Fundamentos de Eletrônica I

Fundamentos de Eletrônica I

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Centro de Formação Profissional “ Aloysio Ribeiro de Almeida” ELETRÔNICA I

Presidente da FIEMG Robson Braga de Andrade

Gestor do SENAI Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e Superintendente de Conhecimento e Tecnologia Alexandre Magno Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração Vanderlei Batista Flausino

Unidade Operacional

Centro de Formação Profissional “ Aloysio Ribeiro de Almeida” Varginha - MG 2004.

APRESENTAÇÃO4
TRANSISTOR BIPOLAR6
POLARIZAÇÃO7
OPERAÇÃO BÁSICA8
CONFIGURAÇÕES BÁSICAS:13
REPRESENTAÇÃO DE TENSÕES E CORRENTES16
CURVAS CARACTERÍSTICAS:18
CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO:20
RETA DE CARGA31
TRANSISTOR COMO CHAVE ELETRÔNICA37
TRANSISTOR COMO FONTE DE CORRENTE40
REGULADOR SÉRIE45
REGULADOR PARALELO50
REGULADOR COM AMPLIFICADOR DE ERRO54
CONFIGURAÇÃO DARLINGTON60
PRÉ AMPLIFICADORES64
AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA CLASSE A E B76

Sumário REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................83

Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento. “ Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação.

O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e ,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência:” formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e consciência da necessidade de educação continuada.”

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão importante quanto zelar pela produção de material didático.

Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada !

Gerência de Educação e Tecnologia

Curso Técnico em eletrônica - Módulo I

Transistor Bipolar

O transistor de junção bipolar é um dispositivo semicondutor de três terminais, formado por três camadas consistindo de: duas camadas de material tipo "n" e uma de tipo "p" ou de duas de material tipo "p" e uma de tipo "n". O primeiro é chamado de transistor npn enquanto que o segundo é chamado de transistor pnp. Através de uma polarização de tensão adequada consegue-se estabelecer um fluxo de corrente, permitindo que o transistor seja utilizado em inúmeras aplicações como: chaves comutadoras eletrônicas, amplificadores de tensão e de potência, osciladores, etc. O termo bipolar refere-se ao fato dos portadores lacunas e elétrons participarem do processo do fluxo de corrente. Se for utilizado apenas um portador, elétron ou lacuna, o transistor é denominado unipolar (FET).

Estrutura Básica:

As figuras abaixo ilustram a estrutura básica de um transistor, representando um circuito T equivalente com diodos, ligados de tal forma a permitir a identificação da polarização das junções, as quais são: base-emissor e base-coletor (B-E e B-C respectivamente).

Observa-se que no transistor pnp a junção dos dois catodos do diodo formaa

base, que é negativa, sendo o emissor e o coletor positivos, enquanto que no transistor npn a junção dos dois anodos forma a base que é positiva, sendo o emissor e o coletor negativos. A simbologia utilizada para os transistores de junção é mostrada logo abaixo dos circuitos equivalentes "T" com diodos.

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Polarização

Para que um transistor funcione é necessário polarizar corretamente as suas junções, da seguinte forma: 1 - Junção base-emissor: deve ser polarizada diretamente 2 - Junção base-coletor: deve ser polarizada reversamente Esse tipo de polarização deve ser utilizado para qualquer transistor de junção bipolar, seja ele npn ou pnp.

As figuras abaixo ilustram exemplos de polarização para os dois tipos de transistores:

Transistor npn com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base.

Transistor pnp com polarização direta entre base e emissor e polarização reversa entre coletor e base

Observe atentamente nas figuras acima a polaridade das baterias.

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Operação Básica

Junção Diretamente Polarizada:

A figura abaixo mostra o desenho de um transistor pnp com a polarização direta entre base e emissor. Para estudar o comportamento da junção diretamente polarizada, foi retirada a bateria de polarização reversa entre base e coletor.

Observa-se então uma semelhança entre a polarização direta de um diodo com a polarização direta entre base e emissor, onde aparece uma região de depleção estreita.

Neste caso haverá um fluxo relativamente intenso de portadores majoritários do material p para o material n.

Junção Reversamente Polarizada:

Passemos a analisar o comportamento da junção reversamente polarizada, conforme mostra a figura abaixo. Neste caso, foi removida a bateria de polarização direta entre emissor e base.

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Observa-se agora, em virtude da polarização reversa um aumento da região de depleção semelhante ao que acontece com os diodos de junção, isto é ocorre um fluxo de portadores minoritários (corrente de fuga nos diodos), fluxo este que depende também da temperatura. Podemos então dizer que uma junção p-n deve ser diretamente polarizada (base-emissor) enquanto que a outra junção p-n deve ser reversamente polarizada (base-coletor).

Fluxo de Corrente:

Quando um transistor é polarizado corretamente, haverá um fluxo de corrente, através das junções e que se difundirá pelas camadas formadas pelos cristais p ou n. Essas camadas não tem a mesma espessura e dopagem, de tal forma que: 1. A base é a camada mais fina e menos dopada; 2. O emissor é a camada mais dopada; 3. O coletor é uma camada mais dopada do que a base e menos dopada do que o emissor.

Uma pequena parte dos portadores majoritários ficam retidos na base. Como a base é uma película muito fina, a maioria atravessa a base a se difunde para o coletor.

A corrente que fica retida na base recebe o nome de corrente de base (IB), sendo da ordem de microampères. As correntes de coletor e emissor são bem maiores, ou seja da ordem de miliampères, isto para transistores de baixa potência, podendo alcançar alguns ampères em transistores de potência. Da mesma forma, para transistores de potência, a corrente de base é significativamente menor.

Podemos então dizer que o emissor (E) é o responsável pela emissão dos portadores majoritários; a base (B) controla esses portadores enquanto que o coletor (C) recebe os portadores majoritários provenientes do emissor.

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A exemplo dos diodos reversamente polarizados, ocorre uma pequena corrente de fuga, praticamente desprezível, formada por portadores minoritários. Os portadores minoritários são gerados no material tipo n (base), denominados também de corrente de fuga e são difundidos com relativa facilidade até ao material do tipo p (coletor), formando assim uma corrente minoritária de lacunas. Lembre-se de que os portadores minoritários em um cristal do tipo n são as lacunas. Desta forma a corrente de coletor (IC), formada pelos portadores majoritários provenientes do emissor soma-se aos portadores minoritários (ICO) ou

(ICBO). Aplicando-se a lei de Kirchhoff para corrente , obtemos:

IE = IC + IB,onde:

IC = IC (PORTADORES MAJORITÁRIOS) + ICO ou ICBO (PORTADORES MINORITÁRIOS)

Para uma melhor compreensão, a figura a seguir ilustra o fluxo de corrente em um transistor npn, através de uma outra forma de representação. No entanto, o processo de análise é o mesmo.

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