O transistor é sem dúvidas um dos componentes eletrônicos mais utilizado, estando presente em grande parte dos equipamentos. Embora os transistores sejam extremamente importantes, não são todos que conhecem as características e funcionamento dos transistores.

Sabendo disso, o Manual da Eletrônica trouxe este conteúdo completo sobre transistores. Aqui você vai aprender o que é um transistor, como funciona um transistor, quais são as características e as aplicações dos transistores. Então vamos lá!

O que é um transistor

Os transistores são componentes eletrônicos semicondutores de três camadas. Eles são amplamente utilizados na construção de chips eletrônicos, processos de amplificação, operações de chaveamento e em outras diversas aplicações.

O que são transistores? Tipos de transistores e aplicações!

Transistores, funcionamento e aplicações!

Geralmente os transistores são feitos de silício ou germânio, e são construídos a partir da união de três materiais semicondutores, que são obtidos pela adição de impurezas. Os transistores possuem três camadas alternadas entre camada tipo P e camada tipo N, ou seja, duas camadas de material do tipo N e uma camada do Tipo, ou duas camadas do tipo P e uma camada do tipo N.

Origem dos transistores

Em 1947, nos laboratórios de tecnologia da empresa norte-americana Bell Telephone foi desenvolvido por William Shockley, John Bardeen e Walter o primeiro transistor. No ano seguinte eles foram laureados com o prêmio Nobel de Física, por causa da enorme evolução tecnológica que os transistores causaram.

Pelo fato de os transistores serem mais eficientes, compactos, robustos e baratos em relação as válvulas termiônicas, eles acabaram às substituindo em diversas aplicações dentro eletrônica.

Funcionamento dos transistores

Existem vários tipos de transistores, e todos eles controlam a passagem dos elétrons em seu interior, porém cada tipo de transistor realiza este controle de uma maneira diferente.

Para que os transistores possam cortar, conduzir ou amplificar o sinal da corrente elétrica, os elementos semicondutores normalmente são dopados com materiais que podem fornecer cargas elétricas extras, que contribuem para uma melhor condução da eletricidade.

Como são muitos os tipos de transistores e eles podem funcionar de maneiras distintas, ao decorrer deste artigo é abordado os principais tipos de transistores, características e como eles funcionam.

Curiosidades sobre os transistores

Uma curiosidade bem legal sobre os transistores, é que existem modelos tão pequenos que eles conseguem controlar a passagem de cada elétron individualmente como por exemplo, os transistores usados em processadores. Para você ter ideia do tamanho destes transistores, os chips dos processadores mais modernos, podem conter até 30 bilhões de transistores!

Principais tipos de transistores

Os transistores mais comuns de serem utilizados são os transistores bipolares de junção, e os transistores de efeito de campo, que serão abordados a seguir.

Transistor Bipolar de Junção

O transistor bipolar de junção, também conhecido como TBJ, é uma categoria de transistor que recebe este nome por causa das duas junções PN combinadas, que também envolvem tanto as cargas positivas quanto as cargas negativas no processo de condução. Existem dois tipos de transistores bipolares de junção, que são os transistores NPN e os transistores PNP.

Transistor bipolar de junção (TBJ).

Simbologias para o transistor bipolar de junção nas configurações PNP e NPN.

O transistor NPN possui uma corrente que é composta majoritariamente de elétrons, enquanto o transistor PNP a corrente é composta majoritariamente de cargas positivas (lacunas). Vale a pena destacar que nas duas situações também existe o fluxo de cargas minoritárias.

O TBJ possui uma estrutura com três terminais, que são denominados coletor, base e emissor. É importante destacar que o posicionamento desses terminais pode mudar de acordo com cada tipo de transistor e fabricante, por isso a importância de sempre consultar o datasheet do transistor, para saber tanto a ordem correta dos seus terminais quantos as outras características do transistor!

O terminal da base é encarregado de controlar a condução da corrente elétrica, enquanto os terminais coletor e emissor são os responsáveis pela entrada e saída do principal fluxo de corrente.

Pelo fato de o TBJ ser um dispositivo com três camadas alternadas, é possível formar duas junções de materiais semicondutores, obtendo as junções base-coletor e base-emissor. Ao polarizar o transistor de maneira correta, as junções PN podem ser consideradas como dois diodos, ou seja, a junção base-coletor é considerada um diodo polarizado inversamente e a junção base-emissor equivale a um diodo polarizado diretamente.

Devido ao comportamento entre as junções do TBJ, ele é capaz de operar entre três regiões diferentes, que são totalmente dependentes do tipo de polarização aplicada entre os terminais do transistor.

As três regiões de operação do transistor bipolar de junção são a região ativa, região de corte e região de saturação, onde os três modos ou regiões de operação ocorrem da seguinte maneira:

Região ativa

O modo de operação na região ativa ocorre quando a junção base-emissor está diretamente polarizada e a junção base-coletor está inversamente polarizada.

Transistor bipolar de junção (TBJ).

Configuração do transistor na região ativa.

Região de corte

O modo de operação na região de corte ocorre quando as duas junções do transistor estão inversamente polarizadas, ou seja, neste modo de operação não existe circulação de corrente entre coletor e emissor.

Transistor bipolar de junção, como funciona e para que serve!

Configuração do transistor na região de corte.

Região de saturação

O modo de operação na região de saturação do transistor ocorre quando a junção base coletor e base emissor estão diretamente polarizadas.

Transistor bipolar de junção (TBJ).

Configuração do transistor na região de saturação.

O Transistor de Efeito de Campo

O transistor de efeito de campo, também conhecido como FET (Field Effect Transistor), é um modelo de transistor diferente do TBJ. A principal diferença entre os dois tipos de transistores é o fato de o TBJ ser um dispositivo controlado por corrente, enquanto que FET é um dispositivo controlado por tensão, ou seja, ele tem a capacidade de controlar o valor da corrente de acordo com a tensão que é aplicada no gate, que é o seu terminal de controle.

Além do gate, o transistor de efeito de campo possui outros dois terminais que são o source (fonte) e o drain (dreno). Para facilitar o entendimento, o gate é análogo a base, o source possui a mesma função do emissor e o drain que tem a mesma funcionalidade do coletor.

É importante destacar que o modo de condução do FET utiliza apenas um tipo de carga por vez, por isso ele é considerado um transistor unipolar. Por causa dessas e outras características do transistor de efeito de campo, é que originam dois tipos de FET’s, que são:

JFET é a sigla em inglês para Junction Field Effect Transistor, que traduzindo quer dizer transistor de Junção de Efeito de Campo. Abaixo temos as simbologias do JFET, tanto para canal N quanto canal P.

Transistor de efeito de campo, como funciona e para que serve!

Simbologias para o JFET canal N e JFET canal P.

MOSFET é sigla em inglês para Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, que traduzindo quer dizer Transistor de Efeito de Campo de Metal Oxido Semicondutor. Este tipo de transistor também dá origem a outros dois tipos de transistores, que são os MOSFET tipo depleção e MOSFET tipo intensificação. Abaixo temos algumas das simbologias dos MOSFET’s tanto para canal N quanto canal P.

Transistor de Efeito de Campo de Metal Oxido Semicondutor (MOSFET).

Principais simbologias para MOSFET tipo depleção e MOSFET tipo intensificação, tanto canal N quanto canal P.

Tanto o transistor JFET quanto o transistor MOSFET são mais compactos que o TBJ e possuem como característica uma alta impedância de entrada, sendo essa a principal causa pela qual os transistores de efeito de campo não atuam em função da corrente.

Principais aplicações dos transistores

São diversas as aplicações dos transistores e os mais conhecidos, por serem muito usados em circuitos eletrônicos, são os transistores BC548 e BC547. As diferenças entre ambos os modelos podem ser encontradas em seus respectivos datasheets.

Os transistores podem atuar como amplificadores ou como interruptores em circuitos eletrônicos, por isso é muito comum os transistores serem encontrados nos circuitos integrados. Além disso, tanto os transistores bipolares quantos os transistores de efeito de campo são usados para outras diversas finalidade e em locais distintos, tais como osciladores, amplificadores, relés de estado sólido, portas lógicas e outras aplicações!

Com a finalidade de complementar este conteúdo, abaixo tem um vídeo do canal Mundo da Elétrica ensina fazer a medição do ganho (hFE) dos transistores.

Finalizamos mais um artigo e esperamos que tenha contribuído para o seu aprendizado. Ajude na divulgação e visite os outros artigos do site Manual Eletrônica. Caso tenha ficado alguma dúvida sobre transistores ou curiosidade, deixe nos comentários!

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