Transistor Bipolar

2. Dispositivos Semicondutores: Transistor Bipolar de Junção

Professor: Vlademir de Oliveira

Disciplina: Eletrônica I

Transistor Bipolar

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Aplicações dos Transistores

- Região de corte e saturação: transistor como chave

- Região ativa: amplificador transistorizado

Essas aplicações se estendem também para os transistores de potência eFET.

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Operação do TBJOs materiais P e N são fabricados com dopagens diferentes e tamanhos

diferentes para facilitar a operação nas regiões típicas. Existem três regiões deoperação para o TBJ.

Transistor operando na região ativa

Transistor Bipolar

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Operação do TBJQuando a junção emissor-base é polarizada diretamente e a junção base-

coletor reversamente os portadores majoritário do emissor atravessam otransistor. Isso ocorre devido a injeção de portadores na base que serãominoritários na junção base-coletor e poderão atravessar.

Sentido convencional da corrente

BCE III

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Operação do TBJSemelhante à corrente IS do diodo o transistor bipolar também tem uma

corrente de portadores minoritários, chamada de corrente de fuga ICO. Acorrente de coletor é portanto composta pela soma das duas correntes.

Sentido convencional da corrente

.min. COCmajC III

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Transistor PNP e NPNOs transistores PNP e NPN operam de forma igual, porém com

polarizações invertidas. A utilização de cada um ficará evidente durante oestudo das configurações de amplificadores.

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Região ativa ou linearÉ a região onde as características de IC x IB são aproximadamente lineares

e possibilita o transistor ser empregado na amplificação. IC = β IB

Região ativa junção base-emissor polarizada diretamente e junção base-coletor polarizada reversamente

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Região de corte

Ocorre o corte da corrente de coletor, ou seja IC 0 ou IC = ICO.

Região de corte ambas junções polarizadas reversamente

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Região de saturaçãoNessa região a corrente de coletor é aumentada drasticamente com o

aumento da tensão entre coletor e emissor. A tensão VCE 0 e ocomportamento é semelhante a um curto-circuito.

Região de saturação ambas junções polarizadas diretamente

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Configurações de polarizaçãoExistem três configurações de polarização de transistores, os quais

possuem aplicações diferentes devido a singularidade de cada uma.

Transistor Bipolar

coletor-comumemissor-comumbase-comum

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

e As correntes de portadores majoritários são relacionadas por dois

parâmetros chamados e .

CBOEC III

.

.

Emaj

Cmaj

DCI

I

E

CAC

I

I

ACDC

E

C

I

I

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

e De forma semelhante, é aproximado para relação entre as correntes

totais IC e IB.

40050varia B

C

I

I

CBOBCCBOBCC IIIIIII 1

(emissor-comum)

1 0p/ , CBO

CEOB

III

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Curva do transistor

Transistor Bipolar

Curva emissor-comum

A curva do transistor maisutilizada é a família de curvasobtidas de IC x VCE na configuraçãoemissor-comum, parametrizadaspelas correntes de base.

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Curva do transistor

Transistor Bipolar

Curva emissor-comum

As características IC x VBE variamcom a mudança de VCE.

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Curva do transistor

Transistor Bipolar

Curva emissor-comum

A equação de IC x VBE na regiãoativa pode ser aproximada como:

Devido à operação do transistorem corte e saturação e algunsefeitos, como o efeito Early e deruptura, a característica de IC x VCE

apresenta comportamentosdiferentes, definidas como regiõesde operação.

mVk

TVteII kVV

SCtBE 26 sendo ,

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Efeito EarlyDevido ao alargamento da região de depleção com o crescimento do VCE,

ocorre que a corrente de coletor exibe uma variação aproximadamentelinear:

Transistor Bipolar

A

CEVVSC

V

VeII tBE 1

2.2. Transistor Bipolar de Junção

RupturaPara valores grandes da tensão de VCE ocorre a ruptura da junção CB por

efeito avalanche. Valores típicos estão em torno de 50V.

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2.2. Transistor Bipolar de Junção

Limites da Operação

Transistor Bipolar

Regiões de operação

Existem três regiões de operaçãopara o transistor: corte, saturaçãoe ativa (β).

2.2. Transistor Bipolar de Junção

Limites da Operação

Transistor Bipolar

Limites da operação

Para o transistor funcionar comoamplificador ele precisa operar naregião ativa.

Além disso existem outros limitesda operação do transistor:

- Corrente máxima de coletor (IC)

- Potência máxima (PCmáx)

- Tensão VCE máxima