Universidade Federal do Piauí
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Elétrica
DISPOSITIVOS
ELETRÔNICOS
Prof. Marcos Zurita
www.ufpi.br/zurita
Teresina - 2012
Transistores Bipolares de Junção
- Parte I -
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TBJ - parte - I, Slides de Engenharia Elétrica
Slides Prof. Marcus Zurita-Transistores-TBJ
Tipologia: Slides
2014
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Compartilhado em 06/04/2014
bruno-mesquita-18 🇧🇷
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DISPOSITIVOS
ELETRÔNICOS
Prof. Marcos Zurita [email protected] www.ufpi.br/zurita
Teresina - 2012
Transistores Bipolares de Junção
- Parte I -
2 Sumário ●
1. Introdução
●
2. O TBJ
●
3. Modos de Operação
●
4. Características do TBJ
●
5. Configuração Base Comum
●
6. Configuração Emissor Comum
●
7. Configuração Coletor Comum
●
8. Limites de Operação
●
Bibliografia
4 Introdução
Transistores Bipolares de Junção (TBJ)
●
Também chamado TJB (Transistor de Junção Bipolar)
●
BJT – Bipolar Junction Transistor
●
Bipolar → a condução é feita pelos dois tipos de
portadores (elétrons-livres e lacunas).
●
São dispositivos cuja corrente entre dois pinos
pode ser controlada através da
corrente em um terceiro pino.
●
Atualmente, sua aplicação mais
comum é em circuitos discretos,
sendo seu uso em CIs bastante
limitado devido à evolução da
tecnologia MOS.
TBJ I o Terminal de controle I
5 Introdução Os encapsulamentos mais comuns de TBJs
7
2. O TBJ
8 O TBJ
● Formado pela associação entre SCs tipo p e n , sendo
dois deles fortemente dopados e um fracamente dopado.
● Basicamente composto por:
● (^) Uma região emissora ( E ) responsável por “emitir” porta- dores majoritários em direção à região coletora ( C ). ● (^) Uma região coletora ( C ), responsável por “coletar” os portadores majoritários vindos da região emissora. ● (^) Uma fina região região intermediária ( B ) de dopagem oposta às regiões emissora e coletora, responsável pelo controle do fluxo de portadores entre as regiões E e C. ●
Há dois tipos de TBJs:
● Tipo NPN ; • Tipo PNP. n++ p- n+ Emissor Coletor Base ( B ) ( E ) (^) ( C )
10 O TBJ
● Vista em corte de um TBJ tipo NPN fabricado por
processo planar.
●
As dimensões da região da base foram aumentadas
para facilitar a visualização.
●
A extensão da região da base é tipicamente 150 vezes
menor que a extensão das regiões de emissor e coletor
juntas.
11 O TBJ
● Além da diferença na concentração de dopantes, a
região de coletor diferencia-se da região emissora por
ter um volume bem maior, pois é nele que se concentra
quase toda a potência do transistor.
● Por essa mesma razão, em encapsulamentos voltados
à TBJs de maior potência, o terminal do Coletor é
comumente fixado à carcaça, de forma a facilitar a
dissipação de potência.
●
Simbologia:
Conectado ao Coletor (C) B C E B C E B C E NPN PNP
13 Modos de Operação
● A polarização das junções pn em um TBJ pode ser
analisada fazendo-se uso da analogia com diodos.
14 Modos de Operação
● De acordo com o tipo de polarização das junções
emissor-base e coletor-base, é possível estabelecer o
modo de operação do TBJ.
● Corte: neste modo o TBJ opera como uma chave aberta. Apenas uma fraca corrente reversa (tal qual I S no diodo) circula entre o coletor e o emissor. ● (^) Ativo ou Linear: neste modo o TBJ opera como um amplifi- cador e as correntes entre seus terminais relacionam-se de forma praticamente linear. Modo Junção EB Junção CB Corte Reversa Reversa Ativo / Linear Direta Reversa Saturação Direta Direta Inverso Reversa Direta
16
4. Características do TBJ
17 Características do TBJ
● Considere um TBJ tipo NPN polarizado no modo ativo,
conforme a figura abaixo.
n++ p-^ n+ B E C Lacunas majoritárias da base injetadas no emissor ( iB 1 ) Elétrons minoritários da base injetados no coletor ( iCBO ) Elétrons majoritários do emissor injetados Elétrons em difusão Elétrons coletados Elétrons recombinados ( iB 2 ) iE iC iB VBE VCB iE iC iB
19 Características do TBJ
● Por outro lado, a polarização direta da JBE e reversa da
junção coletor-base (JCB) gera um elevado gradiente de
concentração de elétrons na região da base, pois:
● A interface da JBE possui uma elevada concentração
de elétrons ( n
p
(0)) injetados pelo emissor.
●
A interface da JCB possui uma concentração nula de
elétrons pois está em depleção devido à polarização
reversa.
●
O gradiente de concentração de elétrons é ainda mais
acentuado pela reduzida espessura da região da base.
20 Características do TBJ
● O perfil das concentrações de portadores minoritários
nas regiões da base e do emissor desse transistor pode
ser esboçado conforme a figura abaixo.
np (com recombinação) Concentração de elétrons np (ideal) Concentração de lacunas Base efetiva (largura W ) Distância ( x ) Emissor ( n ) Região de depleção JEB Base ( p ) Região de depleção JCB Coletor ( n ) Concentração de portadores