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Como polarizar o transistor BJT? (Parte 1)

A polarização é importante para projetar circuitos com transistores. Neste post, será mostrado como polarizar o transistor BJT no modo CC.

Modos de operação

Conforme já expliquei no post sobre o funcionamento do transistor BJT, existem três modos de operação, clique no botão abaixo para ler o post.

Transistor BJTClique aqui

Para polarizar o transistor BJT, pode-se usar o modelo do par de diodos, conforme mostrado abaixo. O da esquerda é o NPN e o da direita é o PNP.

No modo de operação em corte, as junções base-coletor (BC) e base-emissor (BE) devem estar na polarização reversa. A tensão do emissor (V_E) deve ser maior que a tensão da base (V_B). E esta deve ser menor que a tensão do coletor (V_C). Quando o transistor for PNP, a tensão na base deve ser maior que as tensões do coletor e emissor.

NPN: V_C>V_B e V_E>V_B

PNP: V_B>V_C e V_B>V_E

No modo de saturação, as junções base-coletor (BC) e base-emissor (BE) devem estar na polarização direta. Portanto, a tensão na base (V_B) é maior que as tensões no coletor (V_C) e no emissor (V_E). No PNP, V_B deve ser menor que V_C e V_E.

NPN: V_B>V_C e V_B>V_E

PNP: V_C>V_B e V_E>V_B

No modo ativo, a junção base-coletor deve estar na polarização reversa, enquanto a junção base-emissor deve está diretamente polarizada. Portanto, a tensão do coletor (V_C) deve ser maior que a tensão na base (V_B), este por sua vez deve ser maior que a tensão no emissor (V_E). Enquanto no PNP, V_E deve ser maior que V_B, que precisa ser maior que V_C.

NPN: V_C>V_B>V_E

PNP: V_E>V_B>V_C

Polarização CC

Vamos polarizar o transistor BJT para fazer projetos de circuito. Este é o projeto de um inversor com um NPN. A saída deve ter nível digital inverso da entrada.

Temos que calcular os resistores Rc e Rb. Primeiro vamos olhar no datasheet do BC548B, pode ser encontrado aqui, para ver o ganho de corrente (h_{FE}) e a corrente do coletor quando fica em saturação I_{C(SAT)}.

Considerando h_{FE} como 200 e I_{C(SAT)} como 10 mA. Se desejar, pode escolher os valores de 450 e 100 mA respectivamente. Calculando Rc, considerando Vce_{(sat)} como 0,25 V.

R_C=\frac{Vcc-Vce_{(sat)}}{I_{C(max)}}

R_C=\frac{5-0,25}{10m}

R_C=475 \Omega

Temos que escolher valores comerciais para montar o circuito. Portanto, o valor de Rc é 470Ω. Calculando a corrente na base I_B.

I_B=\frac{I_{C(sat)}}{h_{fe}}

I_B=\frac{10m}{200}

I_B=0,5\cdot 10^{-4} A

Descobrindo o valor de Rb.

R_B=\frac{V_{in}-V_{BE}}{I_B}

R_B=\frac{5-0,7}{5\cdot 10^{-5}}

R_B=86 k\Omega

Vamos usar o valor comercial de 82 kΩ. Os sinais de entrada e saída devem estar conforme mostra a figura abaixo. O azul em cima é a entrada e o amarelo é a saída.

Vamos projetar um inversor PNP. No datasheet do BC558, pode-se encontrar o h_{FE} como 110 e I_{C(SAT)} como -10 mA.

Usando as mesmas equações do exemplo anterior, os valores comerciais de Rc e Rb são respectivamente 470 Ω e 4,7 kΩ. A entrada e saída devem ser iguais do exemplo anterior.

Na próxima parte, mostrarei alguns exemplos de projetos aplicando polarização CC.

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