Fenômenos Térmicos Em Transformadores De Potência.

O TRANSISTOR COMO CHAVE ELETRÔNICA - Página 1 de 2

OBJETIVOS: Analisar o comportamento de um transistor no corte e na

saturação

INTRODUÇÃO TEÓRICA

I - Transistor como chave eletrônica:

Um transistor pode operar como chave eletrônica, bastando para tal

polarizá-lo de forma conveniente: corte ou saturação.

Quando um transistor está saturado opera como um curto (chave fechada)

entre o coletor e o emissor de forma que VCE  0V e quando está no corte,

opera como um circuito aberto (chave aberta) entre o coletor e o emissor, de

forma que VCE  VCC.

No ponto de saturação (chave fechada) a corrente de base é alta (IB SAT) e

no ponto de corte (chave aberta) a corrente de base é zero.

Veja na figura a seguir um transistor operando como chave eletrônica e

sua respectiva reta de carga.

Para obter o extremo superior da reta de carga (corrente IC) devemos

supor um curto entre coletor e emissor (VCE = 0), de forma que toda a tensão

de alimentação se fixe no resistor de coletor.

Teremos então: IC = VCC / RC

Para obter o extremo inferior da reta de carga, devemos supor os

terminais de coletor e emissor abertos.

Teremos então: VCE = VCC

Fica então caracterizado que o transistor opera apenas em um dos

extremos da reta de carga: corte ou saturação.

Podemos então, tomando como exemplo o circuito mostrado

anteriormente, calcular a corrente de base e a corrente de coletor.

Aplicando LKT para calcular a corrente de base, temos:

IBRB +VBE - VBB = 0 onde:

OBS: VBE típica é da ordem de 0,7V

Supondo VBB = 4V e RB = 680k, a corrente de base (IB) será:

IB = (4V - 0,7V) / 680k = 4,85A

Para calcular a corrente de coletor podemos aplicar LKT na malha VCC, VRC

e VCE, onde teremos: VCC - VRC - VCE = 0

VRC = VCC - VCE

IC = VRC / RC ou IC = (VCC - VRC) / RC

No chaveamento eletrônico com transistores, devemos levar em conta

dois tipos de saturação: fraca e forte.

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Na saturação fraca, a corrente de base é suficiente para levar o transistor

à saturação. Tal procedimento porém não é aconselhável visto que pode haver

uma variação de CC

e na própria corrente de base de saturação (IB SAT).

Utiliza-se normalmente a saturação forte, que assegura a condição de

saturação para todos os valores de CC. Uma regra prática é considerar a

corrente de base como 1/10 da corrente de saturação de coletor.

Desta forma, supondo que IC SAT = 12mA, então será fixada uma corrente

de base de 1,2mA (relação 10:1).

Tomemos como exemplo o circuito abaixo, onde verificaremos se o mesmo

está operando como chave eletrônica.

a) Considerando uma tensão de base igual a zero (chave no ponto B), a

corrente de base será igual a zero (condição de corte) e a corrente de coletor

será igual a zero.

Nestas condições o transistor operará como uma chave aberta e a tensão

no resistor de coletor será zero, pois VRC = RCIC; logo, a tensão entre coletor e

emissor será igual a 12V pois VCE = VCC - VRC.

Quando a tensão de base for 6V, a corrente de base ficará:

IB = (VBB - VBE) / RB = ( 6 - 0,7) / 5.600 = 0,964mA

b) Imaginemos um curto entre o coletor e emissor (chave na posição A).

Neste caso, a tensão entre coletor e emissor assume idealmente 0V e a corrente

de saturação do coletor pode ser assim calculada:

VRC = VCC - VCE = 12 - 0 = 12V

IC SAT = VRC / RC = 12 / 1.200 = 10mA

Comparando a corrente de base com a corrente de coletor, verifica-se que

esta última é cerca de 10 vezes maior do que a corrente de base, o que

assegura a saturação para uma vasta gama de CC.

Referência: http://www.ezuim.com/downloads.html