Rel 6pronto

ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DOM BOSCO Faculdades de Engenharia de Resende Curso de Engenharia Elérica co! "n#ase e! Eler$nica

RELATÓRIO DE ELETRÔNICA I

VERIFICAÇÃO DA VARIAÇÃO DOS PARÂMETROS V BE E hFE DO TRANSISTOR  COM A TEMPERATURA. TRANSISTOR COMO CHAVE E FONTE DE CORRENTE.

BIANCA A%E&EDO SAL'ADO

()*+,,-.

LUI% FERNANDO RIBAS MON/EIRO

(.*+,,**

LUI% 'UIL0ERME RODRI'UES

()*+,,11

RESENDE *,(-

BIANCA A%E&EDO SAL'ADO

()*+,,-.

LUI% FERNANDO RIBAS MON/EIRO

(.*+,,**

LUI% 'UIL0ERME RODRI'UES

()*+,,11

EXPERIÊNCIA 06

VERIFICAÇÃO DA VARIAÇÃO DOS PARÂMETROS V BE E hFE DO TRANSISTOR  COM A TEMPERATURA. TRANSISTOR COMO CHAVE E FONTE DE CORRENTE.

Rela2rio a3resenado 4 Associa56o Educacional Do! Bosco7 Faculdade de Engenharia de Resende7 co!o ele!eno de a8alia56o 3arcial da disci3lina Eler$nica I7 no .9 ano do curso de Engenharia Elérica:Eler$nica;

Orienador ?ro#essora Bruna /a8ares;

RESENDE ,- de Agoso de *,(-

RESUMO ; Co! o 3assar dos anos7 a ind@sria dos dis3osii8os se!iconduores #oi crescendo e desen8ol8endo co!3onenes e circuios cada 8e !ais co!3leos7 a ase de diodos; E! ()17 na Bell /ele#one7 u! gru3o de 3esuisadores7 liderados 3or ShocleG7 a3resenou u! dis3osii8o #or!ado 3or r"s ca!adas de !aerial se!iconduor co! i3os alernados7 ou seHa7 u! dis3osii8o co! duas Hun5es; O dis3osii8o receeu o no!e de ransisor; Nese rela2rio #alare!os sore a in#lu"ncia da e!3eraura nos 3arJ!eros do ransisor; ?oderia se 3ensar ue o 3role!a de e!3eraura é #acil!ene conornK8el7 asando reirar o a3arelho ue conenha se!iconduores da regi6o ue se e! u!a e!3eraura di#erene da sua e!3eraura de o3era56o; ?oré! n6o é 6o #Kcil uano 3arece7 3ois 3ode!os usar co!o ee!3lo a Nasa ao en8iar u! ro$ 3ara o es3a5o co!o ela conrolaria a e!3eraura sore o !es!o haHa 8isa ue a e!3eraura da erra e do es3a5o s6o di#erenes7 ou seHa7 odos os 3arJ!eros de8e! ser esados ainda na #ase de 3roHeo 3ara ue n6o haHa 3role!as uando o 3roduo HK esi8er sendo uiliado na ai8idade #i!; ?ala8ras cha8es> se!iconduores7 diodos7 ransisorres

SUMÁRIO (; IN/RODUÇÃO;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;) *; OBE/I&OS 'ERAIS;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;) .; FUNDAMEN/AÇÃO /ERICA;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;) .;(; ?ARME/ROS DOS /RANSIS/ORES;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;) ); MA/ERIAIS U/ILI%ADOS;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;-; ME/ODOLO'IA RESUL/ADOS;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; -;(; &ERIFICAÇÃO DA &ARIAÇÃO DOS ?ARME/ROS & BE E hFE DO /RANSIS/OR  COM A /EM?ERA/URA;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; -;*; /RANSIS/OR FUNCIONANDO COMO C0A&E;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; -;.; /RANSIS/OR COMO FON/E DE CORREN/E;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;(, ; CONCLUSÃO;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;(* REFERPNCIAS;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;(*

4

. INTRODUÇÃO Co! o 3assar dos anos7 a ind@sria dos dis3osii8os se!iconduores #oi crescendo e desen8ol8endo co!3onenes e circuios cada 8e !ais co!3leos7 a ase de diodos; E! ()17 na Bell /ele#one7 u! gru3o de 3esuisadores7 liderados 3or ShocleG7 a3resenou u! dis3osii8o #or!ado 3or r"s ca!adas de !aerial se!iconduor co! i3os alernados7 ou seHa7 u! dis3osii8o co! duas Hun5es; O dis3osii8o receeu o no!e de ransisor; O i!3aco do ransisor7 na eler$nica7 #oi grande7 HK ue a sua ca3acidade de a!3li#icar sinais eléricos  3er!iiu ue e! 3ouco e!3o ese dis3osii8o7 !uio !enor e consu!indo !uio !enos energia7 susiuQsse as 8Kl8ulas na !aioria das a3lica5es eler$nicas; O ransisor conriuiu  3ara odas as in8en5es relacionadas7 co!o os circuios inegrados7 co!3onenes o3o  eler$nicos e !icro3rocessadores; ?raica!ene odos os eui3a!enos eler$nicos 3roHeados hoHe e! dia usa! co!3onenes se!iconduores;  Nese rela2rio #alare!os sore a in#lu"ncia da e!3eraura nos 3arJ!eros 7 & e e Ico do ransisor e a!é! sore sua uilia56o co!o cha8e ou #one de correne;

!. OB"ETIVOS #ERAIS

•

&eri#ica56o da 8aria56o dos 3arJ!eros & BE e hFE do ransisor co! a e!3erauraT Mosrar a uilia56o7 3rinci3io de #unciona!enos7 e !osrar alguns #aos dos ransisores

•

#uncionando co!o cha8e e co!o #one de correneT Analisar a 3o"ncia dissi3ada nos ransisores #uncionando co!o cha8e e co!o #one de

•

correne;

$. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .;(; ?ARME/ROS DOS /RANSIS/ORES ?oderia se 3ensar ue o 3role!a de e!3eraura é #acil!ene conornK8el7 asando reirar o a3arelho ue conenha se!iconduores da regi6o ue se e! u!a e!3eraura di#erene da sua e!3eraura de o3era56o;  8iK8el #aer iso7 3or ee!3lo7 e! u!a sider@rgica; U! a3arelho de !edi56o de e!3eraura eler$nico 3ode #icar a deenas de !eros de disJncia de u! alo#orno ue o3era a alas e!3erauras so!ene receendo os

5

sinais de u! sensor7 se! ue a ala e!3eraura do alo#orno o a#ee; Mas hK siua5es ue iso se orna in8iK8el; A NASA n6o e! co!o !andar u! ro$ 3ara Mare7 onde a e!3eraura é !ais aia ue na /erra7 e deiar os se!iconduores ue #ae! 3are de seu circuio eler$nico aui na erra; Ouro ee!3lo s6o ro$s ue s6o usados e! 3er#ura56o su!arina> a e!3eraura a uil$!eros de disJncia da su3er#Qcie é !uio aia; Neses dois casos ciados aci!a7 a 8aria56o de e!3eraura de8e ser le8ada e! cona nos cKlculos do  3roHeo 3ara ue os dis3osii8os ue conenha! se!iconduores #uncione! nor!al!ene; Os dois ee!3los ciados aci!a s6o casos ere!os7 !as a in#lu"ncia da e!3eraura no co!3ora!eno dos se!iconduores a#ea o diaadia das 3essoas; A3arelhos eler$nicos o3era! de #or!a al ue a !udan5a de !ilési!os de volts e! u! de seus !ilhares de ransisores !uda co!3lea!ene o #unciona!eno do !es!o; Desa #or!a7 u! celular  3roduido 3ara #uncionar e! u! 3aQs n2rdico co!o a FinlJndia n6o #uncionarK e! 3aQses ro3icais co!o o Brasil; Enre eses 3aQses oser8ase u!a 8aria56o de e!3eraura !édia 30°C  o ue

ocasionaria u!a 8aria56o de ens6o de 60mV 7 u!a 8aria56o de ens6o desa

!agniude co!3ro!eeria gra8e!ene o #unciona!eno do a3arelho; Ese #ao #a co! ue as e!3resas n6o a3enas ada3e! seus a3arelhos ao cli!a e! ue o !es!o serK uiliado7 co!o a!é! no caso de a3arelhos de ala 3recis6o 3rodua! eses a3arelhos na regi6o e! ue o !es!o serK uiliado; ?ara ue esses 3role!as ciados aci!a n6o 8enha! aconecer e! u! 3roHeo7 de8ese esudar o co!3ora!eno do co!3onene e! di8ersas #aias de e!3eraura e oser8ar co!o o !es!o se co!3ora de#inindo u!a !elhor regi6o de o3era56o; A esailidade de u! sise!a e a !edida da sensiilidade de u! circuio a 8aria56o dos seus 3arJ!eros; E! ualuer a!3li#icador ue e!3regue o ransisor7 a correne de coleor é sensQ8el a cada u! dos seguines 3arJ!eros>   au!ena co! o au!eno da e!3eraura;  &BE di!inui cerca de +7-!& 3or grau Celsius <9C= de au!eno de e!3eraura;  ICO  Dora de 8alor 3ara cada (, 9C de au!eno de e!3eraura;

%. MATERIAIS UTILI&ADOS • •  •

Caos anana HacaréT ,( Protoboard; ,( MulQ!eroT

6

• • • • • • • •

,( Fone de ali!ena56oT Resisor de 1KΩT Resisor de 470KΩT Resisor de 10KΩT Resisor de 220 ΩT Resisor de (, ΩT ,( LED7 /ransisor BC-)1;

'. METODOLO#IA RESULTADOS A e3eri"ncia no laora2rio #oi di8idida e! Ea3as> -;(; &ERIFICAÇÃO DA &ARIAÇÃO DOS ?ARME/ROS & BE E hFE DO /RANSIS/OR COM A /EM?ERA/URA; Esa ea3a e8e co!o oHei8o de #aer u!a oser8a56o ualiai8a do e#eio da e!3eraura sore alguns 3arJ!eros do ransisor uando ese esK e3oso a 8aria5es de e!3eraura; Foi !onado o circuio da #igura ( no  protoboard.

F()*+,  - C(+*(/ 12 P3,+(4,5 F(7,.

Mediuse e #ora! anoados os 8alores de & CE7 &BE e &R( na aela (; Regulouse a #one de ali!ena56o 3ara 10 V  de saQda e a correne li!iada e! 1,2 A; Ali!enouse a resis"ncia de 10 Ω co! (, &; A8iso> N6o segura!os direa!ene sore a resis"ncia7 3ois o e#eio Houle causado7 3ode 3ro8ocar uei!aduras se e3oso a ualuer 3are do cor3o hu!ano; Colocouse u!a das ere!idades da resis"ncia e! 8ola do ransisor sore 8eri#ica56o
7

Fie!os circular o ar do inerior da resis"ncia na dire56o do ransisor e 3ara isso7 so3ra!os u! 3eueno #luo de ar 3ela oura ere!idade da resis"ncia; Mediuse no8a!ene os 8alores de & CE7 &BE e &R( e anoouse na aela (; T,823,  - V,3+29 12 M21(5 19 P,+:;2/+9 19 T+,<9(9/+29

P,+:;2/+9 &CE &BE &RI

V,3+29 ; /2;=2+,/*+,

V,3+29 ;  /+,<9(9/+

,;8(2!'?C@

,*2(1

6,27 V 0,7 V 11,32V

5,45 V   0,63V   11,30V  

Co! os 8alores indicados na aela (7 #oi 3ossQ8el calcular o h FE e! e!3eraura a!iene e auecido; ?ri!eiro #oi calculado a correne de Coleor I C7 uiliando a seguine eua56o de !alha>  I C 

=

V cc V CE −

 R2 E*,5  - C++2
Co! a eua56o (7 #oi 3ossQ8el calcular a correne de coleor> IC na e!3eraura a!iene>  I C 

=

V cc V CE −

 R2

=

12 6,27 −

1000

=

5,73 mA .

IC co! o ransisor auecido>  I C 

=

V cc V CE −

 R2

=

12 5,45 1000 −

=

6,55 mA .

De3ois #oi calculado a correne de ase I B7 uiliando a seguine eua56o de !alha>  I B=

V cc −V BE  R 1 E*,5 ! - C++2
Co! a eua56o *7 #oi 3ossQ8el calcular a correne de ase> IB na e!3eraura a!iene>  I B

V cc V BE −

=

 R 1

=

12 0,7 −

470 KΩ

=

24,04 µA .

8

IB co! o ransisor auecido>  I B

V cc V BE −

=

 R 1

=

12

−

0,683

470 KΩ

=

24,08 µA .

Saendo ue o h FE ou  é a ra6o enre a correne de coleor e correne de ase; Assi!> h FE  β =

=

 I C   I B E*,5 $ - hFE.

Co! a eua56o .7 #oi 3ossQ8el calcular o h FE> h FE  na e!3eraura a!iene> h FE= β =

 I C   5,73 mA = ≅ 238,35.  I B 24,04 µA

co! o ransisor auecido>

h FE

h FE  β =

=

 I C   I B

=

6,55 mA 24,08 µA

≅

272,01.

Co!3arando os 8alores calculados de h FE na e!3eraura a!iene e co! o ransisor auecido 3odese noar ue con#or!e a eoria o 8alor de h FE au!enou co! o au!eno de e!3eraura; Iso é>  Δ h FE= h FE − h FE f 

i

E*,5 % - V,+(,5 1 h FE.

Dessa #or!a7 a 8aria56o #oi>  Δ h FE h FE =

−

f 

h FE

i

=

272,01

−

238,35

=

33,66.

Uiliando a rela56o da 8aria56o do & BE #oi 3ossQ8el esi!ar a e!3eraura ue o ransisor #oi e3oso; Co!o &BE di!inui +7-!& 3or grau Celsius de au!eno de e!3eraura e!se a seguine rela56o> 7,5 mV  ⟹ 1 ° C 

 ΔV BE ⟹ Δ ° C  E*,5 ' - V,+(,5 1, T2;=2+,/*+,.

9

Uiliando a eua56o -> 7,5 mV  ⟹ 1 ° C 

(0,7 V − 0,683 V )  Δ ° C 

=

⟹

17 mV °C  7,5 mV 

=

 Δ ° C 

2,27 °C 

Logo7 a e!3eraura esi!ada ue o ransisor #oi su!eido é> *-V*7*+ W *+7*+ 9C; Analisando os resulados enconrados 3odese concluir ue a3esar deses ese sere! #eios co! aia 3recis6o e sere! ualiai8os7 eles es6o de acordo co! as in#or!a5es e2ricas 3resene no roeiro; -;*; /RANSIS/OR FUNCIONANDO COMO C0A&E Co! a 3laca CEB,* insalada7 !udouse o 3osiciona!eno das cha8es de !odo ue so!ene a cha8e C0) #iue na 3osi56o #echada
F()*+, ! - >,@ C(+*(/ ; /+,<9(9/+ ; h,2. >8@ P9(5 1,9 h,29 <, =3,, CEB-0!.

Fechouse e ariuse sucessi8a!ene a cha8e C0(; O  !"# acendeu e a3agou de8ido a  3olaria56o do XdiodoY asee!issor7 ara8és de  $( e a cha8e C%(7 ue le8a o ransisor 3ara

10

core e saura56o7 3ro8ocando o cha8ea!eno eler$nico do coleor; Mediu e anoouse na aela * os 8alores de & CE 3ara as duas condi5es de C0(; T,823, ! - VCE =,+, ,9 <1(529 12 h,2.

Ch,2 ,82+/, &CE W (,7--&
Ch,2 2h,1, &CE W .17( !&
Co! o uso da eua56o  calculouse a correne de coleor e a 3oencia no ransisor  3ara as duas siua5es de C0(;

 I C =

12 −(V CE + V  LED )

 R2

E*,5 6 - C++2
Os resulados s6o enconrados na aela .; T,823, $ - C++2
Ch,2 ,82+/, Ic !ed W ,A ?d W ,Z

Ch,2 2h,1, Ic !ed W ((7,- !& ?d W ,Z

-;.; /RANSIS/OR COMO FON/E DE CORREN/E O circuio do ransisor na con#igura56o #one de correne esK esue!aiado na #igura .;

Sugeriuse a

F()*+, $ - C(+*(/ ; /+,<9(9/+ ; 
con#igura56o;

11

Mediuse a ens6o VC" do circuio> V CE  = 4,53V 

Mediuse a correne do coleor do ransisor>  I C   = 19,32mV 

(); Calculouse a 3o"ncia dissi3ada 3elo ransisor do circuio e co!3arouse co! a  3o"ncia dissi3ada 3elo ransisor do circuio da Figura *;  P & V C"  ' ( C   P & 4,53 ' 1),32m  P = 87,52mW 

?odese noar ue a 3o"ncia dissi3ada 3elo ransisor na con#igura56o co!o cha8e é nula7 3ois7 ele aua na regi6o de core e saura56o; E 3or de#ini56o o ransisor uando o3era nesas regies n6o dissi3a 3o"ncia; A dissi3a56o de 3o"ncia na Hun56o asee!issor é !uio 3euena e! rela56o a dissi3a56o na Hun56o coleorase; ?or esa ra6o7 considerase co!o 3o"ncia dissi3ada no ransisor a3enas a 3o"ncia de coleor; [uando uiliados co!o cha8e7 co! u!a correne ou ens6o ue garana a 3lena condu56o dissi3a! 3ouca 3o"ncia7 3ois a ueda de ens6o enre seus er!inais é 3euena; Ainda assi!7 3ara correnes !uio alas7 3ode ser necessKrio o uso de u! dissi3ador 3ara garanir o o! #unciona!eno do co!3onene; Co! a e3eri"ncia 3odese noar ue 3ara es3eci#icar o ransisor a ser uiliado e! u! 3roHeo 3ri!eiro e! ue de#inir e! ual a #un56o do ransisor no 3roHeo7 3ara assi! saer ual regi6o de aua56o do co!3onene; A 3arir desas in#or!a5es de8ese saer uais s6o os 3arJ!eros !ais i!3oranes a sere! considerados e! cada a3lica56o; Assi! co!o #oi 8iso nese rela2rio 3ara as a3lica5es de cha8e e #one de correne; O ransisor #uncionando co!o cha8e é o !odo !ais si!3les de uilia56o dese dis3osii8o se!iconduor7 co!3arado co! odas as ouras a3lica5es; Nese !odo ele o3era nas regies de Core e Saura56o; [uando corado7 o ransisor #unciona co!o u! conao aero enre os er!inais de coleor e e!issor7 uando saurado #unciona co!o u! conao #echado; ?ara garanir ue o ransisor #uncione correa!ene co!o cha8e 3ara ualuer  #C <%*" =7 de8e se usar u!a saura56o #ore7 iso e7 o circuio de8e esar 3roHeado 3ara ue a correne de ase seHa de 3elo !enos (,\ da correne de coleor; O ransisor co!o #one de correne e oura #or!a Ksica de uso dese co!3onene; Nese !odo de o3era56o7 a resis"ncia

12

de ase é o!iida e ao er!inal de ase e conecada direa!ene u!a #one de ens6o; ?ara aHusar a correne de coleor e colocada u!a resis"ncia no e!issor; Esa resis"ncia a!arra o e!issor a ase co! a ueda de ens6o V  +"  #ia7 #iando o 8alor da correne ara8és da carga colocada enre o er!inal de coleor e a #one de ali!ena56o;

6. CONCLUSÃO Ao #inal desses 3rocedi!enos consegui!os asor8er di8ersas in#or!a5es de grande i!3orJncia 3ara o 3laneHa!eno de u! 3roHeo no ual seHa usado ransisores7 3ois co! os e3eri!enos consegui!os 8isualiar a in#lu"ncia da e!3eraura sore os 3rinci3ais  3arJ!eros do ransisor co!o seu 7 & e 7 Ico
REFERÊNCIAS •

BO]LES/AD e NAS0ELS^]7 Roer L; e Louis;  D(9=9(/(9 E32/+<(9 2 /2+(, 19

(+*(/97 1 ed; S6o ?aulo> ?earson7 *,,);