O dispositivo e o princípio de operação do transistor

A importância prática do transistor bipolar para a eletrônica moderna e a engenharia elétrica não pode ser exagerada. Os transistores bipolares são usados ​​em todos os lugares hoje: para gerar e amplificar sinais, em conversores elétricos, em receptores e transmissores e em muitos outros lugares, pode ser listado por muito tempo.

Portanto, no âmbito deste artigo, não abordaremos todas as áreas possíveis de aplicação dos transistores bipolares, mas apenas consideraremos o dispositivo e o princípio geral de operação desse maravilhoso dispositivo semicondutor, que a partir da década de 1950 transformou toda a indústria eletrônica e desde a década de 1970 contribuiu significativamente para a aceleração do progresso técnico.

Um transistor bipolar é um dispositivo semicondutor de três eletrodos que inclui três bases de condutividade variável como base. Assim, os transistores são dos tipos NPN e PNP. Os materiais semicondutores dos quais os transistores são feitos são principalmente: silício, germânio, arsenieto de gálio e outros.

Silício, germânio e outras substâncias são inicialmente dielétricos, mas se você adicionar impurezas a eles, eles se tornam semicondutores. Adições ao silício, como fósforo (um doador de elétrons), farão do silício um semicondutor do tipo N, e se o boro (um receptor de elétrons) for adicionado ao silício, o silício se tornará um semicondutor do tipo P.

Como resultado, os semicondutores do tipo N têm condução de elétrons e os semicondutores do tipo P têm condução de buraco. Como você entende, a condutividade é determinada pelo tipo de portadores de carga ativos.

Portanto, uma torta de três camadas de semicondutores tipo P e tipo N é essencialmente um transistor bipolar. Anexados a cada camada estão os terminais denominados: Emissor, Coletor e Base.

A base é um eletrodo de controle de condutividade. O emissor é a fonte dos portadores de corrente no circuito. O coletor é o local em direção ao qual os portadores de corrente correm sob a ação do EMF aplicado ao dispositivo.

Os símbolos para transistores bipolares NPN e PNP são diferentes nos diagramas. Essas designações refletem apenas o dispositivo e o princípio de operação do transistor no circuito elétrico. A seta é sempre desenhada entre o emissor e a base. A direção da seta é a direção da corrente de controle que é alimentada no circuito emissor de base.

Portanto, em um transistor NPN, a seta aponta da base para o emissor, o que significa que, no modo ativo, os elétrons do emissor correrão para o coletor, enquanto a corrente de controle deve ser direcionada da base para o emissor.

Em um transistor PNP, é exatamente o oposto: a seta é direcionada do emissor para a base, o que significa que no modo ativo os furos do emissor correm para o coletor, enquanto a corrente de controle deve ser direcionada do emissor para o base.

Vamos ver porque isso acontece. Quando uma tensão positiva constante é aplicada à base de um transistor NPN (na região de 0,7 volts) em relação ao seu emissor, a junção pn base-emissor desse transistor NPN (veja a figura) é polarizada diretamente e a barreira de potencial entre a junção do coletor -base e a base do emissor diminuem, agora os elétrons podem se mover através dela sob a ação do EMF no circuito coletor-emissor.

Com corrente de base suficiente, uma corrente de emissor-coletor surgirá neste circuito e será coletada com a corrente de emissor-base. O transistor NPN será ligado.

A relação entre a corrente do coletor e a corrente de controle (base) é chamada de ganho de corrente do transistor. Este parâmetro é fornecido na documentação do transistor e pode variar de unidades a várias centenas.

Quando uma tensão negativa constante é aplicada à base de um transistor PNP (na região de -0,7 volts) em relação ao seu emissor, a junção base-emissor np desse transistor PNP é polarizada diretamente e a barreira de potencial entre o coletor- base e junção de base-emissor diminui, agora os buracos podem se mover através dela sob a ação do EMF no circuito coletor-emissor.

Observe a polaridade da alimentação do circuito coletor. Com corrente de base suficiente, uma corrente de emissor-coletor surgirá neste circuito e será coletada com a corrente de emissor-base. O transistor PNP será ligado.

Transistores bipolares são comumente usados ​​em vários dispositivos em amplificadores, barreiras ou interruptores.

No modo boost, a corrente de base nunca cai abaixo da corrente de retenção, o que mantém o transistor em um estado de condução aberto o tempo todo. Neste modo, oscilações de baixa corrente de base iniciam oscilações correspondentes em uma corrente de coletor muito mais alta.

No modo chave, o transistor muda de um estado fechado para um estado aberto, atuando como um interruptor eletrônico de alta velocidade. No modo barreira, alterando a corrente de base, controla-se a corrente de carga incluída no circuito coletor.

Veja também:Interruptor Eletrônico Transistor - Princípio de Operação e Esquema