Transistores

TRANSISTORES

Descrição:

Os Transistores (resistores de transferência) são componentes eletrônicos semicondutores, formados por Silício ou Germânio, podendo funcionar como: amplificadores de correntes, amplificadores de sinais e chaves eletrônicas.

Os Transistores se dividem em dois grupos: os Bipolares e os Unipolares (ou de efeito de campo - FET).

Os Bipolares são aqueles formados por três regiões semicondutoras de polaridades alternadas existindo entre elas duas junções. As regiões recebem os nomes de: Emissor, Base e Coletor. A corrente que flui entre emissor e o coletor é controlada por corrente injetada no terminal base.

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Os transistores bipolares podem ser divididos quanto a sua estrutura em dois tipos: Tipo NPN e Tipo PNP.

Os Unipolares (FET) são tipos de dispositivos semicondutores cuja corrente de operação depende do campo elétrico aplicado no seu terminal de controle, trabalham apenas com um tipo de portador de carga.

Existem dois tipos de transistor de efeito de campo: o FET de junção (JFET) e o FET de porta isolada (IGFET ou MOSFET).

Funcionamento:

No transistor bipolar, o controle da corrente coletor-emissor é feito injetando corrente na base. O efeito transistor ocorre quando a junção coletor-base é polarizada reversamente e a junção base-emissor é polarizada diretamente. Uma pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais de coletor-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base, de acordo com o ganho.

Um transistor é constituído pela combinação de dois diodos de junção PN. Uma junção PN é polarizada diretamente e a outra inversamente. A união desses dois componentes poderá ser feita de duas formas: união através do material P, para produzir um transistor NPN e união através do material N, para produzir um transistor PNP.

Funcionamento de um transistor NPN

A junção emissor-base do transistor deve ser polarizada diretamente. A corrente circula do emissor para a base. Os elétrons provenientes da área do emissor que chegam à área da base, são solicitados por duas forças de atração: a primeira do terminal positivo da bateria do coletor e a outra do terminal, também positivo da bateria do emissor.

A tensão existente entre o emissor e a base possui tensão muito baixa, da ordem de 0,1 V enquanto a tensão entre base e coletor oferece um valor bem mais elevado, por exemplo 6 V. Com isso podemos notar que a grande maioria dos elétrons, cerca de 97%, ao entrar na área da base será atraída pela área de maior tensão, a área do coletor; apenas uma pequena parte não penetra na área da base e é atraída para o terminal positivo da bateria de polarização. Esses poucos elétrons fornecem a corrente de base, que possui um valor muito pequeno. Cada elétron que deixa o coletor deve ser substituído e essa substituição é feita pelo emissor que também deve ter seus elétrons substituídos, isso gera um fluxo contínuo de corrente.

Funcionamento de um transistor PNP

De forma similar ao transistor do tipo NPN, o transistor PNP tem a junção emissor-base polarizada diretamente, enquanto a junção base coletor é polarizada inversamente. Os portadores majoritários no transistor PNP são lacunas. Os elétrons do circuito externo passam para o coletor e depois para o emissor.

As lacunas que penetram na área da base, passam para o coletor onde serão preenchidas com elétrons provenientes do terminal negativo da bateria de coletor.

Os elétrons que chegam ao emissor são atraídos para o terminal positivo da bateria de polarização. Cada elétron que passa do emissor para a bateria de polarização, deixa uma lacuna em seu lugar. Podem aplicar uma pequena tensão de sinal a fim de produzir um sinal amplificado na saída do coletor.

Zonas de Funcionamentos de Transistores

Em cada transistor bipolar existem duas junções que irão apresentar zonas de funcionamento diferentes, consoante as junções base-emissor e base-coletor se encontram polarizadas direta ou inversamente.

Os transistores têm três zonas de funcionamentos distintas:

• Corte – ambas as junções estão polarizadas inversamente;

• Saturação – ambas as junções estão polarizadas diretamente;

• Ativa - junção base-emissor polarizada diretamente e junção base-coletor polarizada inversamente.

Classes Operacionais:

Transistor como Amplificador

Um transistor funciona como amplificador, quando a corrente de base oscila entre zero e um valor máximo. Neste caso, a corrente de coletor é um múltiplo da corrente de base. Se aplicarmos na base do transistor um sinal, vamos obter uma corrente mais elevada no coletor proporcional ao sinal aplicado.

Os três tipos de POLARIZAÇÃO usados para polarizarmos adequadamente um transistor são polarização da corrente da base (polarização fixa), auto polarização e polarização combinada.

A polarização combinada é uma das mais utilizadas porque ela melhora a estabilidade do circuito ao mesmo tempo em que supera algumas desvantagens da polarização da corrente de base e da auto polarização.

A classe de operação de um amplificador é determinada pela porção do sinal de entrada para a qual existe uma saída. Existem quatro classes de operação para amplificadores: classe A, classe AB, classe B e classe C.

Amplificadores CLASSE A

São polarizados de forma que as variações nas polaridades do sinal de entrada ocorram dentro dos limites de corte e saturação. Polarizando uma amplificador dessa maneira permite a corrente do coletor fluir durante o ciclo completo (360°) do sinal de entrada, assim provendo uma saída que é uma réplica do sinal de entrada, mas com 180° fora de fase.

Amplificadores operados na classe A são usados como amplificadores de áudio e rádio frequência em rádios, radares e sistemas de som.

Amplificadores CLASSE AB

São