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Eletrônica Geral

Transistores Bipolares:

1) Métodos de Polarização:- As duas principais aplicações dos transistores bipolares podem se resumir em Transistor como Chave ou Amplificadores de Sinais. Precisamos preparar o transistor para exercer uma das duas funções acima, isso é feito através da polarização que nada mais é do que definir os valores de correntes e tensões sobre o dispositivo, ou seja resume-se no cálculo dos resistores associados ao transistor.

Polarização por resistor de base

Observe que esse tipo de polarização não faz o menor sentido. Os transistores tem como função primeira o controle de correntes sobre CARGA(S). Como está montado não existe carga. Nossos estudos iniciais serão voltados para os transistores tipo NPN, pois é mais fácil o seu entendimento e uma vez fixado aplicaremos nos transistores PNP. Geralmente a carga controlada por um transistor seja ele atuando como CHAVE ou AMPLIFICADORfica localizada no COLETOR do transistor.

As ilustrações abaixo mostram uma polarização por resistor de base e uma resistência qualquer fazendo o papel de CARGA.

Notamos que no circuito da esquerda com a chave comutadora FECHADA a tensão VCE=0,0293v ou seja Coletor e Emissor são praticamente um curto-circuito e toda a tensão da bateria está sobre a "carga de 1kOhm".

Já na figura da direita temos a chave comutadora ABERTA. Como não há corrente de base o transistor está "cortado" ou seja não existe corrente de base para controlar o fluxo de corrente entre Coletor e Emissor e desta forma sem corrente de Coletor para Emissor não existe corrente na "carga de 1kOhm" e portanto a tensão sobre ela é nula "=0", ficando em VCE toda a tensão da bateria.

Podemos então dizer que para este tipo de polarização o transistor é uma chave para a carga.

Perguntaria você agora:

-Grande coisa! Por que não uso simplesmente uma chave mecânica tipo H-H para acionar ou não a minha CARGA?

Resposta:

-A vantagem de trabalhar o transistor como chave para uma carga DC (corrente contínua) é a de podermos acioná-las utilizando sinais elétricos provenientes de sensores ativos ou outros circuitos eletrônicos ou a vantagem de controlar altas tensões e correntes DC utilizando pequenas correntes para isso.

Vimos que a palarização acima é ótima para transistor como Chave, mas sua aplicação para amplificadores "fica a desejar". Uma caracteristica dos transistores bipolares é a do aumento da corrente de base com o aumento da temperatura da junção e consequentemente do transistor. Esse aumento de temperatura fecha um ciclo destrutivo do transistor em determinadas condições, em que aumenta a temperatura que aumenta a corrente que por agitação aumenta a temperatura que aumenta a corrente e assim por diante até a queima do transistor.

Na utilização como amplificador retiramos o máximo do transistor, já na utilização como chave podemos compensar esse efeito utilizando o transistor com FOLGA. Se deseja-se controlar uma carga DC de 1 ampére, utilizamos um transistor com Ico>1 A.

Polarização por realimentação de emissor:-

Para diminuir o efeito da temperatura utilizamos um resistor de Emissor para realimentar o circuito com as variações de corrente e tensão compensando e mantendo praticamente constantes todas as tensões e correntes.

Se a temperatura aumentar Ib, implica num aumento de Ic e consequente aumento da tensão sobre RE. Como:

tomando que VBE é praticamente constante ~0,7V se VRE aumentar, VRB obrigatóriamente tem que reduzir pois a tensão da bateria é fixa. Com essa diminuição de VRB, pela lei de OHM a corente Ib diminui, que por sua vez diminui Ic que diminui VRE compensando sua variação para mais. Este tipo de polarização fica o tempo todo compensando as variações deixando o circuito estável.

Mas uma vez que o circuito está estável ele está pronto para ser utilizado. Utilizar esta configuração como CHAVE é inviável pois perdemos tensão no resistor de emissor, portanto sua aplicação destina-se mais aos amplificadores. O circuito acima como está não faz nada senão consumir energia enquanto está ligado. Para que o circuito seja um amplificador de sinais é necessário injetar um sinal a ser amplificado e retirar o mesmo sinal já amplificado.

Se conectarmos uma fonte geradora de sinal diretamente no circuito, haverá um desvio de corrente do circuito para o gerador de sinal, retirando o transistor do que chamamos ponto de trabalho ou ponto Q (quiescente). O circuito acima só se tornará um amplificador se colocarmos um capacitor na entrada e outro na saída. O capacitor de entrada Ci impede o desvio das correntes de polarização e permite a entrada de sinal no circuito. O mesmo se aplica ao capacitor de saída Co. Pois um capacitor se comporta como um circuito aberto em relação as correntes da bateria, mas se comporta como um curto-circuito para sinais alternados do gerador de sinal.

A esquerda um circuito que não faz nada além de consumir energia da bateria.

O circuito da direita é o mesmo da esquerda só que com os capacitores, gerador e carga, ele se tornou um amplificador de sinais.

Polarização com divisor de tensão na base:-

O circuito acima ainda apresenta um pequeno problema de estabilidade devido as caracteristicas internas dos transistores. Então o circuito abaixo é o mais confiável para estabilizar um ponto de trabalho Q.

Com a colocação de um divisor de tensão na Base do transistor, fixamos as tensões VRb1 e VRb2, pois trata-se de um divisor resistivo. Como VRb2 é praticamente constante e sendo:

Uma vez que VBE~0,7V constante a tensão sobre VRE será fixa, impedindo as variações de Ib pela temperatura e caracteristicas internas. Portanto o modelo mais confiável na fixação do ponto de trabalho Q.