ESCOLA SUPERIOR TECNICA DEPARTAMENTO ENG ENHARIAS Curso de Licenciatura em Engenharia de Electrónica
MATERIAIS E COMPONENTES
ELECTRÓNICOS
Docente: Eng. Edigar Macie
18-05-2016
DISPO SITIVO S ELETRÓ NIC O S
(Transistores)
18-05-2016
Materiais Electrónicos
RESISTOR INDUTOR CAPACITOR
DIODOS TRANSISTORES SENSORES
Rectificador Especiais Zener Bipolar Especiais FET Temperatura Pressao Velocidade COMPONENTES ELETRÓNICOS PASSIVOS ACTIVOS DISPOSITIVOS ELETRÓNICOS CIRCUITOS DE AMPLIFICAÇÃO CIRCUITOS DE CHAVEAMENTO CIRCUITOS DE OSCILAÇÃO
Circuitos Integrados (CI’s) [ LINEARES e DIGITAIS ]
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O termo Transístor resulta da aglutinação dos termos ingleses TRANsf er + reSISTOR (resistência de transf erência). O termo bipolar ref ere-se ao f acto dos portadores electrões e lacunas participarem no processo do f luxo de corrente.
TRANSISTOR
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TRANSISTOR
Transístor (transference resistor)É um componente constituído de uma pastilha monocristalina de material semicondutor (Germânio o u Silício) com regiões dopadas com impurezas do tipo N e do Tipo P.
Os transístores dependendo do f im a que se destina, podem f uncionar como:
• Amplif icador de corrente; • Amplif icador de sinal; • Chav e electrónica.
Tradicionalmente os transístores se div idem em dois(2) grupos: a saber:
1.Bipolares;
2.Unipolares ou de ef eito de campo
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TRANSISTOR
BJT
PNPNPNFET
JFET MESFET MOSFET Canal N Canal P Canal N Acumulação Depleção Canal P Canal N Canal P Canal NBJT: Transístores bipolares de união. FET: Transistores de efecto de campo. JFET: Transistores de efecto de campo de união.
MESFET: Transistores de efecto de campo de metal semiconductor. MOSFET: Transistores de efecto de campo de metal-oxido-semiconductor.
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TRANSISTOR BIPOLAR
Transístor BipolaresSão aqueles f ormados por três (3) regiões semicondutoras de polaridades alternadas existindo entre elas duas junções. As regiões recebem os nomes de emissor (E), Base (B), e colector (C). Baseiam o seu f uncionamento com alimentação de corrente na base.
Os transístores bipolares, quanto a sua estrutura div idem se em dois tipos: Tipo NPN e o tipo PNP.
Simbologia:
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TRANSISTOR BIPOLAR
Constituição
N – Material semicondutor com excesso de electrões liv re P – Material semicondutor com excesso de lacunas
Altamente dopado Menos dopado que o Emissor e mais dopado que a Base Altamente dopado Camada mais fina e menos dopada Menos dopado que o Emissor e mais dopado que a Base Camada mais fina e menos dopada 18-05-2016
TRANSISTOR BIPOLAR
Principio de funcionamento
Para que o transístor bipolar conduza é necessário que seja aplicada na Base uma corre nte mínima (VBE ≥ 0,7 Volt), caso contrário não hav erá passagem de corrente entre o Emissor e o Colector.
Se aplicarmos uma pequena corrente na base o transístor conduz e pode amplif icar a corrente que passa do emissor para o colector.
IB = 0
O trans ís tor não c onduz (es tá ao c orte)
Uma pequena c orrente entre a base e o emissor…
…origina uma grande corrente entre o emis s or e o c olec tor
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TRANSISTOR BIPOLAR
Polarização
Para o transístor bipolar poder ser utilizado como interruptor, como amplif icador ou como oscilador tem que estar dev idamente polarizado atrav és de uma f onte DC.
Para o transístor estar correctamente polarizado a junção PN base – emissor deve ser polarizada directamente e a junção base – colector deve ser polarizada inversamente. Regra prática:
O Emissor é polarizado com a mesma polaridade que o semicondutor que o constitui.
A Base é polarizada com a mesma polaridade que o semicondutor que a constitui.
O Colector é polarizado com polaridade contrária à do semicondutor que o constitui.
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TRANSISTOR BIPOLAR
Polarização
Rb – Resistência de polarização de base Rc – Resistência de colector ou resistência de carga
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TRANSISTOR BIPOLAR
Representação de tensões e correntes
VCE – Tensão colector - emissorVBE – Tensão base – emissor VCB – Tensão colector - base
IC – Corrente de colector IB – Corrente de base IE – Corrente de emissor
VRE – Tensão na resistência de emissor VRC – Tensão na resistência de colector
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TRANSISTOR BIPOLAR
Substituição de transístores por equivalentes
Num circuito não se pode substituir um transístor de silício por um de germânio ou v ice – v ersa.Também não se pode trocar directamente um transístor NPN por um PNP ou v ice – v ersa.
A letra (A, B, C…) que pode aparecer no f im do código alf anumérico indica sempre aperf eiçoamentos ou melhorias em pelo menos um dos parâmetros, limites ou características do transístor.
Exemplo: O BC548A substitui o BC548. O BC548A não substitui o BC548B
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TRANSISTOR BIPOLAR
Existem hoje, em t ermos de tipos de transístores mais de um milhão, o que requer manuais de consult as volumosos quando se quer escolher um determinado tipo.
Para outras características, as diferenças são normalmente f ornecidas pelos fabricantes em forma de folhas de dados chamadas de datasheets.
Constam desses dat asheets o aspecto físico da família, códigos de identificação, dados de corrent e , tens ões coletor-emissor, frequências, material de que são feitos , cur vas c aracterísticas, identificação dos terminais, etc.
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TRANSISTOR BIPOLAR
Transístores de uso geral
São transístores destinados a gerar ou amplif icar sinais de pequena intensidade e de f requência relativ amente baixa.
Os tipos mais comuns desses transistores são:BC548, BC558, BC107, 2SB75, OC74, 2N2222, 2N107 etc.
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TRANSISTOR BIPOLAR
Transístores de Potência
São transístores destinados a operar com correntes intensas mais ainda com sinais de baixas f requências.
Os tipos mais comuns desses transístores são:TIP31, TIP32, 2N3055. BD135, BD136, AD142, BU205 etc.
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TRANSISTOR BIPOLAR
Transístores de RF (Radiofrequência)
S
ão transístores destinados a amplif icar ou gerar sinais de f requências elev adas, mais com pequenas intensidades de correntes.Os tipos mais comuns desses transístores são: os BD494, BF254, 2N2218 etc.
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TRANSISTOR BIPOLAR
Classificação quanto à potência de Dissipação
a) Baixa potencia-ex: BC548;b) Média potencia-ex: BD137, BD135, BD139
c) Alta potencia-ex TIP120 , TIP121, TIP122, ZN3055, BU205
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TRANSISTOR BIPOLAR
Códigos, Tipos e Identificações de terminais
Para usar um transístor é fundamental que saibamos para que serv e um determinado tipo e também como identif icar os seus terminais.
Procedência Americana
Usam na sua codif icação a sigla 2N para dif erenciar dos díodos que usam 1N.
Esta sigla 2N v em seguida de um numero que corr esponde a o modelo, porém não serv e para inf ormar que tipo de transístor temos; se é de uso geral ou áudio, de potencia ou RF, se é NPN ou PNP, se é de silício ou germânio.
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Códigos, Tipos e Identificações de terminais
Procedência Americana
Para os transístores, com indicação 2N é necessário consultar um manual, disquetes CD Rom f ornecidos pelos f abricantes; Ou ainda tentar encontrar essas inf ormações na Internet. Na f igura abaixo temos alguns exemplos com indicações dos terminais:
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Códigos, Tipos e Identificações de terminais
Procedência Europeia
Para esses transístores, o próprio tipo do transístor já
fornece muitas informações sobre o que ele é.
Assim, para a primeira letra já temos inf ormações do material usado em sua f abricação:
A = Germânio; B = Silício.
Para a segunda letra temos inf ormações se o transístor é de uso geral (áudio), Potencia ou RF:
C = Uso geral ou áudio; D = Potência;
F = RF.
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Códigos, Tipos e Identificações de terminais
Procedência Europeia
Os transístores para aplicações prof issionais possuem uma terceira letra indicativ a. Para os comuns temos um numero. Damos a seguir alguns exemplos:
BC548– Transístor NPN de uso geral, de baixa potencia ou áudio.
BD136 - Transístor PNP de potência; BF254 - Transístor NPN de RF.
Veja que esta maneira de indicar os tipos ainda não diz se ele é NPN ou PNP. O manual ainda é necessário para identif icar os terminais.
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Códigos, Tipos e Identificações de terminais
Procedência Europeia
Na f igura a seguir, mostramos alguns transístores de procedência europeia com a identif icação dos terminais.
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Códigos, Tipos e Identificações de terminais
Procedência Japonesa
Utilizam a sigla 1S o restante das inf ormações é idêntica ao Americano, ou seja, tem que consultar o manual.
Exemplos de siglas de alguns fabricantes:
1. Siemens-BC, BCX,BCU, BD, BF, BFN, BFR, BS, BU, BUW, BCY.
2. Texas- 2N, 3N(MOSFETT), TIS, IN, MN, NP. 3. Motorola- 2N, NJ, MIE, MTN, TIP.
4. Philco- AO, BO, BD, PA, PB, PC, PE. 5. Hitachi-2SA, 2SD.
18-05-2016 Invólucros dos transístores bipolares características identificadoras. Certos transístores de germânio, utilizados em circuitos de rádio f requência (R.F.), possuem um quarto terminal, identif icado pela letra S de “shield” (blindagem).
Esse terminal encontra-se conectado internamente ao inv ólucro metálico (TO-7) e, quando li gado à massa, atua como protecção contra campos electromagnéticos. Exemplos deste tipo são: TO-71, TO 72, AF116, AF117.
Para identif icar o terminal S, na ausência de inf ormações, basta v erif icar v ia teste de continuidade, qual dos quatro terminais tem R= 0Ω em relação à carcaça metálica.
18-05-2016 Invólucros dos transístores bipolares características identificadoras. Nos transístores de potência com inv ólucro plástico,TO126 por exemplo, o colector normalmente é o terminal do centro. Para o BD139, BD140 etc., o colector está ligado electricamente à uma lâmina metálica que existe em uma de suas f aces. Veja a f igura a seguir:
Já no SOT-93, TIP 30, TIP31 etc., existe uma alça metálica a qual também está conectado o colector.
Em ambos os casos, a identificação do colector é feita verificando-se qual dos terminais apreverificando-senta uma resistência nula( R=0Ω) em relação a lâmina ou à alça metálica, via teste de continuidade.
BD 135
18-05-2016 Invólucros dos transístores bipolares características identificadoras Os transístores de potência com inv ólucro metálico (3, TO-66 por exemplo), possuem apenas dois terminais típicos:
emissor (E) e base (B), como indicador.
O terceiro terminal (colector) é o próprio inv ólucro metálico.
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Configuração de transístores em circuitos
Emissor comum
O sinal entra, entre a base e o emissor e sai entre, o emissor e
o colector. Como o emissor é o elemento comum na entrada e
na saída este tipo de conf iguração é chamada de Emissor comum.
A fase do sinal de saída é invertida em relação à fase do sinal de entrada.
Tem como características principais elevados ganhos de tensão e de corrente. É a mais comum e também é a que produz maior ganho de potência.
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Configuração de transístores em circuitos
Colector comum
O sinal é aplicado entre a base e o colect or e é retirado entre o emissor e o colector. O colector é então o element o comum à entrada e saída do sinal e a configuração por isso recebe o nome de colector comum.
Sinal de saída, nesta configuração é a mesma do sinal de entrada, ou seja , não há inversão de fase.
Tem como características um ganho de corrente muito alto, o que quer dizer que pequenas variações da corrente de base provoc am variações muito maiores da corrente do colect or, e ainda um ganho de tensão não tão elevado como no emissor comum. Apresenta t ambém, um ganho de potência não muito alto.
Obs.: Esta configuração também é chamada de “seguidor de emissor”.
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Configuração de transístores em circuitos
Base comum
O sinal é aplicado entre o emissor e a base e é retirado entre a base e o colector. Como v emos , a base é o elemento comum, o que acarreta a denominação dada à conf iguração de “base comum”.
Não há inversão de fase para o sinal amplificado. Características:
• Bom ganho de tensão;
• O ganho de corrente é inferior à unidade;
• Potência menor que o da configuração de emissor comum, porém maior do que o da configuração de
coletor comum. 18-05-2016
Transístores Darlington
É um tipo de estrutura de transístor, constituído por dois transístores (T1 e T2), dois resistores (R1 e R2) e um díodo (D1), contidos em uma única pastilha de silício e interligados de modo a f ormar um transístor de potência com elevado ganho de corrente contínua C.C.
Os inv ólucros dos transistores Darlington podem ser do tipo metálico (TO-3 por exemplo) ou do tipo plástico (TO126). Como ocorre com os transistores bipolares.
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Transístores Darlington
Estrutura interna, símbolo e aspecto de um Darlington NPN
Neste tipo de Darlington NPN (v er f igura acima) T1 e T2 são NPN e o ânodo de D1 está conectado ao emissor de T2.
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Transístores Darlington
Estrutura interna, símbolo e aspecto de um Darlington PNP.
Neste tipo de Darlington PNP (v er f igura), T1 eT2 são PNP e o ânodo de D1 está ligado ao colector de T2.
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Transístores Darlington
Para as duas estruturas NPN e PNP o v alor de R2 é praticamente insensív el às v ariações de temperatura e das tensões aplicadas ao componente. Dependen do do f abricante, o seu v alor está compreendido entre 50-200Ω.
Por outro lado, o v alor de R1 v aria tanto com a temperatura como com as tensões aplicadas no transístor. Os v alores especif icados pelos f abricantes v ão desde alguns quiloohms até dezenas de quiloohms.
18-05-2016
Transístores Darlington
Aplicações dos transistores DarlingtonSão inúmeras as aplicações desses componentes. Entre elas, destacamos as seguintes:
• Amplif icadores de potência de áudio; • Ignições electrónicas;
• Reguladores de tensão para f ontes de alimentação; • Controle de motores C.C.;
• Controle de solenóides;
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Dissipadores de calor
Substituição de transístores por equivalentes
O uso de dissipadores ou radia dores externos de calor são quase que obrigatórios nos transístores que trabalham compotências elev adas de modo a ev itar o sobreaquecimento do
