Conexões do Transistor Bipolar de Junção

Definição do Transistor de Junção Bipolar

Um Transistor de Junção Bipolar (BJT) é um dispositivo com três terminais. Pode funcionar como amplificador ou como interruptor, necessitando de um circuito de entrada e um circuito de saída. Para lidar com isso com apenas três terminais, um terminal serve como conexão comum para ambos, entrada e saída. A escolha do terminal comum depende da aplicação. Existem três tipos de conexões de transistores: base comum, emissor comum e coletor comum.

• Transistor de Base Comum

• Transistor de Emissor Comum

• Transistor de Coletor Comum.

Uma coisa a ser lembrada é que, independentemente da conexão do transistor, a junção base-emissor deve ser mantida polarizada diretamente e a junção base-coletor deve ser mantida polarizada inversamente.

Conexão de Base Comum do BJT

Aqui, o terminal de base é comum ao circuito de entrada e ao circuito de saída. As configurações ou modos de base comum são mostrados na figura abaixo. Aqui, o modo de base comum do transistor npn e pnp são mostrados separadamente. O circuito emissor-base é tomado como circuito de entrada e o circuito coletor-base como circuito de saída.

Ganho de Corrente

Aqui, a corrente de entrada é a corrente do emissor IE e a corrente de saída é a corrente do coletor IC. O ganho de corrente é considerado quando levamos em conta apenas as tensões de polarização contínua do circuito e nenhum sinal alternativo é aplicado à entrada. Agora, se considerarmos um sinal alternativo aplicado à entrada, então o fator de amplificação de corrente (α) em uma tensão constante de coletor-base, seria

Aqui, vê-se que nem o ganho de corrente nem o fator de amplificação de corrente têm valor superior a unidade, pois a corrente do coletor de nenhuma maneira pode ser maior que a corrente do emissor. Mas, como sabemos, a corrente do emissor e a corrente do coletor são quase iguais em um transistor de junção bipolar, essas razões seriam muito próximas de unidade. O valor geralmente varia de 0,9 a até 0,99.

Expressão da Corrente do Coletor

Se o circuito do emissor estiver aberto, não haverá corrente no emissor (IC = 0). Mas, nesta condição, haverá uma pequena corrente fluindo através da região do coletor. Isso ocorre devido ao fluxo de portadores de carga minoritários e esta é a corrente de vazamento reversa. Como esta corrente flui através do coletor e da base, mantendo o terminal do emissor aberto, a corrente é denotada como ICBO. Em transistores de baixa potência, a corrente de vazamento reversa ICBO é bastante pequena e, geralmente, a negligenciamos durante os cálculos, mas em transistores de alta potência, essa corrente de vazamento não pode ser negligenciada. Esta corrente é altamente dependente da temperatura, então, em altas temperaturas, a corrente de vazamento reversa ICBO não pode ser negligenciada durante os cálculos. Esta expressão prova que a corrente do coletor também depende da corrente da base.

Característica da Conexão de Base Comum

Característica de Entrada

Esta é traçada entre a corrente de entrada e a tensão de entrada do próprio transistor. A corrente de entrada é a corrente do emissor (IE) e a tensão de entrada é a tensão base-emissor (VEB). Após ultrapassar a tensão de barreira direta da junção base-emissor, a corrente do emissor (IE) começa a aumentar rapidamente com o aumento da tensão base-emissor (VEB).

A resistência de entrada do circuito é a razão entre a mudança na tensão base-emissor (ΔV EB) e a corrente do emissor (ΔIE) em uma tensão constante de coletor-base (VCB = Constante). Como a mudança na corrente do emissor é bastante grande em comparação com a mudança na tensão base-emissor (ΔIE >> ΔVEB), a resistência de entrada do transistor de base comum é bastante baixa.

Característica de Saída

A corrente do coletor obtém apenas um valor constante quando há um viés reverso suficiente estabelecido entre a região da base e do coletor. É por isso que há um aumento da corrente do coletor com o aumento da tensão coletor-base quando esta tensão tem um valor muito baixo. Mas, após uma certa tensão coletor-base, a junção coletor-base obtém um viés reverso suficiente e, portanto, a corrente do coletor se torna constante para uma certa corrente do emissor e depende inteiramente da corrente do emissor.

Nessa situação, toda a corrente do emissor, exceto a corrente da base, contribui para a corrente do coletor. Como a corrente do coletor se torna quase constante para a corrente especificada do emissor nessa região da característica, o aumento da corrente do coletor é muito pequeno em comparação com o aumento da tensão coletor-base.

A razão entre a mudança na tensão coletor-base e a mudança na corrente do coletor é definida como a resistência de saída do modo de base comum de um transistor. Naturalmente, o valor da resistência de saída é muito alto no modo de base comum de um transistor.

Conexão de Emissor Comum do BJT

O Transistor de Emissor Comum é a conexão de transistor mais comumente usada. Aqui, o terminal do emissor é comum para ambos, o circuito de entrada e o circuito de saída. O circuito conectado entre a base e o emissor é o circuito de entrada, e o circuito conectado entre o coletor e o emissor é o circuito de saída. O modo de emissor comum do transistor npn e pnp são mostrados separadamente na figura abaixo.

Ganho de Corrente

Na configuração de emissor comum, a corrente de entrada é a corrente da base (IB) e a corrente de saída é a corrente do coletor (IC). No transistor de junção bipolar, a corrente da base controla a corrente do coletor. A razão entre a mudança na corrente do coletor (ΔIC) e a mudança na corrente da base (ΔIB) é definida como o ganho de corrente do transistor de emissor comum. No transistor de junção bipolar, a corrente do emissor (IE) é a soma da corrente da base (IB) e da corrente do coletor (IC). Se a corrente da base mudar, a corrente do coletor também mudará, e, como resultado, a corrente do emissor também mudará de acordo.

Novamente, a razão entre a mudança na corrente do coletor e a mudança correspondente na corrente do emissor é denotada por α. Como o valor da corrente da base é bastante baixo em comparação com a corrente do coletor (IB << IC), o ganho de corrente no transistor de emissor comum é bastante alto e varia de 20 a 500.

Característica do Transistor de Emissor Comum

No modo de emissor comum do transistor, existem dois circuitos - o circuito de entrada e o circuito de saída. No circuito de entrada, os parâmetros são a corrente da base e a tensão base-emissor. A curva característica desenhada contra as variações da corrente da base e da tensão base-emissor é a característica de entrada do transistor de emissor comum. A junção pn entre a base e o emissor está polarizada diretamente, portanto, a característica será semelhante à de uma diodo pn polarizado diretamente. Aqui, a corrente da base não tem qualquer valor antes que a tensão base-emissor ultrapasse a tensão de barreira direta da junção, mas depois disso, a corrente da base aumenta significativamente com o aumento da tensão base-emissor. A taxa de aumento da corrente da base em relação à tensão base-emissor é alta aqui, mas não tão alta quanto no caso do modo de base comum.

Portanto, a resistência de entrada do circuito é maior do que a do modo de base comum de um transistor.

Característica de Saída do Transistor de Emissor Comum

A característica de saída é desenhada contra as variações da corrente de saída e da tensão de saída do transistor. A corrente do coletor é a corrente de saída e a tensão coletor-emissor é a tensão de saída do transistor. Aqui, a variação da corrente do coletor para diferentes valores de tensão coletor-base é plotada contra um valor fixo de corrente da base. Verifica-se que, no início, a corrente do coletor aumenta proporcionalmente com o aumento da tensão coletor-emissor, mas após certo nível de tensão, a corrente do coletor se torna quase constante. Isso ocorre porque, no início, a junção base-coletor não recebe polarização reversa suficiente, mas após uma certa tensão, ela se torna suficientemente polarizada inversamente e, então, a maior parte dos portadores de carga maioria vindos da região do emissor para a região da base migrará para a região do coletor para contribuir com a corrente do coletor. O número de portadores de carga maioria vindos da região do emissor depende da corrente da base em um BJT, portanto, para uma corrente de base específica, a corrente do coletor é constante.

A resistência de saída seria

Conexão de Coletor Comum do BJT

Na configuração de coletor comum, o circuito de entrada está entre o terminal da base e o coletor, e o circuito de saída está entre o emissor e o coletor.

A razão entre a mudança na corrente do emissor e a mudança na corrente da base é definida como o ganho de corrente da configuração de coletor comum. Isto é denotado como,

O fator de amplificação de corrente do circuito é a razão entre a mudança na corrente do emissor e a mudança na corrente da base quando um sinal variável no tempo é aplicado à entrada.

Característica de Entrada do Transistor de Coletor Comum

A corrente de entrada é a corrente da base e a tensão de entrada do transistor é a tensão base-coletor. A junção base-coletor está polarizada inversamente, e, portanto, com o aumento da tensão base-coletor, o viés inverso da junção aumenta. Isso causa uma diminuição ligeira na corrente da base com o aumento da tensão base-coletor. Nesta condição, mais portadores de carga minoritários da região da base propagarão para a região do coletor, e, portanto, a taxa de recomposição elétron-buraco diminuirá na região da base, causando uma diminuição na corrente da base.

Característica de Saída do Transistor de Coletor Comum

A característica de saída de um transistor de coletor comum é quase a mesma que a característica de saída de um transistor de emissor comum. A única diferença é que, neste caso, na configuração de coletor comum, a corrente de saída é a corrente do emissor, em vez da corrente do coletor, como no caso da configuração de emissor comum. Aqui também, para uma corrente de base fixa, a corrente do emissor aumenta linearmente com o aumento da tensão coletor-emissor até certo nível desta tensão, e então a corrente do emissor se torna quase constante, independentemente da tensão coletor-emissor. Embora haja um aumento muito lento da corrente do emissor com a tensão coletor-emissor, conforme mostrado na curva característica abaixo.