Caracteristicas de um transistor - e-learning-IEFP

Características específicas de um transístor
Para melhor se perceber o funcionamento de um transístor, torna-se
essencial o estudo de algumas características importantes, de modo a
que o seu comportamento possa ser entendido.
Característica de Base
Como será a curva representativa de IB em função de UBE?
Assemelha-se à característica de um díodo vulgar, tal como se vê na
figura 1.
E porque não?
Trata-se de um díodo emissor polarizado directamente, pelo que será
de esperar que se veja a característica normal de um díodo com a
corrente em função da tensão. Isto significa que se pode usar
qualquer das aproximações dos díodos anteriormente analisadas.
Com um díodo ideal será UBE = 0. Na segunda aproximação usa-se UBE
= 0,7V. Usando o díodo ideal verifica-se, na maior parte das vezes,
que a segunda aproximação corresponde ao melhor compromisso
entre a rapidez de cálculo e a exactidão de aproximações superiores.
Basta recordar que na segunda aproximação o valor de UBE é 0,7V,
como mostra a Figura 1.
Fig.1 – Curva característica de IB em função de VBE.
Características de Colector
Já se sabe como calcular a corrente de base aplicando a lei de ohm
(Figura 2a).
Como UBB polariza directamente o díodo emissor, basta determinar a
corrente na resistência de base RB. Presta-se agora atenção ao anel
do colector.
Notas:
Pode-se variar UBB e UCC para se ter diferentes tensões e correntes no
transístor. Medindo IC e UCE obtêm-se os dados necessários ao
traçado da curva característica de IC em função de UCE (Figura 2b).
Fig.2 – a) Esquema básico do transístor; b) Característica de colector.
Zonas de operação do transístor
A característica da figura 2b) tem diferentes zonas de comportamento
do transístor.
A primeira é a zona média, com UCE entre 1V e 40V, que representa a
operação normal do transístor.
Nesta zona, o díodo emissor está polarizado directamente e o díodo
colector encontra-se polarizado inversamente.
Além disso, o colector recolhe quase todos os electrões que o emissor
tinha enviado para a base.
É por isso que as variações na tensão do colector não têm efeito na
corrente do colector.
Tal zona designa-se por Zona Activa. Graficamente, a zona activa
preenche a parte horizontal da característica, o que significa que a
corrente do colector é constante nessa zona.
Notas:
Outra zona de operação é a Zona de Disrupção. O transístor nunca
opera nesta zona, porque seria danificado.
Ao contrário do díodo Zener, que é optimizado para operar na
disrupção, um transístor não tem operação na zona de disrupção.
Ainda há a subida inicial da característica, com UCE a variar entre 0V e
alguns décimos de volt.
Esta parte da característica chama-se Zona de Saturação. Nesta zona,
o díodo colector tem uma tensão positiva insuficiente para recolher
todos os electrões livres injectados na base.
Em tal zona, a corrente da base IB é maior que o valor normal e o
ganho da corrente βdc é menor que o normal.
Fig.3 – Família de características de colector.
Se se medir IC e UCE para IB = 20µA, a representação gráfica
corresponde à segunda curva da Figura 3.
Esta característica é semelhante à anterior, salvo a corrente do
colector que é de 2mA na zona activa.
A corrente do colector aparece novamente constante na zona activa.
A representação gráfica de várias características para diferentes
correntes de base origina uma família de características de colector
como as da Figura 3.
A primeira curva característica de colector corresponde à 4ª zona de
operação possível, onde a corrente de base é igual a zero, mas ainda
existe uma pequena corrente de colector.
Notas:
Esta curva define a chamada zona de corte do transístor.
Na Tabela 1 encontra-se um resumo dos modos de operação de um
transístor, bem como alguns exemplos de aplicações práticas.
Tabela 1 – Pontos de operação de um transístor.
Ponto de operação de um transístor
Cada circuito transistorizado tem uma recta de carga. Dado um
circuito qualquer, determinam-se os valores da corrente de saturação
e da tensão de corte.
Depois, representam-se estes valores, respectivamente, nos eixos
vertical e horizontal.
Então, traça-se uma linha recta entre os dois pontos correspondentes
e obtém-se a recta de carga (Figura 4).
Fig.4 – Cálculo do ponto de funcionamento de um transístor.
PFR indica o ponto de funcionamento em repouso.
Notas: