Eletrônica de potência - BJT
Um Transistor de Junção Bipolar (BJT) é um transistor cuja operação depende do contato feito por dois semicondutores. Ele pode atuar como uma chave, amplificador ou oscilador. É conhecido como transistor bipolar, pois seu funcionamento requer dois tipos de portadores de carga (orifícios e elétrons). Os buracos constituem os portadores de carga dominantes nos semicondutores do tipo P, enquanto os elétrons são os principais portadores de carga nos semicondutores do tipo N.
Símbolos de um BJT
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/power_electronics/images/bjt_symbol.jpg)
Estrutura de um BJT
Um BJT tem duas junções PN conectadas costas com costas e compartilhando uma região B comum (base). Isso garante que os contatos sejam feitos em todas as regiões que são base, coletor e emissor. A estrutura de um transistor bipolar PNP é mostrada abaixo.
![](https://post.nghiatu.com/assets/tutorial/power_electronics/images/bjt_structure.jpg)
O BJT mostrado acima consiste em dois diodos conectados costas com costas, resultando no esgotamento das regiões chamadas quase neutras. A largura do quase neutro do emissor, base e coletor são indicados acima como W E ', W B ' e W C '. Eles são obtidos da seguinte forma -
$$ W_ {E} ^ {'} = W_ {E} -X_ {n, BE} $$ $$ W_ {B} ^ {'} = W_ {B} -X_ {p, BE} -X_ {p , BC} $$ $$ W_ {C} ^ {'} = W_ {C} -X_ {n, BC} $$Os sinais convencionais das correntes para o emissor, base e coletor são denotados por I E , I B e I C respectivamente. Portanto, o coletor e a corrente de base são positivos quando uma corrente positiva encontra o coletor ou o contato de base. Além disso, a corrente do emissor é positiva quando a corrente sai do contato do emissor. Portanto,
$$ I_ {E} = I_ {B} + I_ {C} $$Quando uma voltagem positiva é aplicada ao contato da base em relação ao coletor e ao emissor, a voltagem do coletor da base, bem como a voltagem do emissor da base, torna-se positiva.
Para simplificar, V CE é considerado zero.
A difusão de elétrons ocorre do emissor para a base, enquanto a difusão dos buracos se origina da base para o emissor. Uma vez que os elétrons alcançam a região esgotada do coletor de base, eles são varridos através da região por um campo elétrico. Esses elétrons formam a corrente do coletor.
Quando um BJT é polarizado no modo ativo direto, a corrente total do emissor é obtida adicionando a corrente de difusão de elétrons ( I E, n ), a corrente de difusão de buraco ( I E, p ) e a corrente de base-emissor.
$$ I_ {E} = I_ {E, n} + I_ {E, p} + I_ {r, d} $$A corrente de coletor total é dada pela corrente de difusão de elétrons ( I E, n ), menos a corrente de recombinação de base ( I r, B ).
$$ I_ {C} = I_ {E, n} -I_ {r, B} $$A soma da corrente de base I B é obtida adicionando-se a corrente de difusão do orifício ( I E, p ), a corrente de recombinação de base ( I r, B ) e a corrente de recombinação do emissor de base da camada de depleção ( I r, d ).
$$ I_ {B} = I_ {E, p} + I_ {r, B} + I_ {r, d} $$Fator de Transporte
Isso é dado pela relação entre a corrente do coletor e a corrente do emissor.
$$ \ alpha = \ frac {I_ {C}} {I_ {E}} $$Aplicando a lei da corrente de Kirchhoff, verifica-se que a corrente de base é dada pela diferença entre a corrente do emissor e a corrente do coletor.
Ganho Atual
Isso é dado pela relação entre a corrente do coletor e a corrente de base.
$$ \ beta = \ frac {I_ {C}} {I_ {B}} = \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$O acima explica como um BJT pode produzir amplificação de corrente. O fator de transporte (α) aproxima-se de um se a corrente do coletor for quase equivalente à corrente do emissor. O ganho atual (β) torna-se assim maior que um.
Para uma análise posterior, o fator de transporte (α) é reescrito como um produto da eficiência do emissor (γ E ), o fator de transporte de base (α T ) e o fator de recombinação da camada de depleção (δ r ). É reescrito da seguinte forma -
$$ \ alpha = \ gamma _ {E} \ times \ alpha _ {T} \ times \ delta _ {r} $$A seguir está um resumo da eficiência do emissor discutida, fator de transporte de base e fator de recombinação da camada de depleção.