É o componente que revolucionou o mundo da eletrônica. O transistor é o principal responsável por dar vida a muitos dispositivos e por permitir que muitos circuitos fossem reduzidos a escalas nanometricas. Mesmo sem querer você já deve ter usado um equipamento que possui um. Isso porque ele está presente em praticamente todo aparelho eletrônico.
Veja como usar o transistor aqui.
O que é
Como dito anteriormente, o transistor é um componente eletrônico. Ele tem duas funções principais que são: a de amplificar um sinal e a de agir como um interruptor eletrônico.
Fonte: Wikipedia
Na foto acima é possível observar os diferentes tipos de encapsulamentos (modelos) do transistor. Porém, de modo geral, ele possui três pinos (pernas): o coletor, o emissor e a base.
Obs.: Falarei sobre o transistor BJT (transistor de junção bipolar) que é o mais básico, embora exista também os unipolares.
Sem mais delongas, o transistor é um semicondutor feito principalmente de Silício (também pode ser Germânio ou Gálio). Semelhante ao diodo, o transistor recebe o silício com diferentes dopagens, a diferença é que, nesse caso, existem três camadas. Portanto, ele pode ser do tipo NPN ou PNP.
Sendo que a camada N representa o material que possui elétrons livres. E a camada P representa o material que possui lacunas (ou buracos). A montagem do transistor consiste basicamente em colocar as três camadas juntas. Os pinos emissor e coletor representam as camadas externas (N e N ou P e P) e a base representa a camada do meio (P no caso do NPN e N no caso do PNP).
Por fim, os símbolos usuais do transistor são:
Fonte: Wikipedia
Funcionamento
Considerações
Como sua composição é similar a do diodo, seu funcionamento também não difere muito. Veja o post sobre efeito fotovoltaico para entender melhor.
Para a explicação, vou pegar como base um transistor comum NPN, que possui o seguinte diagrama:
Observe que: as extremidades possuem as camadas N e o meio, a camada P. Devido a tendência natural dos elétrons (da camada N) de preencherem as lacunas (camada P), uma região de depleção é formada entre as camadas N e P. Essa é uma região sem cargas livres. E ela representa uma barreira potencial que só pode ser “quebrada” com tensões a partir de um determinado valor (0,7 para elementos de silício).
Como funciona
Agora, se o negativo de uma fonte for conectado no terminal emissor e positivo no coletor, nada ocorre. Isso porque, a fonte irá puxar os elétrons da camada N do coletor em direção ao positivo e as lacunas da base serão puxadas em sentido contrário. Com isso, a região de depleção entre essas duas camadas aumentará, já que não terá como os elétrons fluírem. E caso a fonte for invertida, o mesmo ocorre, porém com o emissor e a base.
Se na situação anterior, o terminal positivo de uma outra fonte for ligado à base do transistor, a situação muda. Nesse caso, os elétrons do emissor serão atraídos pelo positivo da fonte que está ligada na base e irão circular nesse trecho: emissor -> base -> fonte (da base) ->emissor.
Mas, alguns desses elétrons irão sobrar na base, e, como consequência, serão atraídos pelo positivo da outra fonte (que liga o emissor e o coletor). Sendo assim, irá circular uma corrente nesse trecho também: emissor -> base -> coletor -> fonte (externa) -> emissor.
Veja a imagem abaixo para entender melhor:
Observe que, a maior parte dos elétrons fluem no sentido emissor -> coletor e pequena parte no sentido emissor -> base. Dessa forma, uma pequena corrente de base é capaz de gerar uma alta corrente de coletor. E é assim que ele amplifica sinais e que a base atua como interruptor.
A diferença entre o transistor NPN e o PNP está no circuito e no sentido que a corrente flui. No NPN, a corrente (convencional e não real) flui do coletor para o emissor e a ligação é feita como descrito acima. Já no PNP, a corrente (convencional) flui do emissor para o coletor e a base é ligada no negativo.
Aplicações
Como mencionei, o transistor é capaz de aumentar um sinal ou então de permitir ou não a passagem de corrente no circuito. Essas duas propriedades fazem ele ser útil em muitos casos, por exemplo:
- Circuitos de microfone: o sinal da voz precisa ser amplificado para melhor tratamento dos dados.
- Amplificadores: o som ou sinal precisa sem amplificado por algum motivo
- Circuitos digitais: praticamente todo circuito que usa a lógica digital faz uso do transistor. Isso inclui uma infinidade de aparelhos
- Acionar uma carga de alta corrente:
- Existem casos que o sinal que deve comandar alguma carga não é capaz de fornecer corrente alta suficiente para acioná-la (ex: microcontrolador controlando motor). E nesse caso, é necessário fazer uma ligação para que um transistor seja responsável por permitir ou não que uma fonte externa acione esse motor.
Parabéns Sr. Fabio,
muitos sites esquecem que os transistores também amplificam sinais !
Muito obrigado!! Na medida do possível, tento dar um bom panorama do assunto nos posts. Espero que o site possa te agregar mais conhecimento.
Obrigado! Por teres contribuido com o seu saber no mundo electronica… Parabéns!
Eu é que agradeço pelo seu feedback, Moisés!
Porque se eu ligar uma lampada, cada lado no negativo e outro no positivo de 2 pilhas, em interliga-las, não há corrente ? já que os elétrons deveriam percorrer até o positivo.
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Excelente pergunta, Giovanni! Para responder sua pergunta de forma satisfatória, temos que ir a fundo no funcionamento de uma bateria/pilha. Dê uma olhada no funcionamento de uma pilha galvânica, que você verá que é necessário existir uma ponte salina entre o polo negativo e positivo da bateria. Esta ponte salina garante o equilíbrio de cargas elétricas nos dois polos da bateria. Sem esta ponte, as cargas rapidamente se equilibram e não há mais diferença de potencial e, consequentemente, não há mais corrente. Na ligação que você citou, é como se você tivesse ligado os dois polos de uma pilha, mas retirou a ponte salina. Com isto, o polo positivo de uma bateria vai se equilibrar (em termos de potencial) com o polo negativo da outra bateria e, não havendo diferença de potencial, não aparecerá corrente no circuito.
As baterias de modo geral possuem uma membrana que interliga seus polos e que faz o papel da ponte salina.
Espero que sua dúvida tenha sido esclarecida!
Obrigado, fui pesquisar sobre a ponte de salina, e o que eu entendi é que os elétrons ao sair de um polo ao outro, o positivo, que recebe os elétrons, acabam rapidamente se tornando neutros, Paralelamente com a oxidação no anodo, a reação química gera cations que, com a perda dos elétrons se tornam positivos, o que inviabilizaria o fluxo, ou seja a corrente, e ai entra a ponte salina, para anular e continuar o fluxo,
Muito obrigado pela resposta, o orientação para aprender sobre a ponte salina foi fundamental, peço que não desconsiderem qualquer bobagem, estou iniciando na eletrônica, tomo a liberdade de postar alguns links que me ajudaram a entender a questão caso alguém mais venha a precisar.
https://www.youtube.com/watch?v=GvHdskyrJRs
https://www.youtube.com/watch?v=tK6wnlYsbZU
https://www.youtube.com/watch?v=fp1V0uPVBRs
muito obrigado!
Perfeito, Giovanni! Eu é que te agradeço pela pergunta. Esta sua pergunta foi sensacional, inclusive deve ter muito engenheiro e técnico da área por aí que não sabe responde-la. Mesmo tendo estudado a base de circuitos algumas várias vezes, essa pergunta me tomou um tempo para ser respondida. Obrigado também pela sua explicação! Abraço!
ESTOU FAZENDO UMA PESQUISA ACHEI MUITO BOM, ESSE DOCUMENTO
Que ótimo, Valmor! Espero que os demais conteúdos do site possam lhe ser úteis.
Não consegui entender muito bem como ele funciona como um interruptor :/
como amplificador entendi belezinha!! muito obridado
Olá, Chris. Obrigado pelo comentário. A explicação do interruptor está bem simplificada e isto dificulta o entendimento mesmo. Mas vou tentar te explicar de forma mais detalhada aqui.
A corrente de base é responsável por regular a corrente de coletor. Isto é, se a corrente de base for igual a 0, a corrente de coletor tende a 0 também (chamado de ponto de corte do transistor). E, se a corrente de base for aumentada, a corrente de coletor também irá aumentar. Vale lembrar das proporções das correntes: uma pequena corrente de base causa uma grande corrente de coletor (por isto ocorre a amplificação).
Mas, a partir de certo ponto, mesmo aumentando a corrente de base, a corrente de coletor ficará constante, porque ela terá chegado ao seu valor máximo. Este é conhecido como o ponto de saturação do transistor. E o transistor atuando como interruptor é quando ele trabalha no ponto de corte (Ic = 0) e no ponto de saturação (Ic = Icmax).
Você pode pensar em um circuito onde um motor é ligado no coletor e o pino de um microcontrolador (Arduino) é ligado na base do transistor. Quando o Arduino coloca o pino em nível baixo, a corrente de base é igual a 0 e o motor ficará desligado. Agora, quando o Arduino coloca o pino em nível alto, a corrente de base aumenta, consequentemente a corrente de coletor também fazendo o motor ficar ligado. É claro que é preciso fazer cálculos para este circuito funcionar corretamente.
Espero que com esta explicação sua dúvida tenha sido respondida.
Ótima postagem. parabéns. só squeceu de falar que o transistor surgiu da junção PN descoberta pelo engenheiro RUSSELL SHOEMAKER OHL nos laboratórios BELL LAB. OHL é o PAI dos semicondutores de estado sólidos. ele é o pai do DIODO, pai do Diodo fotodetector. Pai das células solares. Ele revolucionou os radares. ele foi o maior GÊNIO dos laboratórios BELL LAB. VOCÊS JÁ MENSURARAM ser o pai da JUNÇÃO PN. a descoberta dele deu origem a TODOS componentes semicondutores tais como: transistor, circuito integrado, microcontrolador, microprocessador, tiristores, led. e todos os outros componentes semicondutores. Saudações.
Muito obrigado, Jacks! Não conhecia essa parte da história. Lembro de terem comentado na faculdade sobre algumas das mentes brilhantes que passaram pelo Bell Labs, mas não me recordava do Russell Shoemaker. Realmente tem que ser muito fora do comum pra ser considerado o pai da junção PN. Valeu pelo seu comentário!