Transistor

Como funciona o Transistor?

Basicamente o transistor funciona baseado no controle do fluxo da corrente por meio de um canal, variando a intensidade de uma corrente muito menor que está fluindo através de um segundo canal.

Quando funciona na forma de amplificador, ele absorve uma corrente reduzida em uma ponta (corrente na entrada) e produz uma corrente elétrica muito maior na outra (a de saída). Em outras palavras, é um tipo de reforço atual.

Essa funcionalidade é muito útil em coisas como aparelhos auditivos, uma das primeiras coisas para as quais as pessoas usaram transistores. Um aparelho auditivo possui um pequeno microfone que capta sons do mundo ao seu redor e os transforma em correntes elétricas flutuantes. Eles são alimentados em um transistor que os aumenta e alimenta um minúsculo alto-falante, então você ouve uma versão muito mais alta dos sons ao seu redor.

Os transistores também são utilizados para funcionamento como interruptores. Uma minúscula corrente elétrica fluindo por uma parte do transistor pode fazer uma corrente muito maior fluir por outra parte. Em outras palavras, corrente menor liga a maior.

É basicamente assim que todos os chips de computador funcionam. Por exemplo, um chip de memória contém centenas de milhões ou até bilhões de transistores, onde cada um dos quais pode ser desligado ou ligando de forma individual.

Como cada transistor pode estar em dois estados distintos, ele pode armazenar dois números diferentes, zero e um. Com bilhões de transistores, um chip pode armazenar bilhões de zeros e uns e quase tantos números e letras comuns (ou caracteres, como os chamamos).

Quais são as partes do Transistor?

Um transistor típico é composto de três camadas de materiais semicondutores ou, mais especificamente, terminais que ajudam a fazer uma conexão com um circuito externo e transportar a corrente.

Pinos do Transistor

Quando uma tensão ou corrente é aplicada a qualquer par dos terminais, ele se torna capaz de controlar a corrente por meio do outro par de terminais. Existem três terminais: o base que é utilizado para ativar o transistor, o coletor que é o terminal positivo e o emissor que o terminal negativo.

Tipos Principais de Transistores

Baseado na forma como são utilizados no desenvolvimento de circuitos, existem principalmente dois tipos: o transistor de junção bipolar BJT (que veremos de forma aprofundada na sequência) e o transistor de efeito de campo FET (que será analisado posteriormente).

Transistor de junção bipolar (BJT)

Os três terminais do transistor BJT são base, emissor e coletor. Uma corrente reduzida fluindo entre a base e o emissor pode controlar um fluxo maior de corrente entre o coletor e o terminal emissor. Vale destacar ainda que existem dois tipos de BJT. Esses incluem:

• • Transistor PNP: É uma espécie de BJT onde um material do tipo n é introduzido ou colocado entre dois materiais do tipo p. Nessa configuração, o dispositivo controlará o fluxo de corrente. O transistor PNP consiste em 2 diodos de cristal que são conectados em série. O lado direito e o lado esquerdo dos diodos são conhecidos como diodo base do coletor e diodo base do emissor, respectivamente;

• • Transistor NPN: neste transistor, encontraremos um material do tipo p que está presente entre dois materiais do tipo n. O transistor NPN é basicamente usado para ampliar sinais fracos em sinais fortes. No transistor NPN, os elétrons se movem da região do emissor para a do coletor, resultando na formação de corrente no transistor. Este transistor é amplamente utilizado no circuito.

Diferença Transistor NPN x PNP

Existem três tipos de configuração como base comum (CB), coletor comum (CC) e emissor comum (CE). Na configuração de base comum, o terminal de base do transistor é comum entre os terminais de entrada e os terminais saída. Na configuração do Coletor Comum, os terminais do coletor são comuns entre os terminais de entrada e os terminais de saída. Já na configuração do emissor comum, o terminal do emissor é comum entre os terminais de entrada e os terminais de saída.

Transistor de efeito de campo (FET)

Para FET, os três terminais são Gate, Source e Drain. A tensão no terminal do gate pode fazer o controle de uma corrente entre a fonte e o dreno. FET é um transistor unipolar no qual FET de canal N ou FET de canal P são utilizados para condução. As principais aplicações dos FETs são em amplificador de baixo ruído, amplificador de buffer e chave analógica.

Transistor de efeito de campo (FET)

Outros tipos de Transistores

Além desses, existem muitos outros tipos de transistores que incluem transistor bipolar de porta isolada, este transistor de filme, transistor de alta mobilidade de elétrons, campo de diodo epitaxial reverso rápido - transistor de efeito (FREDFET), transistor Schottky, transistor de efeito de campo T invertido (ITFET), transistor de efeito de campo de túnel, MOSFET, transistor de difusão, transistor de efeito de campo orgânico (OFET), etc.

Qual é o princípio de funcionamento dos transistores?

Vejamos o funcionamento dos transistores. Sabemos que o BJT consiste em três terminais (Emissor, Base e Coletor). É um dispositivo acionado por corrente onde existem duas junções PN dentro de um BJT.

Existe uma junção PN entre o emissor e a região da base e a segunda junção existe entre o coletor e a região da base. Uma quantidade reduzida de fluxo de corrente por meio do emissor para a base pode controlar uma quantidade razoavelmente grande de fluxo de corrente do dispositivo do emissor para o coletor.

Na operação normal do BJT, a junção base-emissor é polarizada direta e a junção base-coletor é polarizada reversa. Quando a corrente flui pela junção base-emissor, uma corrente flui no circuito coletor.

Funcionamento do transistor NPN

O emissor do dispositivo NPN é feito de material do tipo n, portanto, a maior parte dos portadores são elétrons. Quando a junção base-emissor é polarizada para frente, os elétrons se moverão da região do tipo n para a região do tipo p e os orifícios dos portadores minoritários se moverão para a região do tipo n.

Quando eles se encontram, eles se combinam, permitindo que uma corrente flua através da junção. Quando a junção é polarizada reversamente, os buracos e os elétrons se afastam da junção, e agora a região de depleção se forma entre as duas áreas e a corrente não flui por ela.

Funcionamento do transistor NPN

Quando uma corrente flui entre a base e o emissor, os elétrons deixam o emissor e fluem para a base, conforme mostrado acima. Normalmente, os elétrons se combinam quando atingem a região de depleção.

Mas o nível de dopagem nessa região é muito baixo e a base também é muito fina. O que quer dizer que a maioria dos elétrons tem capacidade de viajar pela região sem se recombinar com buracos. Como resultado, os elétrons irão derivar para o coletor.

Dessa forma, eles tem capacidade de fluir através do que é efetivamente uma junção com polarização reversa e a corrente flui no circuito coletor.

Quais as Vantagens do Transistor?

Entre as principais vantagens da utilização de transistores se destacam:

• • Custo mais baixo e menor em tamanho;
• • Sensibilidade mecânica menor;
• • Baixa tensão de operação;
• • Vida extremamente longa;
• • Sem consumo de energia;
• • Troca rápida;
• • Circuitos de melhor eficiência podem ser desenvolvidos;
• • Usado para desenvolver um único circuito integrado.
• Limitações de transistores
• Os transistores também têm poucas limitações, entre as que mais se destacam aparecem as seguintes:
• • Não têm maior mobilidade de elétrons;
• • Podem ser facilmente danificados quando surgem eventos elétricos e térmicos. Por exemplo, descarga eletrostática no manuseio;
• • São afetados por raios cósmicos e radiação.