Introdução ao Transistor Bipolar

Prévia do material em texto

TRANSISTOR
Introdução
Em 1948, na Bell Telephone, um grupo de pesquisadores, liderados por Shockley, apresentou um dispositivo formado por três camadas de material semicondutor com tipos alternados, ou seja, um dispositivo com duas junções. O dispositivo recebeu o nome de TRANSISTOR.
Introdução
O primeiro transistor de junção de germânio da Bell Laboratories, 1950
Evolução
1941: Válvula termiônica usada em telecomunicações;
1948: Point-contact transistor, seis meses após sua invenção;
1955: Transistor que substituiu as válvulas ou tubos a vácuo em equipamentos de comunicação em rede;
1957: Amplificador de faixa larga de alta frequência;
1967: Microchip, usado para produzir os tones (sons) em aparelhos de telefone;
1997: Chip, que pode conter mais de 5 milhões de transistores, usados em modems e celulares.
Evolução
Praticamente todos os equipamentos eletrônicos projetados hoje em dia usam componentes semicondutores. As vantagens sobre as difundidas válvulas eram bastantes significativas, tais como:
Menor tamanho, mais leve e mais resistente;
Não precisava de filamento;
Mais eficiente, pois dissipa menos potência;
Não necessita de tempo de aquecimento;
Menores tensões de alimentação.
Transistor
É uma unidade básica de semicondutor com três (3) terminais;
O transistor tem uma característica de controlar a corrente do circuito.;
Pode ser usado como:
Amplificador de sinal e interruptor eletrônico.
Aplicações:
Som;
Imagem;
Controle Industrial;
Máquinas;
Fonte de tensão;
Calculadoras;
Celulares;
Computadores, etc.
Transistor
Forma com o diodo é construído;
Características construtivas
O emissor tem a propriedade de emitir portadores de carga;
A base é muito fina, não consegue absorver todos os portadores emitidos pelo emissor;
O coletor é a maior das camadas, sendo o responsável pela coleta dos portadores vindos do emissor.
Tipo de Transistores:
bipolar (NPN ou PNP);
de unijunção (UJT);
de efeito de campo (FET e MOS-FET).
Aspecto (NPN ou PNP)
Cada uma das pastilhas que formam o conjunto, recebe terminal para que o componente possa ser conectado ao circuito eletrônico. Cada terminal recebe uma designação para que se possa distinguir cada uma das pastilhas.
Terminais e Simbologia
b (base);
c (coletor);
e (emissor).
Analogia ao diodo.
O funcionamento do transistor baseia-se no movimento dos elétrons livres e das lacunas em seu interior e que são provocados pela aplicação de tensões externas ao coletor, à base e ao emissor.
Esse movimento está ligado a polaridade da tensão aplicada a cada um desses terminais e é diferente para transistores NPN e PNP.
Transistor Bipolar
Da mesma forma que nos diodos, são formadas barreiras de potencial nas junções das camadas P e N.
O comportamento básico dos transistores em circuitos eletrônicos é fazer o controle da passagem de corrente entre o emissor e o coletor através da base. Para isto é necessário polarizar corretamente as junções do transistor. 
Correntes e Tensões
IC é praticamente a corrente do diodo polarizado diretamente em EB.
IB é praticamente uma parcela muito pequena de IC (pouca recombinação e baixa dopagem).
IE é sempre a soma de IC e IB e é poucas vezes muito maior que IC.
Correntes
IC é praticamente a corrente do diodo polarizado diretamente em EB.
IB é praticamente uma parcela muito pequena de IC (pouca recombinação e baixa dopagem).
IE é sempre a soma de IC e IB e é poucas vezes muito maior que IC.
Configurações de um Transistor
Configurações de um Transistor
Característica de cada Configuração
Curva Característica VBE
Para cada valor de VCE, varia-se a tensão de entrada VBE, obtendo-se uma corrente de entrada IB .
Observa-se que é possível controlar a corrente de base, variando-se a tensão entre a base e o emissor.
Curva Característica IB
Para cada constante de corrente de entrada IB, variando-se a tensão de saída VCE, obtém-se uma corrente de saída IC.
Emissor Comum
Se Vin = 0 ou negativo
BE está polarizado inversamente ou sem polarização.
IB = 0.
O transistor está cortado (não funcionando).
IC = 0.
Se Vin >= 0,7 
BE está polarizado diretamente.
Circula uma corrente IB que dependerá do valor de R1.
Emissor Comum
β chamado de ganho
Refaça agora, considerando que sua corrente na base é de ?
Refaça agora, ?
Um transistor tem um ganho de corrente de 175. Se a corrente da base for de 0,1 A, qual será a corrente do coletor? 
Transistor Bipolar
Malha de entrada:
RBIB+VBE=VBB
Malha de saída:
RCIC+VCE+VCC
Transistor Bipolar
Circuito de polarização EC com corrente de base constante
Para eliminar a fonte de alimentação da base VBB, pode-se utilizar somente a fonte VCC. 
Para garantir as tensões corretas para o funcionamento do transistor RB deve ser maior que RC.
Transistor Bipolar
Circuito de Polarização EC com corrente de emissor constante.
Neste circuito de polarização é inserido um resistor RE entre o emissor e a fonte de alimentação.
A ideia é compensar possíveis variações de ganho devido a mudanças de temperatura. 
Adota-se 
Usando Segunda aproximação para calcular a corrente na base. Qual a tensão no resistor da base? E a corrente no coletor se ? 
Usando Segunda aproximação para calcular a corrente na base. Qual a tensão no resistor da base? E a corrente no coletor se ? 
se ? Calcule 
Transistor como chave
PONTE H
E
B
C
I
B
I
C
V
CC
R
B
R
C
I
E
R
E
R
V
V
R
I
I
B
CC
BE
E
E
B
=
-
-
.
R
V
V
R
I
I
C
CC
CE
E
E
C
=
-
-
.
������������������������������������
RE
VCC
IE
C
RC
RB
IC
IB
E
B