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.