Questão 1 O circuito a seguir tem a função de acionar a lâmpada usando o transistor como chave. Sabendo que a corrente mínima para acender a lâmpa...

Questão 1
O circuito a seguir tem a função de acionar a lâmpada usando o transistor como chave.

Sabendo que a corrente mínima para acender a lâmpada é 120 mA, e o
Beta do transistor é 200, e VBE = 0,7V, pede-se:
a) Calcule o valor da corrente na base do transistor, supondo um fator de
10 para garantir a funcionalidade do circuito.
b) Calcule o valor do resistor RB.
c) Calcule o valor da potência na base do transistor.
Explique o funcionamento do circuito.
Solução:
Sabemos que, para que a lâmpada funcione, uma corrente de no mínimo
120 mA deve percorrer a lâmpada e, por consequência, a malha externa do circuito1. Para tanto, é necessário controlar o transistor de modo que
quando a chave da malha interna for fechada, o transistor entre em
saturação com uma corrente de coletor IC ≥ 120 mA.
Como o βcc é suscetível a variações de temperatura, estabelecemos um fator
de funcionalidade que impede que ele fique abaixo do valor necessário para
manter o transistor na saturação. O ganho de corrente do transistor é
definido como:
βcc = IC / IB
Sendo IC a corrente do coletor e IB a corrente de base.
Assim, com βcc = 200, IC = βcc * IB → IC ≥ 120 → βcc * IB ≥ 120.
IB ≥ 120 / 200 = 0.6 mA
É possível notar que, a partir do momento que fixarmos um valor para IB, se
βcc mudar, a corrente IC também muda. Estamos particularmente
preocupados que a condição IC ≥ 120 mA seja garantida, logo IB precisa ser
grande o suficiente para manter IC nas condições de projeto mesmo que βcc
diminua.
Podemos fazer isso multiplicando a corrente de base por um fator f = 10:
IB' = 10 × IB = 6 mA
Assim, mesmo que o βcc varie um pouco IC continua atendendo a
necessidade de corrente da lâmpada.
a) IB' = 6 mA
b) Analisando a malha interna do circuito, determinamos a relação de RB
com a corrente IB'.

1 Por conveniência vou chamar a malha formada por fonte, lâmpada e transistor de malha
externa ou malha da lâmpada, e a malha formada por fonte, resistor e transistor de malha interna
ou malha do resistor. RB = (Vcc - VBE) / IB' = (12 - 0.7) / 0.006 ≈ 1883 kΩ
c) A potência dissipada no resistor de base é proporcional ao quadrado da
corrente, isto é,
P = RB * IB'^2 = 1883 * 0.006^2 = 0.0678 W
Funcionamento: o circuito funciona utilizando o transistor como chave.
Quando a chave está aberta, não existe corrente na base e o transistor está
em corte. Nessa condição, a queda de tensão sobre ele é 12 V e ele funciona
como uma chave aberta, que não deixa corrente circular pela lâmpada.
Quando a chave está aberta, uma corrente circula na base e o transistor
entra em saturação. Nessa condição, a queda de tensão sobre ele é 0 e ele
funciona como uma chave fechada, deixando a corrente que projetamos
circular pela lâmpada.
A figura abaixo ilustra o modelo do transistor como chave.