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Transistores

Transistores

Neste artigo analisaremos o funcionamento dos transistores bipolares, veremos as formas de se polarizar um transistor, este componente largamente utilizado nos diversos circuitos eletrônicos. Para um bom entendimento, em caso de não conhecimento prévio de materiais semicondutores e junção PN, seria interessante o acesso a outros dois artigos publicados aqui no blog sobre estes temas em Semicondutores e Diodos Semicondutores.


Um Pouco de História do Transistor

Até a década de 50, todos os equipamentos eletrônicos utilizavam válvulas, componentes que exigiam uma fonte de alimentação robusta, pois consumiam muitos watts de potência, além de gerarem calor, que se constituía em um problema a mais para os projetistas.

Em 1951, Schockley inventou o primeiro transistor de junção, provocando uma verdadeira revolução no campo da eletrônica. Os equipamentos, até então pesados e ocupando grandes espaços, foram substituídos gradativamente por equipamentos muitas vezes menores e mais leves, a um custo milhares de vezes menor. Esses equipamentos passaram a utilizar componentes semicondutores, como os circuitos integrados largamente utilizados nos dias atuais.

Vamos analisar as características do transistor bipolar e seu funcionamento, iniciando pela observação de sua constituição ou estrutura básica.


Transistor de Junção

O transistor de junção ou bipolar é um componente eletrônico construído com três camadas de cristal de silício ou cristal de germânio, tendo sua aplicação principal voltada aos amplificadores de sinais e interruptores eletrônicos. Equipamentos de som, imagem, controles industriais, máquinas diversas e computadores são apenas algumas das aplicações do transistor.


Estrutura do Transistor

A estrutura básica de um transistor é composta por três regiões de um material que pode ser o silício ou germânio, sendo que duas dessas regiões são iguais, ou seja, são dopadas com o mesmo dopante.

Existem dois tipos de transistores: o transistor NPN e o transistor PNP.

As três regiões do transistor
As três regiões do transistor

Observe que ocorre, literalmente, um “sanduíche” de um dos materiais pelo outro. Assim, na figura anterior, a estrutura do transistor tipo NPN, a região central tem dopagem P (excesso de lacunas), enquanto que na estrutura do transistor PNP, a região central tem dopagem N (excesso de elétrons). Essas três regiões do transistor são denominadas emissor, base e coletor.

A região do emissor é densamente dopada e tem como função emitir ou injetar elétrons na base. A base é uma região muito fina e fracamente dopada que permite que a maioria dos elétrons injetados pelo emissor passem ao coletor. O coletor tem uma dopagem intermediária, entre a dopagem densa do emissor e a dopagem fraca da base. O coletor é a região mais extensa do transistor e tem a função de coletar elétrons que passam através da base emitidos pelo emissor, além de dissipar mais potência que as outras regiões.

Observe que cada região tem um terminal a ela conectado. Esses terminais recebem os nomes das regiões que estão conectadas e têm como função servir de interligação da estrutura do componente aos circuitos eletrônicos.


Simbologia

A simbologia para transistores bipolares tipos NPN e PNP é definida pela norma NBR 12526/92.

A figura a seguir mostra a estrutura de um transistor NPN e um PNP, bem como a simbologia equivalente de cada tipo de transistor.

Simbologia do transistor
Simbologia do transistor

Na representação simbólica, o transistor NPN diferencia-se do PNP unicamente pelo sentido da seta representativa do terminal do emissor.

Alguns transistores são fabricados com blindagens especiais, quando sua aplicação exigir essa maior proteção. Essa blindagem consiste de um invólucro metálico ao redor de sua estrutura que tem por função evitar que o funcionamento do transistor seja afetado por campos elétricos e magnéticos do ambiente. No simbolo deste transistor aparece um quarto terminal que é ligado à sua blindagem e deve ser conectado ao terra do circuito eletrônico.


Funcionamento do Transistor

Para que ocorra a movimentação de elétrons livres e lacunas no interior do transistor é necessária a aplicação de tensões externas aos terminais do coletor, base e emissor.

O movimento de elétrons livres e lacunas está condicionado à polaridade da tensão aplicada a cada um dos terminais do transistor; sendo assim, obviamente a polaridade de funcionamento de um transistor NPN difere da polaridade de funcionamento do transistor PNP.

A estrutura do transistor (uma NPN e outra PNP) propicia a formação de duas junções entre seus cristais P e N, das quais uma atua no sentido da condução e outra no sentido do bloqueio. Podemos, portanto, considerar um transistor como dois diodos ligados conforme mostrado na imagem abaixo.

Simbologia do transistor
Simbologia do transistor

Na próxima imagem temos a indicação das junções dos transistores.

Junção do transistor
Junção do transistor

Como podemos observar temos a formação de duas junções que são comparadas aos circuitos equivalentes com diodos. Essas junções são denominadas junção base-coletor, que é a junção entre o cristal da base e o cristal do coletor, e junção base-emissor, que é a junção entre o cristal da base e o cristal do emissor.

Essas junções, quando unidas por um processo de difusão, dão origem a uma barreira de potencial em cada uma das junções (junção base-coletor e base-emissor).

Para que o transistor funcione na região ativa, ou seja, não entrando em corte ou saturação, é necessário que algumas condições sejam satisfeitas que são:

  • a junção base-emissor deve estar polarizada diretamente;
  • a junção base-coletor deve estar polarizada inversamente.

Na figura abaixo temos a representação da polarização de um transistor NPN e PNP.

Polarização do transistor
Polarização do transistor

A correta polarização do transistor, através de baterias externas dá origem a três tensões e três correntes entre os terminais do transistor:

  • Tensão base-emissor (VBE)
  • Tensão base-coletor (VBC)
  • Tensão coletor-emissor (VCE)
  • Corrente de base (Ib)
  • Corrente de coletor (Ic)
  • Corrente de emissor (Ie)

A figura abaixo mostra a marcação do local dessas tensões e correntes.

Circuito com transistor
Circuito com transistor

Obs.: o sentido da seta do emissor indica o sentido convencional da corrente. O coletor é mais positivo que a base, o que caracteriza a polarização reversa.


Correntes do Transistor

Aplicando-se tensão à junção base-emissor de um transistor NPN (polarização direta), o potencial negativo da bateria irá repelir os elétrons do cristal N em direção à base. Se o valor de tensão da bateria for superior a 0,7 V (cristal de silício) ou 0,3 V (cristal de germânio), esses elétrons adquirirão energia suficiente para atravessar a barreira de potencial da junção base-emissor, recombinando-se com as lacunas da base e dando origem à corrente de base.

Devido à pequena espessura e fraca dopagem da base, somente uma pequena quantidade de elétrons irá se combinar com as lacunas da base. A grande maioria dos elétrons provenientes do emissor, impulsionados (via campo elétrico externo) pela fonte DC, se deslocarão através da base para o coletor, dando origem à corrente de coletor.

Somente uma pequena parte da corrente de emissor é desviada para a base. A grande parcela da corrente de emissor é coletada pelo coletor.

Tanto a corrente da base como a corrente de coletor provém do emissor; dessa forma, podemos afirmar que:

Ie = Ic + Ib


Ganho do Transistor

Todo transistor tem um ganho de corrente já especificado pelo fabricante, denominado beta do transistor (β), que especifica quanto a corrente de coletor será maior que a corrente de base, ou seja:

β = Ic / Ib

Obs.: beta (β) é o nome dado ao ganho de corrente quando o transistor está trabalhando com tensão contínua (Vcc); caso trabalhe com tensão alternada (Vca), o nome dado ao ganho de corrente será hfe.

Outra relação de ganho de corrente do transistor é a relação alfa (α), que é estabelecida entre emissor e coletor. A equação que relaciona essas duas correntes é:

α = Ic / Ie

O valor de alfa (α) sempre será menor que 1, pois a corrente de emissor (Ie) sempre será maior que a corrente de coletor (Ic).


Polarização do Transistor

Para assegurar que o transistor trabalhe dentro de limites de corrente e tensão preestabelecidos, utilizam-se resistores, que são os elementos responsáveis pela polarização dos transistores. A correta polarização através de resistores assegura que um circuito transistorizado funcione no chamado ponto quiescente ou ponto de operação desejado.

Os tipos de polarização mais comuns são: polarização da base por corrente constante e polarização da base por divisão de tensão.

Antes de detalharmos os dois tipos de polarizações, vamos esclarecer algumas denominações fornecidas em manuais de fabricantes que são necessárias para o bom funcionamento do transistor e que, se não forem repeitadas, podem levar o componente à destruição, que são:

  • Corrente de coletor-base com emissor aberto;
  • Corrente de coletor-emissor com base aberta.

Corrente de coletor-base com emissor aberto

Essa corrente, designada como Icbo, é uma corrente da ordem de alguns microampères produzida por portadores minoritários na junção base-coletor quando ela está polarizada inversamente. Apesar de baixa, a corrente Icbo tem que ser levada em consideração, pois quando o componente é aplicado em ambientes com grande variação de temperatura, a cada aumento de 10ºC, a corrente tem seu valor dobrado.

Essa corrente, designada como Icbo, é uma corrente da ordem de alguns microampères produzida por portadores minoritários na junção base-coletor quando ela está polarizada inversamente. Apesar de baixa, a corrente Icbo tem que ser levada em consideração, pois quando o componente é aplicado em ambientes com grande variação de temperatura, a cada aumento de 10ºC, a corrente tem seu valor dobrado.

Polarização inversa com emissor aberto
Polarização inversa com emissor aberto

Corrente de coletor-emissor com base aberta

Essa corrente é conhecida em manuais como corrente Iceo. Embora a tensão esteja aplicada entre coletor e emissor (entre essas duas regiões do transistor formam-se duas barreiras de potenciais), se o valor da mesma subir a um patamar máximo estabelecido, poderá existir um fluxo de corrente através das referidas junções.

Polarização coletor-emissor com base aberta
Polarização coletor-emissor com base aberta

Deve-se ainda observar, nos casos anteriores, os limites de tensões aplicados para a correta polarização, ou seja, na polarização direta não devem ser atingidos os níveis de ruptura da junção, o que pode destruir o componente. Essas tensões recebem os nomes Vcbo (tensão de ruptura entre coletor-base como emissor aberto) e Vceo (tensão de ruptura entre coletor-emissor com base aberta).

Além desses elementos já citados, os fabricantes de transistores fornecem valores relacionados à potência, faixa de frequência de trabalho, tensão de alimentação, etc.

Depois de citarmos alguns dados que consta nos manuais dos fabricantes, veremos agora os dois tipos de polarização mais comuns para os transistores, como citado antes, que são:

  • Polarização da base por corrente constante;
  • Polarização da base por divisor de tensão.

Polarização da base por corrente constante

O processo mais simples para se polarizar um transistor é a polarização da base por corrente constante. Esse processo visa a obtenção de uma corrente de base que leve o transistor ao ponto ideal de trabalho.

Analisando o circuito, se não houver corrente de base e a tensão Vce aumentar até atingir o valor de Vcc, desconsiderando a corrente Iceo, observa-se nesta condição que não existe corrente fluindo entre coletor e emissor. Diz-se que este é o estado de corte do transistor ou ponto de corte.

Quanto à saturação do transistor, analisando o circuito, este ponto é atingido quando houver corrente de base e, consequentemente, a corrente de coletor atingir seu maior valor.

Se a corrente que flui do emissor para o coletor é máxima, pode se afirmar que a tensão entre coletor e emissor (Vce) é mínima, ou seja, próxima de zero. Este é o denominado ponto de saturação do transistor.

Através das equações seguintes são obtidos os dois pontos nas curvas fornecidas pelos fabricantes de componentes:

Ic máx = Vcc / RC
Ponto de saturação do transistor

Vce = Vcc
Ponto de corte do transistor

A figura abaixo mostra o circuito utilizado em nossa análise, e logo abaixo uma curva característica com a reta de carga traçada para este mesmo circuito, com determinação dos pontos de corte e saturação do transistor.

Circuito polarização da base por corrente constante
Circuito polarização da base por corrente constante

Ponto de corte:

Vce = Vcc = 24 V

Esse ponto está localizado na linha horizontal da curva.


Ponto de saturação:

Imáx = Vcc / RC
Imáx = 24 V / 320 Ω
Imáx = 0,075 A ou 75 mA

Esse ponto está localizado na linha vertical da curva. Após localizados, esses pontos devem ser interligados na curva, traçando-se uma reta.

A reta de carga define as possíveis tensões e correntes que o transistor pode assumir em função das correntes de base fornecidas no gráfico IC x VCE, pois a corrente de coletor (Ic) e a tensão entre coletor e emissor (Vce) são dependentes da corrente de base.

Esses valores são determinados a partir do encontro da reta de carga com a curva da corrente de base (Ib)fornecida. Esse ponto é conhecido como ponto quiescente (Q) e, a partir dele, são traçadas duas retas, uma em direção ao eixo horizontal e outra em direção ao eixo vertical, determinando assim a tensão entre coletor e emissor quiescente (Vceq) no eixo horizontal e a corrente de coletor quiescente (Icq) no eixo vertical, conforme ilustração abaixo.

Obs.: O gráfico da imagem abaixo mostra o ponto Q (ponto quiescente para resistores de base de 120k ohms, 100k ohms e 80k ohms). No decorrer deste artigo veremos como o ponto Q é traçado no gráfico.

Gráfico reta de carga
Gráfico reta de carga

Analisando o funcionamento do transistor

Aqui analisaremos o comportamento do transistor com o mesmo circuito e consequentemente valerá a mesma reta de carga apresentada, com modificação apenas do resistor de base, que será utilizado os valores de 120k, 100k e 80k.

Nota: Todo circuito apresentado neste blog que possui simulação, pode ser adquirido (comprado) o circuito montado em placa de circuito eletrônico, seja para experiência prática do conhecimento apresentado aqui, ou mesmo para uso, ou ainda para uso em conjunto com outros projetos eletrônicos. Para compra basta que o leitor acesse o link a seguir na página Contato e informe o circuito de compra, quantas unidades e o link do circuito simulado.

Circuito em análise na imagem abaixo com resistor de base de 120k.

Circuito polarização da base por corrente constante com marcação de pontos
Circuito polarização da base por corrente constante com marcação de pontos

- Iremos calcular Ib, Ic, Vrc e Vce
- Marcar o ponto Q para resistor da base de 120k.

Note que todos os valores de tensão e corrente possíveis para este transistor ficará sempre em cima da reta de carga, desde que alteramos apenas o resistor de base. Esta reta de carga é para o circuito em análise (resistor de coletor, fonte e transistor).

Como faremos análise com 4 resistores diferentes de base, será montado 4 circuitos e apresentados aqui e não iremos fazer apenas os cálculos mas também apresentaremos o resultado da simulação no software ltspice.

Informações do transistor BC337 observadas no ltspice.

β = Ic / Ib
β = 0,053294767 / 0,00019397965
β = 274,744113622

Essa informação pode ser obtida no datasheet do fabricante do transistor. Aqui em nosso caso obtemos esta informação no ltspice por ser o software utilizado aqui para simulação.

Analisando a malha da base para o cálculo da corrente da base (Ib) temos a seguinte situação: temos uma polarização direta de 24 Vcc. Observe que destes 24 V tem-se uma queda de tensão na junção base-emissor de 0,7 V e assim teremos uma tensão sobre o resistor de base (Vrb) de 23,3 V. Veja na imagem abaixo a simulação da tensão sobre o resistor de base (Rb) no ltspice, em que nos apresentou 23,27 V, valor muito próximo de nossos cálculos.

Simulação tensão sobre RB com resistor de 120 kohms
Simulação tensão sobre RB com resistor de 120 kohms

Tendo a tensão sobre o resistor de base e o valor de sua resistência conseguimos fazer o cálculo da corrente que percorre esse resistor, segundo a lei de ohm, que é Ib = V / R.

Ib = 23,3 / 120k
Ib = 0,000194167 A ou 194 uA

Veja na imagem abaixo a simulação e o resultado apresentado.

Simulação Ib - corrente de base com resistor de 120 kohms
Simulação Ib com resistor de 120 kohms

Tendo o valor da corrente de base que é 194 uA podemos agora obter o valor da corrente de coletor (Ic).

Em nosso caso o transistor é o BC337 que possui um ganho de 275, portanto, basta fazer o cálculo de multiplicação do valor da corrente de base de 194 uA por 275 (ganho do transistor) que consta um valor de 0,05335 A ou 53 mA de corrente de coletor (Ic). Veja na imagem abaixo a simulação e o resultado apresentado de 53,29 mA de corrente de coletor (Ic).

Simulação Ic 120 kohms
Simulação Ic com resistor de 120 kohms

Conhecendo a corrente no coletor e o valor da resistência podemos calcular o valor da tensão sobre o resistor Rc que segundo a lei de ohm é a multiplicação do valor da resistência pelo valor da corrente que será: Vrc = Rc . Ic

Vrc = 320 . 0,05335
Vrc = 17,07 V

Veja na imagem abaixo o resultado da simulação e veja que ficou com o resultado praticamente igual ao que calculamos. Na simulação o resultado foi de 17,05 V sobre Rc.

Simulação tensão sobre RC com resistor de 120 kohms
Simulação tensão sobre RC com resistor de 120 kohms

Assim teremos 17,07 V sobre o resistor de coletor de 320 ohms e logo podemos obter o valor da tensão entre coletor e emissor.

Observe que temos entre os pontos A e B uma tensão de 24 V da fonte. Destes 24 V da fonte 17,07 V estão sobre o resistor RC e o restante da tensão está entre o coletor e emissor do transistor, e assim teremos 24 - 17,07 e conseguimos chegar ao valor de tensão entre coletor e emissor de 6,93 V. Portanto Vce é 6,93 V no caso em análise. Veja na imagem abaixo, com 6,94 V, o resultado apresentado na simulação.

Simulação Vce com resistor de 120 kohms
Simulação Vce com resistor de 120 kohms

Agora com as informações que temos podemos traçar o outro ponto do nosso circuito que é o ponto quiescente. Este ponto é ligação de Vce e Ic. Isso fizemos no gráfico já apresentado da reta de carga. Dessa forma temos uma corrente de coletor quiescente (Icq) de 53,35 mA e uma tensão tensão entre coletor e emissor quiescente (Vceq) de 6,93 V.


Agora faremos a análise deste circuito com o resistor de base de 100k. O circuito é apresentado na imagem abaixo.

Circuito transistor Rb 100k
Circuito transistor Rb 100k

Analisando a malha de base, continuamos com 23,3 V sobre o resistor de base (Rb). Veja a simulação abaixo com valor de 23,27 V.

Simulação Vrb 100 kohms
Simulação Vrb 100 kohms

Agora faremos o cálculo da corrente do resistor de base.

Irb = 23,3 / 100k
Irb = 0,000233 A ou 233 uA

Veja na imagem abaixo a simulação com resultado de 233 uA de corrente de base.

Simulação Ib 100 kohms
Simulação Ib 100 kohms

Tendo o valor da corrente de base, que nesse caso com resistor de 100k, ficou em 233 uA, podemos obter o valor da corrente de coletor, levando em consideração o ganho do transistor BC337 de 275.

β = 275

Assim, pelo cálculo, vemos que a corrente de coletor é 0,064075 A ou 64 mA.

Agora calculemos a corrente sobre o resistor de coletor (Vrc).

Vrc = 320 . 0,064075
Vrc = 20,50 V

Pelo cálculo vemos que teremos 20,50 V sobre o resistor de coletor.

Na simulação esse valor sobre o resistor de coletor ficou em 19,86 V, veja na imagem abaixo.

Simulação Vrc 100 kohms
Simulação Vrc 100 kohms

Agora conseguimos calcular a tensão entre coletor e emissor do transistor. Como citado no caso anterior, com os cálculos e simulações com resistor de 120k, observando a tensão entre os pontos A e B de nosso circuito, temos uma tensão de 24 V. Desses 24 volts, 20,50 V estão sobre o resistor de coletor e o restante entre o emissor e coletor do transistor.

Vce = Vcc – Vrc
Vce = 24 – 20,50
Vce = 3,49

Assim temos entre emissor e coletor do transistor 3,49 V. Veja o resultado apresentado na simulação de 4,13 V na imagem abaixo.

Simulação Vce 100 kohms
Simulação Vce 100 kohms

Dessa forma foi interligado no gráfico já apresentado da reta de carga, o ponto quiescente, que é a ligação de Ic (corrente de coletor) e Vce (tensão entre coletor e emissor do transistor) para esse caso de resistor de base de 100k.


Veremos agora para o resistor de 80k.

Como nos casos anteriores, a tensão sobre o resistor de base será 24 – 0,7 (tensão na malha de base subtraído pela queda de tensão da junção base-coletor). Assim teremos 23,30 V sobre o resistor de base.

Na simulação o resultado apresentado foi de 23,26 V sobre o resistor de base, veja na imagem abaixo.

Simulação Vrb 80 kohms
Simulação Vrb 80 Kohms

Calculemos agora a corrente no resistor de base.

Ib = 23,30 / 80k
Ib = 0,00029125 A ou 291 uA.

Tendo o valor da corrente de base, podemos calcular a corrente de coletor. Levando em consideração o ganho do transistor de 275 (β = 275), façamos a multiplicação do valor da corrente de base pelo valor de beta do transistor.

Ic = 0,00029125 . 275
Ic = 0,08009375 A ou 80 mA

Observe aqui que, como visto no gráfico, a corrente máxima para o transistor em análise é de 75 mA, portanto, esta será a corrente máxima e não 80 mA. Assim teremos 75 mA de corrente de coletor e chegamos a conclusão de que o transistor está operando na região de saturação.

Quando o transistor está na saturação, mesmo com aumento da corrente de base, não levará a um aumento de corrente de coletor e o cálculo dessa corrente não será verídico. Veja na imagem abaixo o valor apresentado na simulação de corrente de coletor de 74 mA.

Simulação Ic 80 Kohms
Simulação Ic 80 Kohms

Vejamos agora a tensão sobre o resistor de coletor.

Vrc = 320 . 0,00074
Vrc = 23,68 V

A tensão sobre o resistor de coletor é 23,68 V, praticamente a tensão da fonte, no caso de o resistor estar em saturação, e logo veremos que não haverá tensão entre coletor e emissor, ou uma pequena tensão poderá ser observada com auxílio de um osciloscópio.

Neste caso, com resistor de 80k, o ponto quiescente seria no ponto de saturação (eixo vertical) e em 0 volts (eixo horizontal).

Há situações em que temos o valor de corrente de base, e precisamos saber o valor de resistor para essa corrente de base. Observe a fórmula a seguir para se conseguir chegar a um valor correto de resistor para uma determinada corrente.

Para o caso de a corrente de base ser de 194 uA, temos o seguinte:

Rb = Vrb / Ib

Onde:
Rb: resistor de base
Vrb: tensão sobre o resistor de base
Ib: corrente de base

Rb = 23,3 V / 0,000194167 A
Rb = 119999,79399177 Ω
Rb= 120k Ω

Para o caso do resistor de base ser de 100k, veja abaixo o cálculo do resistor.

Rb = Vrb / Ib
Rb = 23,3 V / 0,000233 A
Rb = 100000 Ω

No caso da corrente de base ser de 291 uA.

Rb = Vrb / Ib
Rb = 23,3 V / 0,00029125 A
Rb = 80000 Ω
Rb = 80k Ω


Polarização da Base por Divisor de Tensão

Nesta polarização é utilizado um divisor de tensão na base do transistor, polarizando diretamente a sua junção base-emissor. Veja a configuração na imagem abaixo.

Configuração circuito polarização base divisor de tensão
Configuração circuito base divisor de tensão

Este método de polarização é o mais usual e a determinação dos resistores é feita mediante algumas considerações para assegurar que o transistor tenha um bom funcionamento.

Considera-se a corrente de emissor (Ie) igual à corrente de coletor (Ic), a queda de tensão sobre o resistor de coletor (VRC) igual à metade da tensão de alimentação, a queda de tensão sobre o resistor de emissor (VRE) como igual a 10% da tensão de alimentação e a corrente do divisor (I) deve ser igual a 10% da corrente de coletor. Todas essas considerações são válidas para transistores com beta (β) acima de 100. Teremos então:

Ie = Ic
VRC = Vcc / 2       queda de tensão sobre o resistor de coletor
VRE = 0,1 . Vcc       queda de tensão sobre o resistor de emissor
I = 0,1 . Ic       corrente do divisor

Na imagem abaixo temos uma exemplo de circuito que mostra como são determinados os elementos polarizadores, ou seja, os resistores RC, RE, Rb1 e Rb2.

Circuito para simulação base por divisor de tensão
Circuito para simulação base por divisor de tensão

Obs.: é importante notar que a presença de um resistor de emissor assegura ao circuito uma melhor estabilidade térmica.

Para a determinação dos elementos polarizadores, devem ser conhecidos os valores de tensão de alimentação (Vcc), corrente de coletor (Ic) e queda de tensão sobre o resistor de coletor (VRC).

Cálculo de RC:

VRC = Vcc / 2
VRC = 20 V / 2
VRC = 10 V

RC = VRC / Ic
RC = 10 V / 5,8 mA
RC = 10 V / 0,0058 A
RC = 1724,13 Ω


Cálculo de RE:

VRE = 0,1 . Vcc
VRE = 0,1 . 20V
VRE = 2 V

RE = VRE / Ie
como Ie = Ic

RE = VRE / Ie
RE = 2 V / 0,0058 A
RE = 344,82 Ω


Cálculo de Rb1:

O circuito é igual ao da imagem anterior, porém com a fonte de alimentação em outra posição. Aplicando-se a 2ª lei de Kirchoff à malha formada pela fonte de alimentação, tensão sobre os resistores Rb1 e Rb2, teremos:

Vcc = VRb1 + VRb2   e
VRb2 = Vbe + VRE

Deste modo:
VRb2 = 0,7 V + 2 V
VRb2 = 2,7 V

sabe-se que:
Rb1 = VRb1 / I


Considerando que:

VRb1 = Vcc – VRb2
VRb1 = 20 V – 2,7 V
VRb1 = 17,3 V

e

I = 0,1 . Ic
I = 0,1 . 0,0058 A
I = 0,00058 A ou 580 uA

Então:

Rb1 = 17,3 V / 0,00058 A
Rb1 = 29827,58 Ω ou 29,8 kΩ


Cálculo de Rb2:

Rb2 = VRb2 / I
Rb2 = 2,7 V / 0,00058
Rb2 = 4655,17 Ω

Conforme os cálculos dos resistores, temos o circuito montado com seus respectivos valores de resistências na imagem abaixo. Este circuito é o qual faremos a simulação no ltspice para vermos se os resultados serão aqueles calculados.

Circuito para simulação base por divisor de tensão
circuito para simulação base por divisor de tensão

Obs.: foram considerados valores comerciais para os resistores.

Circuito apresentado, vamos agora para a simulação.

Nota: Todo circuito apresentado neste blog que possui simulação, pode ser adquirido (comprado) o circuito montado em placa de circuito eletrônico, seja para experiência prática do conhecimento apresentado aqui, ou mesmo para uso, ou ainda para uso em conjunto com outros projetos eletrônicos. Para compra basta que o leitor acesse o link a seguir na página Contato e informe o circuito de compra, quantas unidades e o link do circuito simulado.

O primeiro cálculo que efetuamos para esse circuito foi a tensão sobre o resistor de coletor (VRC). O resultado no cálculo foi de 10 V. Na simulação obtemos um valor de VRC de 10,7 V. Veja na imagem abaixo.

Simulação Vrc divisor de tensão
Simulação Vrc divisor de tensão

O outro cálculo foi da tensão sobre o resistor de emissor (VRE) que nos cálculos ficou em 2 V. Na simulação o valor apresentado foi de 1,97 V. Veja na próxima imagem.

Simulação Vre divisor de tensão
Simulação Vre divisor de tensão

Em outro cálculo de tensão do circuito em análise foi a tensão sobre o resistor Rb2 que o resultado nos cálculos foi de 2,7 V. Na simulação o valor ficou em 2,6 V. Observe o resultado desta simulação na imagem abaixo.

Simulação Vrb2 divisor de tensão
Simulação Vrb2 divisor de tensão

O outro cálculo realizado foi da tensão sobre o resistor Rb1 que no cálculo foi de 17,3 V. Na simulação, imagem abaixo, vemos o resultado de 17,3 V.

Simulação Vrb1 divisor de tensão
Simulação Vrb1 divisor de tensão

Nota: Todo circuito apresentado neste blog que possui simulação, pode ser adquirido (comprado) o circuito montado em placa de circuito eletrônico, seja para experiência prática do conhecimento apresentado aqui, ou mesmo para uso, ou ainda para uso em conjunto com outros projetos eletrônicos. Para compra basta que o leitor acesse o link a seguir na página Contato e informe o circuito de compra, quantas unidades e o link do circuito simulado.








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Referências: Tecset Eletrônica
Texto: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica

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