M026 - Transistor Bipolar

O Transistor Bipolar

O transistor é um dos componentes mais importantes da eletrônica. Como já dissemos antes, ele foi inventado no final de 1947 e veio para substituir as válvulas termoiônicas.

Existem alguns tipos de transistores, como os de efeito de campo (JFet e MOSFet), os bipolares e os unijunção.Neste Módulo nós vamos estudar os bipolares.

Transistores Bipolares

Os transistores bipolares são construídos pela junção de 3 camadas de Semicondutores. Existem 2 tipos: os NPN e os PNP. Estes nomes são dados em função das camadas de semicondutores. Nos transistores NPN, duas camadas N são unidas com uma camada P no meio. Já nos PNP, duas camadas P são unidas com uma camada N no meio, conforme mostrado na figura 1.

Fig 1

Os terminais do Transistor Bipolar são chamados de Base, Coletor e Emissor e as formas comerciais mais comuns são apresentadas na figura 2:

Fig 2

Funcionamento dos Transistores Bipolares

Como você viu na figura 1, os transistores bipolares são construídos com um "sanduiche" de 3 semicondutores. Nesta construção a Base é feita bem fina em relação ao coletor e emissor e é mediamente dopada. O Emissor é feito de semicondutor fortemente dopado e o Coletor é feito de semicondutor levemente dopado e maior que o emissor.

Nós vimos no Módulo anterior que sempre que você constroi uma junção PN, aparece naturalmente uma zona de depleção, fraca em portadores de carga. Na figura 3 nós representamos um transistor NPN e mostramos a zona de depleção que se forma na junção base - emissor.

Fig 3

No Módulo anterior vimos também que a região de depleção nos Diodos é uma característica ruim, porque representa dissipação de potência e perda de energia. Já nos transistores a zona de depleção é fundamental para o funcionamento do componente.

Vamos considerar que a figura 3 seja um transistor de silício. Imagine que a tensão V_BE seja 0V e que V_CE seja positiva (10V por exemplo). Nesta situação teremos a junção base - coletor reversamente polarizada, portanto sem passagem de corrente, e teremos a junção base - emissor na condição de corte já que V_BE é inferior à tensão intrínseca da junção de silício (aproximadamente 0,7V). Vamos começar a subir a tensão V_BE. Quando chegarmos perto dos 0,7V, os portadores de carga do emissor (elétrons pois oemissor é tipo N) começarão a invadir a base, já que estaremos superando a tensão intrínseca. Como o emissor é fortemente dopado, uma grande quantidade de portadores de carga chega à base. Como a base é menos dopada e é muito fina, ela não consegue absorver esta grande quantidade de portadores de carga. A base fica com excesso de portadores negativos e passa a se comportar como um semicondutor tipo N e portanto compatível com o coletor. Este excesso de portadores acaba atingindo o coletor, formando a corrente de elétrons Emissor - Coletor.

Um bom transistor permite que poucos portadores de carga vindos do emissor, sejam coletados pela base. Assim, com uma pequena corrente de base consegue-se controlar uma grande corrente emissor - coletor. Esta característica chama-se ganho de corrente do transistor e é a principal característica do componente.

O Emissor tem este nome porque fornece os portadores de carga e o Coletor porque coleta estes portadores de carga vindos do emissor.

O funcionemento do transistor PNP é o mesmo do NPN. Basta trocar os portadores de carga por lacunas e inverter as polaridades de V_BE e V_CE.