Vamos falar sobre transistores agora transistor é um dispositivo semicondutor usado para amplificar
ou trocar sinais eletrônicos e potência elétrica é composto com o material semicondutor e tem ao menos
três terminais para conectar ao circuito externo uma corrente aplicada a um par de terminais do transistor
controla a corrente através de outro par de terminais.
Como a potência de saída pode ser maior que a de entrada um transistor pode amplificar um sinal.
Alguns transistores são encapsulados individualmente e podem também estar embutidos em circuitos integrados.
O termo transistor provém do inglês Transfer Resistor Resistor de transferência como ficou conhecido
por seus inventores o transistor é um amplificador de corrente uma vez que uma pequena corrente de base
pode ser multiplicada por um determinado fator de ganho chamado de beta gerar uma grande corrente entre
seus outros dois terminais o emissor e o coletor.
Esta figura mostra um tipo de transistor e o seu símbolo usado em esquemas sucessor da válvula.
O transistor tornou se o principal componente da eletrônica e um componente formado por cristais de
silício sendo 2n e 1 P ou 2 P em um n.
Ele deu origem aos chips que temos hoje nos computadores TVs rádios celulares etc.
Um processador por exemplo tem em seu interior vários milhões de microscópicos transistores como vantagem.
Podemos citar o tamanho reduzido e o pequeno consumo de energia.
A construção de um transistor envolve uma tecnologia altamente sofisticada unindo os materiais semicondutores
para formar as duas junções quando usadas duas partes do material tipo B e uma do material tipo N.
Temos um transistor tipo PNP e quando usadas duas partes do tipo n e uma do tipo P Temos um transistor
tipo n Pn De acordo com um transistor é levado em consideração o sentido da corrente através dos terminais
de coletor e emissor.
Os dois tipos têm propriedades básicas bem semelhantes diferindo apenas com relação ao sentido da corrente
em suas junções.
Observe nessas imagens dois símbolos do transistor o do tipo DNPM tem a seta voltada para fora a seta
que está em vermelho nesta imagem e o do tipo PNP tem a seta voltada para dentro.
As posições dos terminais base coletor e emissor variam muito nos transistores portanto é necessário
sempre consultar na tabela de dados de cada modelo para saber as posições aqui a título de exemplo mostramos
o que tem da esquerda para direita.
Básico coletor e emissor.
é aqui outro que tem Emissor Base e coletor nesta outra figura vemos vários modelos e suas variações
nas posições dos terminais.
Agora veremos um vídeo com uma animação mostrando mais detalhes técnicos sobre os transistores.
O transistor é um componente capaz de atuar como interruptor e também como amplificador tudo num pequeno
componente sem peças móveis.
Essas características o tornaram o principal componente da eletrônica sendo amplamente usado em todos
os aparelhos eletrônicos atuais.
Neste vídeo veremos como o transistor funciona internamente e também um pouco da sua história para entender
como ele funciona precisamos antes entender o diodo sobre o qual já falamos em algo anterior vamos apenas
rever resumidamente se tivermos um circuito fechado com uma lâmpada e uma fonte de energia a corrente
passa livremente.
Isso porque os elétrons se movem livremente sobre os átomos dos metais e quando estão conectados a fonte
de tensão são forçados a se mover adicionando ao circuito um diodo dependendo de sua posição.
A corrente pode fluir ou ser interrompida isto por conta da composição do diodo dentro do diodo existe
um material como o silício Mais especificamente dois tipos deste material.
Se olharmos a estrutura atômica do Silício vemos que cada átomo tem quatro elétrons de valência que
são compartilhados com outros quatro átomos de silício ao seu redor formando uma estrutura cristalina
com ligações covalentes.
Eles compartilham seus elétrons e portanto têm um total de oito elétrons de valência por átomo assemelhando
se aos gases nobres.
Os elementos mais estáveis conhecidos você não precisa gostar de química.
O importante é entender que hoje.
Elétrons por átomo é um número especial que mantém tudo firmemente em suas posições.
Desta forma se um novo elétron tenta passar pelo silício os elétrons que o compõe não podem se mover.
Mas isto pode ser alterado por meio do chamado doping ou dopagem em que impurezas são adicionadas ao
silício para alterar sua condutividade e transformá lo num semicondutor tipo n ou p.
Se adicionarmos impurezas com 5 elétrons de valência em vez de 4 teremos átomos com um total de 9 elétrons
e como o número mágico era 8 podemos dizer que um dos elétrons se tornará livre o que permite sua movimentação
quando conectar mos uma fonte de tensão.
Esta liga é chamada de semicondutor tipo n já que tem elétrons de sobra e como sabemos os elétrons são
cargas negativas por outro lado se optarmos com impurezas que têm 3 elétrons de valência teremos átomos
com sete elétrons de valência ou seja teremos lacunas pelas quais os elétrons podem se mover.
Neste caso teríamos um semicondutor tipo P.
Para simplificar a visualização diremos que cada lacuna corresponde a uma carga positiva conectando
estes dois semicondutores de cargas opostas.
Estes se atraíram bem na junção e ao aplicar uma tensão teremos dois resultados possíveis.
No primeiro caso com o polo positivo ligado ao semicondutor tipo n e o negativo ao semicondutor tipo
P as cargas tentarão se mover em direções opostas e a corrente não flui irá.
Isto é conhecido como polarização reversa ou inversa.
No segundo caso invertendo a polarização da fonte os elétrons livres irão saltar para o lado das lacunas
permitindo a passagem de corrente.
Embora haja um pequeno detalhe já que em estado de repouso os átomos são atraídos por sua carga elétrica
oposta é necessário que a tensão da fonte seja alta o suficiente para quebrar este vínculo e continuar
o movimento.
Essa tensão é conhecida como barreira de potencial e para o diodo de silício corresponde a 0,7 Volts
enquanto para o germânio por exemplo a tensão é de 0,3 Volts.
Visto este resumo de como funciona um diodo passamos a abordar o transistor já que basicamente o transistor
é como se fosse a fusão de dois diodos com algumas restrições que veremos a seguir.
Se o nosso diodo adicionarmos uma seção de semicondutor tipo n no início reduzimos a espessura do semicondutor
tipo p teremos a estrutura básica de um transistor.
Como você pode ver se ignorar a parte da direita o que sobra é um diodo e se ignorar mos a parte da
esquerda teremos outro diodo só que invertido.
Isto significa que seja qual for a polaridade da fonte de tensão aplicada a ele a corrente não poderá
passar e ele atuará como um interruptor aberto.
Se quisermos que a corrente passe por ele podemos adicionar uma pequena diferença de tensão no semicondutor
tipo P.
Desta forma a seção à direita atuará como um de ouro diretamente polarizado deixando a corrente passar
e iniciando o movimento dos elétrons no semicondutor tipo P e os elétrons do semicondutor tipo n à Esquerda
aproveitaram a oportunidade e também começam a mover se.
Isto só ocorre porque o semicondutor tipo P é extremamente fino o que não ocorre com dois diodos interligados.
Esta é a diferença principal.
Este comportamento é especialmente útil se a tensão entre conector esquerdo e o direito for maior que
a tensão entre o conector inferior e o da direita.
Isto significa que se aplicarmos um sinal de pequena tensão obtemos um sinal com tensão mais alta.
Por esta razão dizemos que o transistor pode atuar como amplificador de sinal mas também como interruptor
uma vez que pode impedir a passagem da corrente.
O transistor que acabamos de ver é conhecido como o transistor bipolar de junção n Pn.
Vamos falar agora sobre seus terminais o terminal da esquerda é chamado de coletor e o da direita emissor
e entre eles há uma boa diferença de potencial.
O terminal do semicondutor tipo p é chamado de base este ao receber um sinal de baixa tensão.
Pode controlar se a corrente pode ser transmitida entre coletor e emissor e também em que quantidade.
Uma forma de entender o transistor e comparando com uma torneira onde o tubo é o coletor a base é o
registro da torneira e o emissor e a saída de água.
Se pensarmos que um transistor é simplesmente uma chave ou um amplificador de sinal pode parecer trivial
mas se pensarmos que para replicar suas funções precisaríamos de um circuito como este com um potencial
homem e uma chave mecânica.
Percebemos os seus benefícios tais como não possuem peças móveis tem milhões de ciclos de uso sem desgaste
mecânico tem alta resistência contra vibrações ou choques.
Eles são pequenos portanto podemos incorporar muitos deles em um pequeno espaço.
Não exigem muito material para fabricação e têm uma velocidade de reação muito alta o que permite sua
utilização em circuitos de alta frequência e baixa tensão.
Esta foto é dos três cientistas que desenvolveram o transístor e ganharam com isso o prêmio Nobel de
Física em 1956.
Voltando ao estudo das junções NP n dependendo das tensões aplicadas aos seus terminais teremos quatro
possíveis regiões ou estados operacionais.
Vamos usar um modelo hidráulico para a compreensão.
No primeiro caso a região de corte onde a tensão de base é menor que a dos outros dois terminais.
Portanto a passagem de corrente entre coletor e emissor não será iniciada.
é o mesmo que uma válvula fechada.
No segundo caso estaremos na região direta e ativa e aumentaremos gradativamente a tensão de base.
Isto aumenta a corrente de coletor e emissor em proporção direta.
Aqui a corrente de coletor será igual à corrente de base multiplicada por um fator conhecido como ganho
ou beta que é informada pelo fabricante de cada modelo de transistor.
No terceiro caso a tensão de base alta demais e deixa passar toda a corrente de coletor para emissor
se comportando como um simples condutor.
Neste caso não há amplificação.
No quarto caso temos a região ativa reversa que atua igual a região ativa direta mas transmitindo a
corrente na direção oposta.
Isto ocorre porque o transistor pode ser usado em ambas as direções.
Por que então colocamos os nomes de coletor emissor porque embora eles sejam semicondutores do tipo
N a quantidade de dopagem aplicada a eles e a área de contato com o semicondutor tipo P são diferentes.
Por isso numa das direções o ganho será maior que na outra.
A tensão na base geralmente é limitada por um resistor ligado em série pois para entrar na região ativa
só precisam de 0,7 volts.
Este que estudamos é um transistor tipo N PN.
Como sabemos existe também o PNP que tem os semicondutores invertidos e portanto atuam de forma ligeiramente
diferente.
Na próxima aula vamos ver alguns dos tipos de transístores existentes no mercado.