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Transistor Bipolar de Juncao
Prof. Carlos Fernando Teodosio Soares
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA POLITECNICA
Departamento de Engenharia Eletronica e de Computacao
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 1/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
O Transistor Bipolar de Juncao
No dia 23 de dezembro de 1947, nos Laboratorios Bell, os fısicos Walter H. Brattain,John Bardeen e William Schockley demonstraram pela primeira vez a capacidade deamplificacao do transistor bipolar de juncao. Tal dispositivo se tornou o substitutodas valvulas que eram empregadas em circuitos eletronicos desde 1904.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 2/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Construcao Fısica do Transistor Bipolar
Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:
Figura: Transistor NPN Figura: Transistor PNP
Os terminais do transistor bipolar sao denominados:
Emissor (E)
Base (B)
Coletor (C )
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 3/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Construcao Fısica do Transistor Bipolar
Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:
Figura: Transistor NPN
Figura: Transistor PNP
Os terminais do transistor bipolar sao denominados:
Emissor (E)
Base (B)
Coletor (C )
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 3/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Construcao Fısica do Transistor Bipolar
Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:
Figura: Transistor NPN Figura: Transistor PNP
Os terminais do transistor bipolar sao denominados:
Emissor (E)
Base (B)
Coletor (C )
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Construcao Fısica do Transistor Bipolar
Existem dois tipos de transistores bipolares de juncao, formados por duas juncoes PN:
Figura: Transistor NPN Figura: Transistor PNP
Os terminais do transistor bipolar sao denominados:
Emissor (E)
Base (B)
Coletor (C )
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 3/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modos de Operacao do Transistor Bipolar
Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:
CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 4/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modos de Operacao do Transistor Bipolar
Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:
CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 4/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modos de Operacao do Transistor Bipolar
Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:
CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modos de Operacao do Transistor Bipolar
Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:
CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modos de Operacao do Transistor Bipolar
Os modos de operacao do transistor bipolar dependem da polaridade de cada umadas suas juncoes PN. Esses modos de operacao sao denominados:
CorteJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
AtivoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
Ativo ReversoJuncao Base-Emissor Reversamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
SaturacaoJuncao Base-Emissor Diretamente PolarizadaJuncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Corte
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VEB VCB
Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Corte
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VEB VCB
Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VBE VCB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 6/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VBE VCB
x
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VBE VCB
x
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VBE VCB
IB
ICIE
x
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC + IB = IE
Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IB =
(1
α− 1
)IC
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC + IB = IE
Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.
Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IB =
(1
α− 1
)IC
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC + IB = IE
Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IB =
(1
α− 1
)IC
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC + IB = IE
Como apenas uma fracao dos eletronsprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Em transistores comerciais α ≈ 0, 99.Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IB =
(1
α− 1
)IC
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
IB =1− αα
· IC
IC =α
1− α · IB
Entao, definindo o parametro β como:
β =α
1− α
Pode-se reescrever:
IC = β IB
Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
IB =1− αα
· IC
IC =α
1− α · IB
Entao, definindo o parametro β como:
β =α
1− α
Pode-se reescrever:
IC = β IB
Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
IB =1− αα
· IC
IC =α
1− α · IB
Entao, definindo o parametro β como:
β =α
1− α
Pode-se reescrever:
IC = β IB
Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
IB =1− αα
· IC
IC =α
1− α · IB
Entao, definindo o parametro β como:
β =α
1− α
Pode-se reescrever:
IC = β IB
Em muitos transistores comerciais β ≥ 20.Nos data sheets os fabricantes informam afaixa de valores de β que um dterminadotransistor pode assumir.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Observacao
Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.
O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:
β1 =α1
1− α1=
0, 991
1− 0, 991= 110
β2 =α2
1− α2=
0, 998
1− 0, 998= 499
Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.
Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Observacao
Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.
O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:
β1 =α1
1− α1=
0, 991
1− 0, 991= 110
β2 =α2
1− α2=
0, 998
1− 0, 998= 499
Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.
Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Observacao
Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.
O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:
β1 =α1
1− α1=
0, 991
1− 0, 991= 110
β2 =α2
1− α2=
0, 998
1− 0, 998= 499
Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.
Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Observacao
Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.
O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:
β1 =α1
1− α1=
0, 991
1− 0, 991= 110
β2 =α2
1− α2=
0, 998
1− 0, 998= 499
Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.
Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.
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Modo Ativo
Observacao
Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.
O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:
β1 =α1
1− α1=
0, 991
1− 0, 991= 110
β2 =α2
1− α2=
0, 998
1− 0, 998= 499
Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.
Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Observacao
Os parametros α e β do transistor bipolar dependem da largura da base. Quantomais estreita for a base maiores serao os valores de α e β. Dessa forma, essesparametros podem ser diferentes de um transistor para o outro.
O valor do parametro β e muito sensıvel a variacoes no parametro α. Por exemplo,considere dois transistores diferentes com α1 = 0, 991 e α2 = 0, 998 (uma variacao deapenas 0,7%). Entao, os valores correspondentes de β serao:
β1 =α1
1− α1=
0, 991
1− 0, 991= 110
β2 =α2
1− α2=
0, 998
1− 0, 998= 499
Ou seja, uma variacao de 0,7% em α corresponde a uma variacao de 354% em β.
Por essa razao, o valor do parametro β pode variar muito de um transistor para ooutro, mesmo ambos sendo do mesmo modelo.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Exemplos
Valores do parametro β para diferentes transistores comerciais:
BC546 — 110 ≤ β ≤ 800
BD135 — 25 ≤ β ≤ 250
BF494 — 67 ≤ β ≤ 220
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
Como a corrente de coletor e proporcionala corrente na JBE, entao:
IC = IS ·(
eVBE /vT − 1),
onde a tensao termica e dada por:
vT =kT
q≈ 25 mV.
Como VBE ≈ 0, 6 V em um transistor desilıcio, entao:
eVBE /vT = e0,6/0,025 = 2, 649 · 1010 � 1
Entao, podemos utilizar a seguinteaproximacao:
IC∼= IS · eVBE /vT
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
Como a corrente de coletor e proporcionala corrente na JBE, entao:
IC = IS ·(
eVBE /vT − 1),
onde a tensao termica e dada por:
vT =kT
q≈ 25 mV.
Como VBE ≈ 0, 6 V em um transistor desilıcio, entao:
eVBE /vT = e0,6/0,025 = 2, 649 · 1010 � 1
Entao, podemos utilizar a seguinteaproximacao:
IC∼= IS · eVBE /vT
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo:
VBE VCB
IB
ICIE
x
Como a corrente de coletor e proporcionala corrente na JBE, entao:
IC = IS ·(
eVBE /vT − 1),
onde a tensao termica e dada por:
vT =kT
q≈ 25 mV.
Como VBE ≈ 0, 6 V em um transistor desilıcio, entao:
eVBE /vT = e0,6/0,025 = 2, 649 · 1010 � 1
Entao, podemos utilizar a seguinteaproximacao:
IC∼= IS · eVBE /vT
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:
IC = IS · eVBE /vT
IB =IC
β=
IS
β· eVBE /vT
IE =IC
α=
IS
α· eVBE /vT
Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:
β =α
1− α e α =β
β + 1
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:
IC = IS · eVBE /vT
IB =IC
β=
IS
β· eVBE /vT
IE =IC
α=
IS
α· eVBE /vT
Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:
β =α
1− α e α =β
β + 1
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:
IC = IS · eVBE /vT
IB =IC
β=
IS
β· eVBE /vT
IE =IC
α=
IS
α· eVBE /vT
Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:
β =α
1− α e α =β
β + 1
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:
IC = IS · eVBE /vT
IB =IC
β=
IS
β· eVBE /vT
IE =IC
α=
IS
α· eVBE /vT
Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:
β =α
1− α e α =β
β + 1
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo
Resumo do modelo do transistor bipolar operando no modo ativo:
IC = IS · eVBE /vT
IB =IC
β=
IS
β· eVBE /vT
IE =IC
α=
IS
α· eVBE /vT
Onde as relacoes entre os parametros α e β sao:
β =α
1− α e α =β
β + 1
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo
IB
B C
E
IBIS
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo
IB
B C
E
IBIS
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IE
IE IS
B
C
E
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo
IB
B C
E
IBIS
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IE
IE IS
B
C
E
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VBC
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VBC
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 14/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VBC
IB
ICIE
x
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE + IB = IC
Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:
IE = αR IC
Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =αR
1− αRIB = βR IB
Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE + IB = IC
Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:
IE = αR IC
Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.
Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =αR
1− αRIB = βR IB
Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 15/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE + IB = IC
Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:
IE = αR IC
Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =αR
1− αRIB = βR IB
Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 15/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE + IB = IC
Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:
IE = αR IC
Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =αR
1− αRIB = βR IB
Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor no Modo Ativo Reverso:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE + IB = IC
Como apenas uma pequena fracao dos eletronsprovenientes do coletor chegam ao emissor, entao:
IE = αR IC
Em transistores comerciais 0, 02 ≤ αR ≤ 0, 5.Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =αR
1− αRIB = βR IB
Assim, tem-se: 0, 02 ≤ βR ≤ 1.
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Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo Reverso
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 16/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo Reverso
IB
B
C
E
IB
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
R
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 16/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuitos Equivalentes do Transistor no Modo Ativo Reverso
IB
B
C
E
IB
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IC
IC
B
C
E
R
R
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 16/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VBC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VBC
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VBC
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VBC
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VBC
IB
ICIE
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 17/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IE
IE IS
B
C
E
Transistor noModo Ativo
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IE
IE IS
B
C
E
B
C
E
IC
IC
R
Transistor noModo Ativo
Transistor no ModoAtivo Reverso
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Circuito Equivalente do Transistor na Saturacao
B
C
E
IC
IE
IB
B
C
E
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
Modelo de Ebers-Moll
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 18/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll
O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
As correntes nos diodos sao dadas por:
IDC = ISC · eVBC /vT
IDE = ISE · eVBE /vT
Ebers e Moll provaram que:
α ISE = αR ISC = IS
Assim, podemos reescrever:
IDC =IS
αR· eVBC /vT
IDE =IS
α· eVBE /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll
O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
As correntes nos diodos sao dadas por:
IDC = ISC · eVBC /vT
IDE = ISE · eVBE /vT
Ebers e Moll provaram que:
α ISE = αR ISC = IS
Assim, podemos reescrever:
IDC =IS
αR· eVBC /vT
IDE =IS
α· eVBE /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll
O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
As correntes nos diodos sao dadas por:
IDC = ISC · eVBC /vT
IDE = ISE · eVBE /vT
Ebers e Moll provaram que:
α ISE = αR ISC = IS
Assim, podemos reescrever:
IDC =IS
αR· eVBC /vT
IDE =IS
α· eVBE /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll
O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
As correntes nos diodos sao dadas por:
IDC = ISC · eVBC /vT
IDE = ISE · eVBE /vT
Ebers e Moll provaram que:
α ISE = αR ISC = IS
Assim, podemos reescrever:
IDC =IS
αR· eVBC /vT
IDE =IS
α· eVBE /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll
O modelo concebido por Jewell James Ebers e John L. Moll em 1954 e capaz dedescrever matematicamente o comportamento fısico do transistor bipolar em todos osquatro modos de operacao.
IDC
IDER IDC
B
C
E
IS
IS
RIDE
As correntes nos diodos sao dadas por:
IDC = ISC · eVBC /vT
IDE = ISE · eVBE /vT
Ebers e Moll provaram que:
α ISE = αR ISC = IS
Assim, podemos reescrever:
IDC =IS
αR· eVBC /vT
IDE =IS
α· eVBE /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 19/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
IC
IE
IB
IS
IS
R
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
IC
IE
IB
IS
IS
R
A corrente de coletor e dada por:
IC = αIDE − IDC
= α · IS
α· eVBE /vT − IS
αR· eVBC /vT
= IS · eVBE /vT − IS
αR· eVBC /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
IC
IE
IB
IS
IS
R
Ja a corrente de emissor, e dada por:
IE = IDE − αRIDC
=IS
α· eVBE /vT − αR ·
IS
αR· eVBC /vT
=IS
α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
As correntes nos terminais do transistor bipolar na saturacao podem ser obtidas apartir do modelo de Ebers-Moll:
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
IC
IE
IB
IS
IS
R
Por fim, a corrente de base e dada por:
IB = (1− α)IDE + (1− αR)IDC
=1− αα
· IS · eVBE /vT +1− αR
αR· IS · eVBC /vT
=IS
β· eVBE /vT +
IS
βR· eVBC /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 20/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
Resumindo: IC = IS · eVBE /vT − IS
αR· eVBC /vT
IB =IS
β· eVBE /vT +
IS
βR· eVBC /vT
IE =IS
α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 21/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
Resumindo: IC = IS · eVBE /vT − IS
αR· eVBC /vT
IB =IS
β· eVBE /vT +
IS
βR· eVBC /vT
IE =IS
α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT
Observacao 1
A partir dos resultados acima, nota-se que a Lei das Correntes de Kirchhoff continuavalida para o transistor bipolar:
IC + IB =
(IS +
IS
β
)· eVBE /vT +
(IS
βR− IS
αR
)· eVBC /vT
=
(β + 1
βIS
)· eVBE /vT +
(1
βR− βR + 1
βR
)· IS · eVBC /vT
=IS
α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT = IE
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 21/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor na Saturacao
Resumindo: IC = IS · eVBE /vT − IS
αR· eVBC /vT
IB =IS
β· eVBE /vT +
IS
βR· eVBC /vT
IE =IS
α· eVBE /vT − IS · eVBC /vT
Observacao 2
Multiplicando IB por β:
βIB = β ·[
IS
β· eVBE /vT +
IS
βR· eVBC /vT
]= IS · eVBE /vT +
β
βR· IS · eVBC /vT
Consequentemente, verifica-se que βIB > IC no modo de saturacao. Portanto,operando no modo ativo, obtem-se o maior ganho de corrente que se pode conseguircom um transistor bipolar.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 21/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor em Corte
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCB
VEB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 22/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Transistor em Corte
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCB
VEB
0
B
C
E
VCB
VEB
0
0
0
Portanto:IC = IB = IE = 0
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 22/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCB
VBE
IS
IS
R
Portanto:IE =
IS
α· eVBE /vT
IC = α IE = IS · eVBE /vT
IB = IE − IC =IC
α− IC =
IC
β
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 23/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCB
VBE
0
B
C
E
VCB
0
VBE
IDE
IDEIS
IS
R
IS
Portanto:IE =
IS
α· eVBE /vT
IC = α IE = IS · eVBE /vT
IB = IE − IC =IC
α− IC =
IC
β
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 23/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo Reverso
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VBC
VEB
IS
IS
R
Portanto:IC =
IS
αR· eVBC /vT
IE = αR IC = IS · eVBC /vT
IB = IC − IE =IE
αR− IE =
IE
βR
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 24/46
Transistor Bipolar de Juncao Operacao Fısica
Modelo de Ebers-Moll para o Modo Ativo Reverso
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
0
B
C
E
0
IS
IS
R
VBC
VEB
VBC
VEB
ISR
IDC
R IDC
Portanto:IC =
IS
αR· eVBC /vT
IE = αR IC = IS · eVBC /vT
IB = IC − IE =IE
αR− IE =
IE
βR
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 24/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Curvas Caracterısticas IC ×VBE
VCE
IC
VBE
Corrente de Coletor
IC = IS · eVBE /vT
A corrente de saturacao reversa IS
aumenta com a temperatura
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
VBE
IS
IS
R
IC
VBE
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 25/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Curvas Caracterısticas IC ×VBE
VCE
IC
VBE
Corrente de Coletor
IC = IS · eVBE /vT
A corrente de saturacao reversa IS
aumenta com a temperatura
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
VBE
IS
IS
R
0,4 0,5 0,6 0,7
IC
VBE
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 25/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Curvas Caracterısticas IC ×VBE
VCE
IC
VBE
Corrente de Coletor
IC = IS · eVBE /vT
A corrente de saturacao reversa IS
aumenta com a temperatura
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
VBE
IS
IS
R
0,4 0,5 0,6 0,7
IC
VBE
TTTTTT
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 25/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = ?
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCBIS
IS
R
IE
IC
VCB
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = α IE
A corrente de coletor permanececonstante, independentemente de VCB .
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCBIS
IS
R
IE
0 1 2 3
IC
VCB
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = α IE
A corrente de coletor permanececonstante, independentemente de VCB .
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCBIS
IS
R
IE
0 1 2 3
IC
VCB
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = α IE
A corrente de coletor permanececonstante, independentemente de VCB .
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCBIS
IS
R
IE
0 1 2 3
IC
VCB
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = α IDE −IS
αR· eVBC /vT
A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBC .
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VBCIS
IS
R
IE
0 1 2 3
IC
VCB
IC
IDC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = α IDE −IS
αR· eVBC /vT
A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBC .
0 1 2 3
IC
VCB
- 0,4
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VBCIS
IS
R
IE
IC
IDC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Base Comum IC ×VCB
IE VCB
ICCorrente de Coletor
IC = α IDE −IS
αR· eVBC /vT
A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBC .
0 1 2 3
IC
VCB
I E
- 0,4
I E
I E
I E
I E
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
IS
IS
R
IE
IC
IDC
VCB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 26/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = ?
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
IC
IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = β IB
A corrente de coletor permanece quaseindependente de VCE .
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
IC
IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = β IB
A corrente de coletor permanece quaseindependente de VCE .
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
IC
IB
0
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = β IB
A corrente de coletor permanece quaseindependente de VCE .
0
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2
IC
IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = α IDE −IS
αR· eVBC /vT
A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBE .
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2
IC
IB
IDC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = α IDE −IS
αR· eVBC /vT
A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBE .
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2
IC
IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Caracterısticas de Emissor Comum IC ×VCE
IB
VCE
ICCorrente de Coletor
IC = α IDE −IS
αR· eVBC /vT
A corrente de coletor decresceexponencialmente em funcao de VBE .
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
VCE
IS
IS
R
IC
VCE
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,2
IC
IB
IB
IB
IB
IB
IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 27/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
Podemos notar que as curvas caracterısticas IC ×VCE nao sao perfeitamenteconstantes quando o transistor opera em modo ativo, mas apresentam um ligeiroincremento na corrente de coletor IC com o aumento da tensao VCE :
IC
VCE
IB
IB
IB
IB
IB
Este aumento na corrente de coletor e conhecido como Efeito Early, em homenagem aJames M. Early, e contraria a previsao do modelo de Ebers-Moll de que a corrente decoletor independe da tensao VCE quando o transistor esta operando no modo ativo.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 28/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
Podemos notar que as curvas caracterısticas IC ×VCE nao sao perfeitamenteconstantes quando o transistor opera em modo ativo, mas apresentam um ligeiroincremento na corrente de coletor IC com o aumento da tensao VCE :
IC
VCE
IB
IB
IB
IB
IB
Este aumento na corrente de coletor e conhecido como Efeito Early, em homenagem aJames M. Early, e contraria a previsao do modelo de Ebers-Moll de que a corrente decoletor independe da tensao VCE quando o transistor esta operando no modo ativo.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 28/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
O Efeito Early tambem e conhecido como Efeito de Modulacao da Largura da Base,em virtude da sua origem fısica:
VBE VCB
x
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 29/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
O Efeito Early tambem e conhecido como Efeito de Modulacao da Largura da Base,em virtude da sua origem fısica:
VBE VCB
x
IC
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 29/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.
IC
VCE
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.
IC
VCEVA
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.
IC
VCEVA
Para levar em conta o Efeito Early, a equacao que descreve a corrente de coletor emum transistor no modo ativo deve ser modificada:
IC = IS · eVBE /vT
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46
Transistor Bipolar de Juncao Curvas Caracterısticas do Transistor
Efeito Early
James M. Early verificou que prolongando-se os trechos retilıneos das curvascaracterısticas IC ×VCE , todas as retas convergem para um mesmo ponto sobre oeixo das abscissas em uma tensao −VA, que ficou conhecida como Tensao de Early.
IC
VCEVA
Para levar em conta o Efeito Early, a equacao que descreve a corrente de coletor emum transistor no modo ativo deve ser modificada:
IC = IS · eVBE /vT
(1 +
VCE
VA
)
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 30/46
Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados
Modelos Simplificados para o Transistor Bipolar
O Modelo de Ebers-Moll consegue descrever adequadamente o comportamento dotransistor em todos os modos de operacao:
IDC
IDER IDC
B
C
E
IS
IS
RIDE
Entretanto, este modelo e complexodemais para a realizacao de calculosmanuais e projetos.
Ha a necessidade de se obter modelossimplificados para descrever ocomportamento fısico do transistor bipolarnos modos de operacao de maior interessepratico: corte, ativo e saturacao.
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 31/46
Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados
Modelo Simplificado para o Modo Ativo
0
B
C
E
VCB
0
VBE
IDE
IDE
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 32/46
Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados
Modelo Simplificado para o Modo Ativo
0
B
C
E
VCB
0
VBE
IDE
IDE
IB
B C
E
IB
B
E
IE
IE
Modelo emEmissor Comum
Modelo em BaseComum
C
= 0,6 VVBE
= 0,6 VVBE
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 32/46
Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados
Modelo Simplificado para o Modo de Saturacao
B
C
E
VBC
VBE
IDE
IDEIDC
IDCR
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 33/46
Transistor Bipolar de Juncao Modelos Simplificados
Modelo Simplificado para o Modo de Saturacao
B
C
E
VBC
VBE
IDE
IDE
B C
E
B
E
Modelo emEmissor Comum
Modelo em BaseComum
C
= 0,6 VVBE
= 0,6 VVBE
IDC
IDCR
= 0,2 VVCE
= 0,4 VVBC
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
O Transistor Bipolar PNP
A construcao fısica do transistor bipolar PNP e exatamente oposta a do NPN, vistoate aqui:
Os modos de operacao deste transistor sao definidos exatamente da mesma maneiraque foram para o transistor NPN. Como os tipos dos semicondutores no transistorPNP estao invertidos em relacao ao NPN, entao as polaridades e os sentidos dascorrentes no transistor PNP serao tambem invertidas em relacao ao NPN.
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo de Corte
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VBE VBC
Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo de Corte
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VBE VBC
Modelo Matematico:IC ≈ IE ≈ IB ≈ 0
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 35/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VEB VBC
x
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Reversamente Polarizada
VEB VBC
IB
ICIE
x
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE = IC + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IC =
(α
1− α
)IB = β IB
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE = IC + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IC =
(α
1− α
)IB = β IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 37/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE = IC + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IC =
(α
1− α
)IB = β IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 37/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo:
VEB VBC
IB
ICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IE = IC + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do emissor chegam aocoletor, entao:
IC = α IE
Substituindo, temos:
IC + IB =IC
α
IC =
(α
1− α
)IB = β IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 37/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo Reverso
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VCB
x
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo Reverso
Juncao Base-Emissor Reversamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VBE VCB
IBICIE
x
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:
VBE VCB
IBICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC = IE + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:
IE = αR IC
Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =
(αR
1− αR
)IB = βR IB
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:
VBE VCB
IBICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC = IE + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:
IE = αR IC
Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =
(αR
1− αR
)IB = βR IB
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:
VBE VCB
IBICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC = IE + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:
IE = αR IC
Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =
(αR
1− αR
)IB = βR IB
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo Ativo Reverso
Modelagem Matematica do transistor PNP no Modo Ativo Reverso:
VBE VCB
IBICIE
x
A partir da Lei das Correntes de Kirchhoff:
IC = IE + IB
Como apenas uma fracao dos buracosprovenientes do coletor chegam aoemissor, entao:
IE = αR IC
Substituindo, temos:
IE + IB =IE
αR
IE =
(αR
1− αR
)IB = βR IB
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 39/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VCB
x
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VCB
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 40/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VCB
x
Eletronica II Prof. Carlos Teodosio 40/46
Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modo de Saturacao
Juncao Base-Emissor Diretamente Polarizada
Juncao Base-Coletor Diretamente Polarizada
VEB VCB
IB
ICIE
x
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modelo de Ebers-Moll
O Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP e o inverso do modelo apresentadoanteriormente para o transistor NPN:
IDC
IDE
IDE
R IDC
B
C
E
B
C
E
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modelo Simplificado no Modo Ativo
A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste no modo ativo:
0
B
VBC
VEB
IDE
IDE
R IDC
C
E
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modelo Simplificado no Modo Ativo
A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste no modo ativo:
0
B
VBC
VEBB
E
IE
IE
Modelo emEmissor Comum
Modelo em BaseComum
C
= 0,6 VVEB
IDE
IDE
R IDC
C
E
IB
B
C
E
IB= 0,6 VVEB
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modelo Simplificado na Saturacao
A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste na saturacao:
B
VCB
VEB
IDE
IDE
R IDC
C
E
IDC
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Transistor Bipolar de Juncao O Transistor Bipolar PNP
Modelo Simplificado na Saturacao
A partir do Modelo de Ebers-Moll para o transistor PNP, podemos obter um modelosimplificado para a operacao deste na saturacao:
B
VCB
VEBB
E
Modelo emEmissor Comum
Modelo em BaseComum
C
= 0,6 VVEB
IDE
IDE
R IDC
C
E
B
C
E
= 0,6 VVEB
IDC
= 0,2 VVEC
= 0,4 VVCB
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar em Corte
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar em Corte
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
- JBE Reversamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar em Corte
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
- JBE Reversamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada
IC = 0
IB = 0
IE = 0
IC = 0
IB = 0
IE = 0
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar no Modo Ativo
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar no Modo Ativo
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
- JBE Diretamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar no Modo Ativo
Modelo emEmissor Comum
Modelo em BaseComum
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
- JBE Diretamente Polarizada- JBC Reversamente Polarizada
B
E
IE
IE
C
= 0,6 VVEB
IB
B
C
E
IB= 0,6 VVEB
IB
B C
E
IB
B
E
IE
IE
C
= 0,6 VVBE
= 0,6 VVBE
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar em Saturacao
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar em Saturacao
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
- JBE Diretamente Polarizada- JBC Diretamente Polarizada
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Transistor Bipolar de Juncao Resumo
Resumo: Transistor Bipolar em Saturacao
B
E
Modelo emEmissor Comum
Modelo em BaseComum
C
= 0,6 VVEB
B
C
E
= 0,6 VVEB = 0,2 VVEC
= 0,4 VVCB
B C
E
B
E
C
= 0,6 VVBE
= 0,6 VVBE
= 0,2 VVCE
= 0,4 VVBC
B B
C
CE
EIC
ICIE
IEIB IB
TransistorNPN
TransistorPNP
- JBE Diretamente Polarizada- JBC Diretamente Polarizada
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