TBJ-como-Chave-Aula-e-Principios-de-Eletronica-Analogica

Aula 9 TBJ como Chave Professor Rodrigo Carvalho Tutu MSc Eng Professor Assistente Área de Eletrônica Embarcada Princípios de Eletrônica Analógica Campus Universitário SENAI CIMATEC Tópicos 19042022 2 1 Transistor Bipolar de Junção TBJ 2 Curvas Características do TBJ 3 Polarização do TBJ 4 TBJ com chave 5 Referências Tópicos 19042022 3 1 Transistor Bipolar de Junção TBJ 2 Curvas Características do TBJ 3 Polarização do TBJ 4 TBJ como chave 5 Referências 3 TBJ como Chave 19042022 4 TBJ como Chave 19042022 5 A aplicação de transistores não está limitada somente à amplificação de sinais Com um projeto apropriado os transistores podem ser utilizados como chaves em computadores e aplicações de controle Um projeto apropriado para que o transistor atue como uma chave exige que o ponto de operação alterne do corte para a saturação ao longo da reta de carga como mostra a figura acima Nesse caso presumiremos que IC0mA quando IB0uA Além disso presumisse que VCESAT varia de 01 a 03V TBJ como Chave 3 TBJ como Chave 19042022 6 TBJ como Chave 3 TBJ como Chave 19042022 7 TBJ como Chave Região de Corte vi 07 V aprox JBE conduzirá uma corrente desprezível JCB está reversamente polarizada VCC é positivo O TJB estará no modo de corte iB 0 iE 0 iC 0 vC VCC 3 TBJ como Chave 19042022 8 TBJ como Chave Região de Ativa vi 07 V aprox Para ter uma corrente apreciável circulando vBE 07 V vi 07 70 B I B BE I B R v R V v i B C i i aplicase somente se o dispositivo estiver no modo ativo Supondo que o dispositivo esteja no modo ativo VC VCC RC iC Verificar se vCB 0 vi iB iC vC 3 TBJ como Chave 19042022 9 TBJ como Chave Região de Saturação Saturação quando se tenta forçar uma corrente no coletor maior que o circuito do coletor é capaz de fornecer enquanto no modo ativo A corrente máxima que o coletor pode fornecer sem que o transistor saia do modo ativo ocorre quando vCB 0 C B I I necessário I B BE I B v R V v i C CC C B CB CC C R V R V V V I MAX 70 Se iB aumentar iC aumentará e vC cairá para um valor abaixo da base Este comportamento continua até que JCB se torne diretamente polarizada com a tensão de polarização direta com cerca de 04 a 06 V Junção PN diretamente polarizada 3 TBJ como Chave 19042022 10 TBJ como Chave Região de Saturação vC será grampeada em cerca de meio volt abaixo da tensão de base A queda de tensão direta da junção coletorbase é menor que a tensão da junção base emissor porque a JCB tem uma área grande Saturação Qualquer aumento em iB resultará em um aumento muito pequeno de iC Qualquer corrente extra que se tentar forçar no terminal de base em sua maior parte circulará através do terminal de emissor A relação entre a iC e i de um transistor saturado não é igual a β e pode ser ajustada para qualquer valor desejado menor que β simplesmente forçando mais corrente pela base 3 TBJ como Chave 19042022 11 TBJ como Chave Região de Saturação VCEsat 02 V Observação se for forçada mais corrente pela base o transistor será levado a uma saturação intensa e a polarização direta da JCB aumentará e portanto VCEsat diminuirá Saturação iC constante ICsat ICsat VCC VCEsat RC A fim de garantir que o transistor seja levado à saturação devese forçar a corrente de base de pelo menos Costumase projetar o circuito de modo que IB seja maior que IBEOSpor um fator de 2 a 10 fator de saturação forçada ou seja IB Fs IBEOS overdrive factor βforçado ICsat IB sat C EOS B I I EOS edge of saturation início de saturação 3 TBJ como Chave 19042022 12 Exemplo 01 Determine RB e RC para o transistor inversor da Figura abaixo se Icsat 10 mA Utilize um fator de saturação forçada de 15 TBJ como Chave 3 TBJ como Chave 19042022 13 Exemplo 01 Resposta TBJ como Chave 3 TBJ como Chave 19042022 14 Exemplo 02 O transistor da figura abaixo tem como especificação um β na faixa de 50 a 150 e Vcesat 02 V Encontre o valor de RB que resulta em uma saturação com um fator de saturação forçada de pelo menos 10 e o βforçado TBJ como Chave 3 TBJ como Chave 19042022 15 Exemplo 02 Resposta TBJ como Chave 3 TBJ como Chave Quando o transistor está saturado V V V CE sa t C 20 mA I CSat 89 1 20 10 Logo a corrente de coletor é dada por mA I I Sat C B EOS 196 0 50 89 min Para um fator de saturação forçada de 10 a corrente na base deve ser de mA I B 1 96 0 196 10 1 96 70 5 B R K RB 22 94 1 34 5 96 1 89 B C forçado I I Sat 19042022 16 Exemplo 03 Projete o circuito abaixo para que o LED acenda quando a chave estiver conectada em Vcc 12V As especificações dos componentes do circuito estão indicadas a seguir Fator de saturação forçada de pelo menos 2 TBJ como Chave 3 TBJ como Chave 19042022 17 Exemplo 03 Resposta TBJ como Chave 3 TBJ como Chave K Vce Vcc V Rc mA I sat D D 94 10 2 20 2 12 Ic 2 Ic Sabendo de Rc Cálculo 3 sat sat A I I Sat C B EOS 10 200 2 10 3 min Para um fator de saturação forçada de 2 a corrente na base deve ser de K A RB 565 20 70 12 A IB 20 2 10 19042022 18 Exemplo 04 Desejase acionar uma lâmpada incandescente de 127V CA100W por meio de um sistema digital CMOS alimentado por 12V conforme mostra a figura abaixo Projete o circuito de acionamento dessa lâmpada βforçado 20 TBJ como Chave 3 TBJ como Chave Especificação do relé Contato NA 10A127VAC Bobina 12V30mA Transistor BD137 HFEmin 40 Icmáx 1A VCEsat 05V Dados do circuito Vmin 10V nível alto VCC 12V 19042022 19 Exemplo 04 Resposta TBJ como Chave 3 TBJ como Chave Para um βforçado 20 a corrente na base deve ser de K RB 26 10 51 70 10 3 mA I I forçado C B Sat 51 20 3010 3 Tópicos 19042022 20 1 Transistor Bipolar de Junção TBJ 2 Curvas Características do TBJ 3 Polarização do TBJ 4 TBJ como chave 5 Referências Tópicos 19042022 21 1 Transistor Bipolar de Junção TBJ 2 Curvas Características do TBJ 3 Polarização do TBJ 4 TBJ como chave 5 Referências 7 Referências 19042022 22 SEDRA Adel S SMITH Kenneth Carless Microeletrônica 5a Ed São Paulo Makron Books 2007 BOYLESTAD Robert L SIMON Rafael Monteiro Tradutor Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos 8a Ed São Paulo Prentice Hall 2004 672 p RAZAVI Behzad Fundamentos de Microeletrônica Rio de Janeiro LTC 728 p Obrigado 19042022 23 19042022 24 Esclarecimento de Dúvidas e Discussões