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.
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.
