= −
L Z BE V V V= −
L
L
L
V
 I
R
=
o av Filtro C R I I I( ) = + C E EI I I1
β= α =
β +
C CE C P V I= ×
Z R B I I I= −
E L
B
I I
 I = =
β β
Z Z Z P V I= ×
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
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Vi VL
+
+ -
-
VBE
VCE IE
IB
IZ
IL = IE
maxminminmax BZ
Zmin i
 BZ
Zmax i
II
VV
R
II
VV
+
−<<
+
−
a) Para assegurar que o TBJ não entre na Região de Saturação, temos que 
garantir que: VCE ≥ 2 [V]. 
b) Para que não ocorra a ruptura da junção coletor–emissor devemos ter:
VCE max ≤ VCEO. 
c) Para não ultrapassar a dissipação máxima em coletor do TBJ, devemos ter:
VCE max x IC max ≤ PC(max). 
IZ min = (1% a 10%) IZM ≥ IZK; IZ max ≤ IZM
Equações e condições de Projeto
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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1
I
I min Lmin B +β
=
1
I
I max Lmax B +β
=
)(DataSheet max Cmax L II ≤
][2 VVVV BEZmin i +−≥ )(DataSheet max CEBEZmax i VVVV +−≤
)(DataSheet CEOmax CE VV ≤ C max (DataSheet) C max i max LP I V V( )≥ −
BEZL VVV −=
VCE
Vi VL
+
+ -
-
VBE
IE
IB
IZ
IL = IE
+
+
--
Equações e condições de Projeto
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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VCE
Vi VL
+
+ -
-
VBE
IE
IB
IZ
IL = IE
+
+
--
i( Z B( i( Z B(
ZM
i( Z i( Z
V V I V V I
I
V V V V
− × − − ×
≥
− − × −
max) max) min) min)
min) max)
( ) ( )
0,1 ( )
Potência mínima necessária para o Zener a ser utilizado
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
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β = 50
Respostas
Vo [V] 11,3
IZ [mA] 36,14
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Exemplo 18.8: Calcule a tensão de saída e a corrente
no diodo zener do circuito regulador série da figura
abaixo, para RL = 1 [kΩ]:
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
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V
i
Regulador Shunt
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Se VL tende a variar, VBE varia
e o transistor conduz mais ou
menos, variando IC e,
consequentemente, a queda
de tensão sobre RS e, dessa
forma, VL é mantida constante.
LCZ
S
Li
R IIIR
VV
I
S
++=−=
L
L
L R
V
I =
BEZL VVV +=
β
== CBZ
I
II
Regulador Com Transistor em Paralelo
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.2: Regulador de Tensão com Transistor
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β = 50
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Exemplo 18.9: Determine a tensão regulada e
as correntes no circuito regulador paralelo da
figura abaixo:
Respostas
VL [V] 8,9
IL [mA] 89
IS [mA] 109,17
IC [mA] 19,77
IZ [µA] 395,42
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3: Polarização do TBJ
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Um amplificador tem por objetivo aumentar o valor de um sinal que represente algum
tipo de informação, quando este for aplicado à sua entrada. Tais sinais são,
normalmente, variáveis no tempo e alternam sua polaridade e, por isso, são
denominados sinais em corrente ou tensão alternadas (AC).
Entretanto, o aumento em tensão, corrente ou potência de um sinal AC nada mais é do
que a transferência de energia de uma ou mais fontes de tensão contínua (CC)
aplicadas ao transistor.
Portanto, a análise de um amplificador requer o conhecimento da sua resposta em
corrente contínua e em corrente alternada. Como o teorema da superposição pode ser
aplicado, as respostas CC e AC podem ser analisadas separadamente, mas temos que
ter em mente que os valores CC escolhidos vão influenciar nos valores AC resultantes.
Polarizar um TBJ significa escolher adequadamente os valores CC de forma a se obter
a melhor ou a mais adequada resposta AC. Portanto, a polarização fixa os valores CC,
IB, IC, VBE e VCE, que definirão um ponto na curva característica no qual o TBJ vai
operar, denominado “Ponto Quiescente”, ou simplesmente “Ponto Q”, o que significa
estar em repouso ou inativo.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.1: Ponto de Operação
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Ponto A: TBJ sem polarização
Pontos B, C e D: TBJ polarizado na Região 
Ativa
Ponto E: TBJ Polarizado na Região de 
Saturação
Ponto F: TBJ Polarizado na Região de Corte
Região Ativa:
Junção base-emissor polarizada 
diretamente e Junção base-coletor 
polarizada reversamente
Ponto de Operação
Região de Saturação:
Junção base-emissor e Junção base-
coletor polarizadas diretamente
Região de Corte:
Junção base-emissor e Junção base-
coletor polarizadas reversamente
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Entrada de 
sinal ac
Saída de 
sinal ac
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Capacitor de 
acoplamento
Capacitor de 
acoplamento
Circuito com Polarização Fixa
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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B
BECC
B R
VV
I
−=
BC II β=
CCCCCE RIVV −=
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Circuito Equivalente cc
0RIVV CCCECC =−−
0RIVV BBBECC =−−
Equação da malha de base
Equação da malha de coletor
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Entrada ac
Saída ac
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Respostas
IBQ [μA] 47,08
ICQ [mA] 2,35
IEQ [mA] 2,40
VCEQ [V] 6,82
VB [V] 0,7
VC [V] 6,82
VCB [V] 6,12
VE [V] 0
Exemplo 4.1: Dado o circuito abaixo, determine:
a) IBQ e ICQ
b) VCEQ
c) VB e VC
d) VCB
e) VE
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Simulação Multisim realizada com transistor virtual e com o parâmetro
IS (transporte saturation current) ajustado para VBE = 0,7 V.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Exemplo 4.2: Determine, considerando o transistor real e usando
o modelo aproximado, o nível de saturação para o circuito do
exemplo anterior, sabendo-se que:
Região de Saturação
(Transistor real)
Região de Saturação
(Modelo aproximado)
Resposta
ICsat [mA] 5,32
ICsat [mA] 5,45
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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0RIVV CCCECC =−−
0 cI
CCCE VV ==
0 CEV
C
CC
C R
V
I
=
=
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Análise por Reta de Carga
Circuito Equivalente cc
e
Equação da malha de 
Coletor
Ponto sobre o eixo VCE
Ponto sobre o eixo IC
Curvas características de saída do 
TBJ
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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0 ICCCE C
VV ==
0 CEV
C
CC
C R
V
I
=
=
Ponto Q
VCEQ
ICQ
Reta de Carga
Análise por Reta de Carga
IBQ
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Análise por Reta de Carga
Deslocamento do ponto de
operação com a variação de
IB, para VCC e R C constantes.
Ponto Q
Ponto Q
Ponto Q
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
IC3
IC2
IC1
VC3 VCE2 VCE1
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Análise por Reta de Carga
Ponto Q
Ponto Q Ponto Q
Deslocamento do ponto de
operação com a variação de
IC, para VCC e I B constantes.
Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
VC3 VCE2 VCE1
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Análise por Reta de Carga
Deslocamento do ponto de
operação com a variação de
VCC, para IB e RC constantes.
Ponto Q
Ponto QPonto Q
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.2: Polarização Fixa
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Exemplo 4.3: Dada a reta de carga abaixo e o ponto de operação
especificado, determine os valores necessários de VCC, RC e RB.
Ponto Q
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Respostas
VCC [V] 20
RC [kΩ] 2
RB [kΩ] 772
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Circuito com Polarização Emissor Estabilizado
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Equivalente cc para a malha de base
EEBEBBCC RIVRIV ++=
BE II )1( += β
( ) EB
BECC
B RR
VV
I
 1+β+
−=
IC
IC
IB
Equação da malha de base
BBBBCE I)1(IIIII +β=+β=+=
EBBEBBCC RI)1(VRIV +β++=
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Equivalente cc para as malhas de coletor e base
EECECCCC RIVRIV ++=
( )ECCCCCE RRIVV +−≅
CCCCC RIVV −=
ECEC VVV +=
BBCCB RIVV −= EEBEB RIVV +=
IC
IB
Equação da malha de coletor Equação da malha de base
EEBEBBCC RIVRIV ++=
CE II = EEE RIV =
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Exemplo 4.4: Dado o circuito abaixo, determine
a) IB
b) IC
c) IE
d) VCE
e) VC
f) VE
g) VB
h) VCB
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Respostas
IB [μA] 40,13
IC [mA] 2,01
IE [mA] 2,05
VCE [V] 13,94
VC [V] 15,99
VE [V] 2,05
VB [V] 2,75
VCB [V] 13,24
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Simulação Multisim realizada com transistor virtual e com o parâmetro
IS (transporte saturation current) ajustado para VBE = 0,7 V.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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β IB(µA) IC(mA) VCE(V)
50 47,08 2,35 6,82
100 47,08 4,71 1,64
β IB(µA) IC(mA) VCE(V)
50 40,13 2,01 13,94
100 36,35 3,63 9,06
(a) (b)
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Exemplo 4.5: Preencha as tabelas abaixo, para os circuitos das figuras
(a) e (b). Compare os resultados, considerando as variações individuais
no ponto de operação, em função da variação do β.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Simulação Multisim realizada com transistor virtual e com o parâmetro
IS (transporte saturation current) ajustado para VBE= 0,7 V.
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1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Ponto Q
0 == CICCCE VV
0=+
=
CEV
EC
CC
C RR
V
I
VCEQ
ICQ
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Análise por Reta de Carga
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.3: Polarização Emissor Estabilizado
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Exemplo 4.6: Determine a corrente de saturação para o circuito abaixo
(exemplo 4.4), usando o modelo aproximado.
Respostas
ICsat [mA] 6,67
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Na polarização por divisor de
tensão, o ponto de operação é
mais estável em relação às
variações de β.
O valor de IBQ é ajustado em
função das variações de β.
O ponto de operação definido
por ICQ e VCEQ poderá
permanecer fixo, se forem
empregados parâmetros de
circuito apropriados.
Ponto Q IBQ resultante
Estabilidade do Ponto de Operação
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Circuito com Polarização por Divisor de Tensão
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Análise pelo Método de Thevenin
Th R CC
R
E V V
R R
= =
+
2
2
1 2
Th
R R
R
R R
=
+
1 2
1 2
( ) ETh
BETh
B RR
VE
I
 1+β+
−=
EECCCCCE RIRIVV −−=
ICICI1 IB
I2
Aplicando Thevenin, temos: Circuito Equivalente Thevenin
)( ECCCCCE RRIVV +−≅
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Análise pelo Método de Thevenin
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Análise pelo Método de Thevenin
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Análise pelo Método de Thevenin
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
IB
IRB1
IRB2
IE
Exemplo 4.7: Determine as correntes IB, IC, IE, IRB1 e IRB2 e as tensões
VCE, VCB, VC, VE e VB, para o circuito abaixo:
Respostas
IB [μA] 6,05
IC [mA] 0,846
IE [mA] 0,852
VCE [V] 12,26
VCB [V] 11,56
VC [V] 13,54
VE [V] 1,28
VB [V] 1,98
IRB1 [µA] 513,33
IRB2 [µA] 507,32
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Simulação Multisim realizada com transistor virtual e com o parâmetro
IS (transporte saturation current) ajustado para VBE = 0,7 V.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Exemplo: Determine IB, IC e VCE para o circuito do circuito do exemplo 4.7
com β = 50 e com β = 100 e compare com os resultados
obtidos.
β IBQ(μA) ICQ(mA) VCEQ(V)
50 16,24 0,812 12,64
100 8,39 0,839 12,35
Observamos que o valor de IB foi ajustado em função da variação no valor de β,
mas os valores de IC e VCE permaneceram praticamente constantes, o que
comprova a estabilidade do ponto de operação em função de variações no valor
de β.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Simulação Multisim realizada com transistor virtual e com o parâmetro
IS (transporte saturation current) ajustado para VBE = 0,7 V.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Análise pelo Método Aproximado
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Análise pelo Método Aproximado
B E E BEV I R V= × +B B iV I R= ×
B i E E BEI R I R V× = × +
E BE
i E
B B
I V
R R
I I
= × +
B BE
i E
B B
( ) I V
R R
I I
β + ×
= × +
1
i E E BER R R Rβ + +�
 R Ri
Para que I I , devemos ter : 
 I I , ou seja, B
Logo:
 R R R RE E BE
2 1
2 2
2
≅
β + +
� �
�
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1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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CCB VRR
R
V
21
2
+
≅
CE CC C C E EV V I R I R= − −
BEBE VVV −=
E
E
E R
V
I =
β= = − =
β + β +
 e I
1 1
E
C E B E C
I
I I I I
( ) ( )
Para a aplicação do método aproximado 
devemos ter I1 ≈ I2 e, portanto:
Façamos então: ou, ainda:
Atendida essa condição, o Teorema da 
Divisão de Tensão pode ser utilizado na 
determinação de VB, ou seja:
2 E E BER R R Rβ + +�
2 ER Rβ�
2 10
E
R
R
β
≤
O Projeto:
CCB VRR
R
V
21
2
+
≅
2Se 10 então:E BR Rβ ≥
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1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Exemplo 4.8: Verifique se é possível a utilização do método aproximado
para na análise do circuito do exemplo 4.7. Se for
possível, refaça a análise e compare os resultados
Método IBQ(μA) ICQ(mA) VCEQ(V)
Thevenin 6,05 0,846 12,26
Aproximado 6,15 0,861 12,1
Como , (210x103 > 39x103), então o método aproximado pode 
ser utilizado. 
2E R10R ≥β
Vemos que os resultados obtidos pelo método de Thevenin e pelo método 
aproximado são bem próximos.
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1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Electronic Devices and Circuit Theory, 8e
Exemplo 4.10: Determine os valores de VCEQ e ICQ para o circuito abaixo,
utilizando as técnicas exata e aproximada e compare os resultados.
Justifique se houver discrepância nos resultado encontrados.
Técnica ICQ(mA) VCEQ(V)
Exata 1,98 4,50
Aproximada 2,54 0,67
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1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Exemplo 4.27: Determine VB, VE, IE e VCE para o circuito abaixo.
Respostas
Método Thevenin Aproximado
VB [V] -3,015 -3,16
VE [V] -2,315 -2,46
IE [mA] 2,1 2,24
VCE [V] -10,68 -10,22Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky
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Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.4: Polarização por Divisor de Tensão
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Simulação Multisim realizada com transistor virtual e com o parâmetro
IS (transporte saturation current) ajustado para VBE = - 0,7 V.
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.5: Polarização por Realimentação de Coletor
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Circuito com Polarização por Realimentação de Coletor
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1.3.5: Polarização por Realimentação de Coletor
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'
CC C C B B BE E EV I R I R V I R 0− + + + + =
( )ECCCCCE RRIVV +−≅
CBCC IIII ≅+=
'
BC II β=
CE
II ≅
CE II ≅
CC B C E B B BEV ( 1)I (R R ) I R V= β + + + +
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IB
EECC
'
CECC RIRI VV ++=
Equivalente cc para as malhas de coletor e base
IB
( ) ( )
CC BE CC BE
B
B C E B C E
V V V V
I
R R R R R R( 1)
− −= ≅
+ β + + + β +
CC CE E C E EV V I R I R= + +
( )= − +CE CC E C EV V I R R
CC C B C B B BE C B EV (I I )R I R V (I I )R= + + + + +
Capítulo 1: Transistores Bipolares de Junção - TBJ
1.3.5: Polarização por Realimentação de Coletor
E205 – Eletrônica Analógica II – 2º Semestre de 2020
Prof. Egidio Raimundo Neto Fornecido cordialmente pelo Autor: Prof. Pedro Sergio Monti
Para que a realimentação da tensão do coletor ocorra somente em corrente
continua e não em corrente alternada, o que reduziria o ganho do amplificador,
dividimos a resistência de base em dois resistores e adicionamos um capacitor
com o objetivo de aterrar, para corrente alternada o ponto de junção dos dois
resistores, como ilustrado abaixo.
RE
VCC
RCR1 R2
CE
Ca1
Ca2CB
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Os capacitores CB e CE são calculados para oferecer baixa reatância para corrente
alternada e, assim, eliminar a realimentação de emissor e do coletor para corrente
alternada. As realimentações ocorrem apenas em corrente contínua, para estabilizar
o ponto de operação. O circuito equivalente para corrente alternada é mostrado
abaixo:
R1 
RC
R2 
VCC
R1 
RC
R2 
VCC
RE
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Exemplo: Determine os valores de IBQ, VCEQ e ICQ para o circuito para
abaixo para β = 50 e para β = 100:
β IB(µA) IC(mA) VCE(V)
50 16,88 0,884 4,92
100 10,99 1,099 3,45
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β IB(µA) IC(mA) VCE(V)
50 47,08 2,35 6,82
100 47,08 4,71 1,64
Estabilidade do Ponto de Operação em relação às variações de β
IB(µA) IC(mA) VCE(V)
40,13 2,01 13,94
36,35 3,63 9,06
IB(µA) IC(mA) VCE(V)
16,24 0,812 12,64
8,39 0,839 12,35
IB(µA) IC(mA) VCE(V)
16,88 0,884 4,92
10,99 1,099 3,45