Laboratorio M1K Analog Devices: Transistores

Laboratório: Introdução aos Transistores

Este laboratório foi baseado no material disponibilizado pela Analog Devices, fabricante do módulo educacional M1K Analog Devices:

Objetivos

Conhecer o princípio de funcionamento de um transistor de junção bipolar, observando a corrente do coletor (Ic) versus a tensão do coletor ao emissor (Vce), para diferentes valores da corrente de base (Ib). Calcular o ganho (Β) aproximado do transistor para os valores observados.

Equipamento e Materiais

• Modulo Analog Devices M1K e software Pixelpulse
• Componentes Eletrônicos:
  • Resistores: 200 KΩ
  • Transistor NPN 2N3904

Procedimentos Práticos

1. Usando a matriz de contatos e fios, monte o circuito com o transistor 2N3904, como ilustrado na figura:
2. Selecione o canal A do módulo Analog Devices M1K para Gerar Tensão/Medir Corrente e o canal B para Medir Voltagem.
3. Configure o canal A para gerar uma onda triangular variando entre 0 V e 5.0 V e frequência de 20 Hz.
4. Habilite X-Y plots.
5. Ajuste a escala do eixo Y do gráfico X-Y para medir corrente na faixa de 0.000 A até 0.009 A (9 mA), usando o botão direito do mouse.
6. Ajuste a escala da forma de onda da voltagem em torno de 0,7 V, de forma que pequenas variações possam ser observadas com boa resolução no canal B.
7. Observe a característica Ic versus Vce do transistor com um resistor de 200 KΩ na base do circuito.
8. Observe a corrente Ic ao longo do tempo no canal A e note as amplas regiões onde a corrente é relativamente constante com a variação de Vce, quando o transistor está operando na região ativa, e os mergulhos quando o transistor está operando na região de saturação.
9. Meça a corrente na região onde ela permanece constante.
10. Observe que a tensão base-emissor, Vbe, é aproximadamente 0,7 V na região ativa e mergulha quando o transistor está operando na região de saturação.
11. A corrente Ib pode ser determinada a partir da voltagem sobre Rb, que é 2,5 V menos a tensão Vbe, ou seja aproximadamente 1,8 V. Aplicando a Lei de Ohm, obtemos Ib ≈ (1,8 V)/(200 KΩ) ≈ 9 μA.
12. Calcule o ganho do transistor Β = Ic / Ib.
13. Acrescente outro resistor de 200 KΩ em paralelo ao resistor de Rb e refaça as observações. Como ficou a corrente Ic na região ativa?
14. Acrescente mais um resistor de 200 KΩ em paralelo ao resistor de Rb e refaça as observações.

Análise dos dados

Considerando Rb = 200 KΩ:

• Ic = 4 mA na região ativa
• Vbe = 0,7 V na região ativa
• Ib ≈ 9 μA
• Β = Ic / Ib = 444

Considerando Rb = 100 KΩ (dois resistores de 200 KΩ em paralelo):

• Ic = 8 mA na região ativa
• Vbe = 0,71 V na região ativa

Fundamentos sobre Transistores

• Transistores

Observações e Conclusões

• O transistor bipolar funciona como um amplificador de corrente com ganho definido por Β.
• Para um ganho alto (Β > 100) podemos ignorar a corrente de base (Ib ≈ 0) e dizer que a corrente do emissor é igual a corrente do coletor (Ie ≈ Ic).
• Na região ativa a tensão base emissor é aproximadamente 0,7 V.
• O transistor bipolar, na região ativa, produz uma corrente de coletor (Ic) constante independente do valor da tensão coletor emissor (Vce).

Referências

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Evandro.cantu (discussão) 09h49min de 7 de julho de 2020 (-03)

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