O Que São Transístores?

 O transístor é um componente eletrónico semicondutor com várias funções, nomeadamente: amplificador de sinal (tensão), comutador de circuitos e amplificador e regulador de corrente. A palavra transístor resultou da justaposição das palavras transfer + resistor , isto é, resistência de transferência, visto poder ser considerado como uma resistência, fixa ou variável colocada entre o gerador e a carga.

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Foi inventado na década de 1950 devido a uma necessidade então sentida de encontrar um substituto para a válvula eletrónica que fosse mais barato, mais pequeno e consumisse menos energia – o que foi conseguido com o transístor.

Existem, hoje, diferentes tipos de transístores, nomeadamente o transístor bipolar e o transístor unipolar ou FET. Este último tem diferentes variantes: o JFET (Junction Field Effect Transístor), o mosfet (Metal Oxid Semiconductor Function Effect Transistor ), o Nmosfet (tipo n), o Pmosfet (tipo p).

O transístor bipolar ou BJT (Bipolar Junction Transístor) é o mais utilizado, tendo sido aquele que foi primeiro fabricado. É constituído por duas junções PN  ligadas entre si, podendo obter-se duas configurações diferentes: o transístor NPN (NP + PN) e o transístor PNP (PN + NP). Destas junções resultam três zonas de condução, às quais foram dados os nomes de Coletor (C), Base (B) e Emissor (E). A Base é a região intermédia, o Coletor e o Emissor ficam nos extremos; o Emissor difere do Coletor por ter mais impurezas do que este. O transístor bipolar fica, portanto, com duas junções designadas por Coletor-Base e Base-Emissor.

Estas duas configurações (NPN e PNP) têm princípios de funcionamento semelhantes, mas com tensões aplicadas simétricas entre si. Deste modo, cada transístor NPN pode ter um transístor PNP equivalente ou complementar. São os casos, por exemplo, dos seguintes pares de transístores: 2N3904 (NPN) e 2N3906 (PNP) ou  BC548 (NPN) e BC558 (PNP), entre muitos outros.

O transístor (NPN ou PNP) apresenta exteriormente três terminais (três patas) que estão ligadas internamente a cada uma das três zonas de condução do transístor.. O datasheet ou folha de dados de cada transístor indica quais são os terminais de cada transístor, pelo que é sempre necessário consultá-lo em manual técnico ou no site do fabricante, na Internet. Na figura representa-se o símbolo de um transístor bipolar NPN:

simbolo_transistor_npn

Basicamente, o princípio de funcionamento do transístor bipolar é o seguinte: a Base B, com corrente reduzida IB (microampères ou miliampères), permite controlar a corrente IC (bastante mais elevada, miliamperes ou ampères) da carga ligada no coletor C ou permite controlar a potência fornecida à carga ligada ao coletor; pelo emissor, faz-se o escoamento das correntes anteriores que somadas originam a corrente de emissor IE = IB + IC. Polariza-se directamente (+ liga a P e – liga a N) a junção Base-Emissor e inversamente (+ liga a N e – liga a P) a junção Coletor-Base, para que o transístor funcione na zona activa, como amplificador de corrente. Isto é, no transístor NPN, com N – Coletor, P – Base e N – Emissor, aplica-se uma tensão positiva à Base (P), em relação ao Emissor (N) e aplica-se uma tensão positiva ao Coletor (N) em relação ao Emissor (N).

Por isso, se diz que o circuito da Base é o circuito de comando do transístor e o circuito do coletor é o circuito de potência do transístor. Regulando a corrente da base IB, regula-se a corrente de coletor (e, portanto, da carga) IC.  Podemos comparar o funcionamento do transístor a uma torneira de água que, abrindo mais ou menos a sua válvula, deixa passar mais ou menos quantidade de água – no caso do transístor, será mais ou menos corrente elétrica.

Funcionando como regulador de corrente ou como amplificador de corrente, ele apresenta um ganho de corrente b que é calculado pela expressão b = IC / IB. O ganho não tem unidades e pode variar entre 10 e 450, aproximadamente.

Como amplificador, de sinal ou de potência, o transístor pode ser ligado em três configurações diferentes: amplificador em Emissor Comum, em Coletor Comum e em Base Comum.

Na configuração em Emissor Comum, a mais utilizada, o transístor funciona como amplificador de sinal (ou de tensão); aplica-se um dado sinal, geralmente fraco, na Base do transístor, obtendo-se um sinal amplificado no coletor. Na configuração em Coletor Comum, aplica-se um sinal na Base do transístor e retira-se o sinal de saída no Emissor, aplicando-o à carga. Suponhamos, por exemplo, o sinal que entra num microfone, o qual é fraco (da ordem dos microwatts ou miliwatts), é geralmente amplificado por amplificador em Emissor Comum (de modo a obter alguns voltes) que vai alimentar um amplificador em Coletor Comum,  ligando-se o altifalante ou a coluna entre o Coletor e a massa do transístor amplificador, em Coletor Comum. Nesta situação, temos uma cascata constituída por dois amplificadores: um em Emissor Comum, para aumentar a tensão, e outro em Coletor Comum, para fornecer correntes elevadas à carga.

Funcionando como amplificador de sinal ou de tensão, o transístor apresenta um ganho de tensão que é calculado pela expressão Au = uo / ui, em que  uo é a tensão de saída do amplificador e ui é a tensão de entrada (no microfone). Este ganho também não tem unidades e pode variar entre aproximadamente 1 (para amplificadores em Coletor Comum) e 500 (para amplificadores em Emissor Comum), dependendo da montagem utilizada.

José Vagos Carreira Matias

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Sobre josematias

Licenciado em Engenharia Electrotécnica, ramo Energia e Potência, pelo
I.S.T., em 1977, cedo comecei a leccionar no Ensino Secundário, desde 1975
até à data.
A falta, então existente, de material didáctico para o apoio das aulas
teóricas e práticas da área de Electrotecnia/Electrónica, fez despertar a
necessidade de produzir textos de apoio para os alunos que, em colaboração
com o colega Ludgero Leote, permitiu que fossem publicados os livros
‘Automatismos Industriais – Comando e regulação’, ‘Sistemas de Protecção
Eléctrica’ e ‘Produção, Transporte e Distribuição de Energia’, em 1981/2/3. A
partir daí, nunca mais parei de escrever, o que para mim é um prazer! O colega
Leote, com outros interesses diversificados, desistiu de escrever para
publicação.
Escrevi ainda o livro Máquinas Eléctricas-Transformadores com o colega
José Rodrigues que, entretanto, se deslocou para o Portugal ‘profundo’ (um
abraço)!
Tive uma curta experiência como Orientador Pedagógico, à
Profissionalização, no Alentejo, muito interessante, mas que não foi suficiente
para deixar o contacto directo com o aluno, e com os livros, os quais saem
bastante enriquecidos com esse contacto permanente. Na verdade, é bem
verdadeiro o velho ditado “ao ensinar, aprende-se duas vezes”. É esta a
principal razão para continuar com o giz e o apagador, e não dentro de um
qualquer gabinete, apesar dos problemas actuais do nosso ensino. Se, cada um
de nós, dentro das suas possibilidades, características e competências, dermos
algo aos outros, sairemos todos mais enriquecidos!
O meu trabalho é fundamentalmente autodidacta, com muita pesquisa (nos
livros, na Internet, no laboratório real e, agora, no virtual). Apesar das
dificuldades do ensino, nunca desisti, e não vou desistir. Acredito que este
país irá saber dar a volta por cima ! Depende de cada um de nós!

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5 respostas a O Que São Transístores?

  1. Bruna diz:

    Muito obrigada.
    Me ajudou bastante a entender sobre esse componente transístor, hoje terei aula de eletronica e então ja tenho a noção do funcionamento.

  2. Foi inventado na década de 1950 devido a uma necessidade então sentida de encontrar um substituto para a válvula eletrônica que fosse mais barato, MAIS PEQUENO…

    ****menor

    • josematias diz:

      Obrigado. Contudo, se pesquisar, vai ver que ambas as formas estão corretas, tanto em Portugal, como no Brasil. Consoante o
      contexto, assim utilizo uma ou outra, conforme me soa melhor.
      jm

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