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Transistor

  1. 1. Transistor
  2. 2. ESTRUTURA BÁSICA:As figuras abaixo ilustram a estrutura básica de um transistor, representando umcircuito T equivalente com diodos, ligados de tal forma a permitir a identificação dapolarização das junções, as quais são: base-emissor e base-coletor (B-E e B-Crespectivamente).
  3. 3. POLARIZAÇÃO:Transistor npn com polarização direta entrebase e emissor e polarização reversa entrecoletor e base.Transistor pnp com polarização direta entrebase e emissor e polarização reversa entrecoletor e basePara que um transistor funcione é necessário polarizar corretamente as suasjunções, da seguinte forma:1 - Junção base-emissor: deve ser polarizada diretamente2 - Junção base-coletor: deve ser polarizada reversamente
  4. 4. Para representar tensões e correntes em um circuito com transistores, utiliza-se usualmente o métodoconvencional (do + para o -), através de setas.Para as tensões, a ponta da seta aponta sempre para o potencial mais positivo e as correntes sãorepresentadas com setas em sentido contrário as das tensões.Podemos por exemplo representar uma tensão entre coletor e emissor por VCE quando o transistor fornpn. Isto significa que o coletor é mais positivo do que o emissor. Em outras palavras, a primeira letra após o V(neste caso o coletor) é mais positiva do que a segunda letra (neste caso o emissor).Para um transistor pnp a tensão entre coletor e emissor é representada por VEC, indicando que o emissor émais positivo do que o coletor.A figura abaixo ilustra dois transistores com polaridades opostas, utilizando essa representação.REPRESENTAÇÃO DE TENSÕES E CORRENTES:
  5. 5. Teoria:Conforme a polarização, um transistor pode operar em três regiões distintas, a decorte, a ativa e a de saturação. Na região ativa, o transistor é utilizado, com a devidapolarização, como amplificador. Nas regiões de corte e saturação, é utilizado comochave, ou seja, serve apenas para comutação, conduzindo ou não. Nesta situação, otransistor é utilizado, principalmente, no campo da eletrônica digital, sendo célulabásica de uma série de dispositivos, normalmente agrupados dentro de circuitosintegrados.
  6. 6. Teoria:Notamos que, se trabalharmos com uma corrente de base menor ou igual a zero, o transistoroperara na região de corte, ou seja, a corrente de coletor será nula. Se trabalharmos comuma corrente de base entre zero e um valor limite(Ibsat), operara na região ativa, ou seja,como uma corrente de coletor, conforme o valor de β(IC= β.IB).Para uma corrente de baseacima de IBsat, operara na região de saturação, ou seja, circulara pelo coletor uma correntelimite (Icsat),imposta de acordo com a polarização.Estas mesmas condições podem ser observadas na característica IC=f(VCE) do transistor,onde também podemos representar a reta de carga de um circuito de polarização. A figuramostra essa característica, bem como a reta de carga.
  7. 7. CURVA CARACTERÍSTICA PARA MONTAGEM EM EMISSORCOMUM:
  8. 8. Funcionamento de um transistor NPN depequena potência atuando como chave
  9. 9. Funcionamento de um transistor PNP depequena potência atuando como chave
  10. 10. Configuração DarlingtonNa eletrônica, o transistor Darlington é um dispositivo semicondutor que combina dois transístores bipolares no mesmoencapsulamento (as vezes chamado par Darlington).Esta configuração serve para que o dispositivo seja capaz de proporcionar um grande ganho de corrente (hFE ou parâmetro β dotransistor) e, por estar todo integrado, requer menos espaço do que o dos transistores normais na mesma configuração. OGanho total do Darlington é produto do ganho dos transistores individuais. Um dispositivo típico tem um ganho de corrente de1000 ou superior. Comparado a um transistor comum, apresenta uma maior defasagem em altas frequências, por isso podetornar-se facilmente instável. A tensão base-emissor também é maior. consiste da soma das tensões base-emissor, e paratransistores de silício é superior a 1.2V.
  11. 11. POLARIZAÇÃO DE TRANSISTORESDefine-se polarização como sendo o estabelecimento das correntes de coletor,de base e da tensão VCE, ou seja, do ponto de trabalho do transistor.Para melhor aproveitamento, devemos polarizar a junção base emissordiretamente e a junção base-coletor reversamente. Para tanto, utilizaremos nocircuito duas baterias, Vss e Vcc, resistores limitadores de corrente
  12. 12. Na prática, não é viável a utilização de duas baterias, sendo que para eliminarmos umadelas, formaremos divisares de tensão que equivalem a nível de polarização àscondições pré-estabelecidas. O circuito equivalente com a bateria VBB eliminada,
  13. 13. Polarização por divisor de tensão na base.Circuito com divisor de tensão na base.
  14. 14. AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAISUtilizando-se um transistor polarizado devidamente, podemos constituirum circuito denominado amplificador. Esse circuito deve apresentar na suasaída, um sinal com as mesmas características do sinal aplicado à sua entrada,porém amplificado, ou seja, com ganho em amplitude. Para a aplicação do sinalde entrada e como consequência a obtenção do mesmo na saída, utilizam-secapacitores de acoplamento, que além disso, eliminam o nível DC, possibilitandoque seja amplificada somente a variação de envoltória. Para melhor estabilidadeutiliza-se o circuito de polarização com divisor de tensão na base, que conformevisto, fixa o ponto de operação do transistor.
  15. 15. O sinal de entrada (VE) é aplicado na base dotransistor através do capacitor de acoplamento(C1). Como este sinal é isento de nível DC, filtradopor C1, não irá alterar a polarização do transistor,mas fará com que haja uma variação na corrente debase em torno do ponto de operação, tendo estavariação as mesmas características, conforme VE. Acorrente de coletor, por sua vez irá variar da mesmaforma, porém amplificada de acordo com o ganhoβ, pois lc =β Ib. Essa variação irá provocar,analogamente, uma variação da tensão no resistorde coletor, fazendo aparecer na saída um sinal comas mesmas características do sinal de entrada,porém amplificado e defasado de 180°, pois, avariação positiva do sinal de entrada representa umaumento da corrente de coletor e,consequentemente, um decréscimo da tensão desaída. O capacitor (CE) em paralelo com o resistor(RE), serve para neutralizar a queda de sinal noresistor de emissor, pois, para fins de tensãocontínua de polarização (VRE) se carrega com essevalor e se comporta como um curto-circuito para osinal de entrada, fazendo com que toda variaçãoseja aplicada entre base e emissor.
  16. 16. Para fins de dimensionamento da polarização, devemos utilizar a característica dotransistor lc = f(VCE), traçar a reta de carga e localizar o ponto de trabalho, de tal formaque o sinal de entrada não atinja as regiões de corte ou de saturação, evitando distorçõesno sinal de saídaA reta de carga passapelos pontos lcc eVcc,ondelcc = Vcc/(RC+ RE) pois,nesse tipo de polarização,na malha de saídaencontramos, além de Hc,o resistor RE. Como aescolha de ponto deoperação (Q) éimportante, pois, sua málocalização acarreta emdistorções do sinal desaída, devemos fazer comque a tensão VCEQ seja,aproximadamente, ametade do valor de Vcc.
  17. 17. Dados do TA.:β = 250VBe = 0,75VDimensione RB1, RB2, Rc e Re para polarizar o transistor da figuraDados do projeto:Vcc = 12VVce =Vcc/2VRE=Vcc/ 10IC = 15mAIB = IB2/30IB= 15mA/250=60uAIB2=10*IB=30*60uA=1,8mAIB1=IB+IB2=60uA+1,8mA=1,86mARB2=(VBE+VRE)/IB2=(0,75+1,2)/1,86mA=1048ΩRB1=(Vcc-VBE-VRE)/IB1=(12-0,75-1,2)/1,86mA=5,4KΩRC=(Vcc-VCE-VRE)/IC=(12-6-1,2)/15mA=320ΩIE=IB+IC=60uA+15mA=15,1mARE=VRE/IE=1,2/15,1mA=80Ω

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