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Capítulo 017

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Configurações básicas de transistores
Os transistores são elementos muito versáteis. Podemos ligá-los dentro de um circuito de diferentes maneiras, obtendo distintos comportamentos. Por exemplo se pode ganhar em tensão, em intensidade ou em ambas, conforme o tipo de configuração. Há três tipos de configurações básicas do transistor BJT: emissor comum, coletor comum e base comum. 
É evidente que os transistores não se utilizam como elemento único nos circuitos mas que formam parte de uma "rede" mais ou menos complicada de elementos unidos entre si. A forma de "comportar-se" dentro deste circuito vai ser o que nos ocupe nas seguintes linhas. 
Um transistor num circuito se vê afetado pelas distintas intensidades de corrente que o atravessam e pelas tensões às que estão submetidos os seus terminais. 
Como já sabemos, um transistor, ao ter três terminais, se pode ligar de várias formas. Cada maneira de ligá-lo se chama "configuração", e conforme esteja unido se comportará de uma forma ou de outra. 
Existem três tipos de configurações básicas para o transistor BJT, a saber: emissor comum (EC), base comum (BC) e coletor comum (CC). 
Na ilustração correspondente vemos representados estes três tipos de circuitos, prescindindo de qualquer outro elemento, como podem ser baterias, capacitores...; temos deixado os transistores sós para poder ver melhor como estão ligados. O nome de "comum" dá ao terminal do transistor que é compartilhado pela entrada e a saída. 
Modos de trabalho do transistor
Posto que o transistor tem duas uniões, existem quatro combinações conforme estejam em polarização direta ou inversa. A cada uma destas combinações chamamos modo de trabalho. Temos, portanto, quatro modos de trabalho; se denomina a cada modo de trabalho conforme estejam as polarizações de cada união.	
No modo ativo direto, a união emissor-base está diretamente polarizada e a coletor base inversamente polarizada. Neste modo, o transistor se comporta como uma fonte de corrente controlada. Dizemos que se trata de uma fonte de corrente controlada porque podemos "controlar" as correntes que fluem pelo transistor. A corrente do coletor, Ic, depende do valor da corrente do emissor, Ie, isto é, se Ie aumenta também o fará Ic e, pelo contrário, uma diminuição em Ie provocará uma diminuição em Ic. Assim pois, controlando Ie, automaticamente controlaríamos Ic. O controle de Ie se realiza com o potencial base-emissor. 
Este modo se poderia assemelhar a uma torneira normal e corrente pela que flui água. A água seria a corrente de coletor e abrir ou fechar um pouco a torneira equivaleria a variar o potencial Vbe. O resultado seria um aumento ou diminuição no jato de água que no transistor se traduziria num aumento ou diminuição da corrente do coletor, Ic. Daí que se diga que o transistor quando trabalha em modo ativo direto se comporta como uma fonte de corrente controlada. 
O segundo modo se denomina de corte, que se produz quando as duas uniões estão polarizadas de forma inversa. Podemos imaginar-nos dois diodos colocados de forma oposta à passagem da corrente. Como já sabemos, neste caso não circula corrente apreciável, razão pela que se chama modo de corte. Se pode dizer que, neste caso, o transistor se comporta como um interruptor aberto. 
Se, pelo contrário, temos as duas polarizações de forma direta diremos que o transistor está em modo de saturação. Aqui, as correntes circulam como se "praticamente" não existisse transistor algum. O transistor, neste caso, se comporta como um circuito fechado.	
Os modos de corte e saturação são "comportamentos interruptor" que, serão utilizados em eletrônica digital devido a esta qualidade.	
Propriedades do transistor
Há quatro conceitos que devemos ter muito claros antes de entrar na análise dos transistores. Estes são: amplificação, impedância, fase e frequência. Os dois primeiros fazem referência tanto a circuitos de corrente alternada como de corrente contínua, ao passo que a fase e a frequência são "fenômenos" produzidos na corrente alternada. 
A amplificação, como o seu nome indica, consiste em aumentar o valor de uma quantidade; num transistor podemos falar de amplificação de corrente, de tensão e de potência. 
A impedância é a resistência, isto é, a oposição à passagem de corrente.
Quando falamos de fase nos referimos à sincronização que há entre tensão de entrada e de saída, isto é, quando a tensão de entrada está no seu ponto máximo, também o estará a tensão de saída, ou o valor da saída se atrasará respeito ao primeiro. Em caso de que exista "atraso" diz-se que há uma "defasagem" entre ambas as tensões.
A frequência é a "velocidade" com a que muda a polaridade na corrente alternada, isto é, a rapidez com a que passamos de tensão positiva à negativa. 
Respeito à amplificação, haverá que determinar se o transistor produz amplificação ou não. Em caso de produzir amplificação, há que saber se esta é de tensão, de corrente ou de ambas, e quanto vale. Respeito à impedância, temos que saber que impedância oferece à entrada e à saída. Igualmente, com a fase teremos que ver se os valores da tensão à entrada e à saída "coincidem" ou existe alguma defasagem entre eles. De existir defasagem, temos que poder determinar o seu valor. E, por último, respeito à frequência, haverá que ver se o circuito é válido para uma única frequência ou para uma margem determinada. E qual é o seu comportamento perante frequências altas, médias e baixas. 
 
Curvas características
Como vemos, os transistores têm múltiplas formas de comportar-se, dependendo das tensões entre os seus terminais. Quando um usuário adquire um transistor, necessita saber este comportamento para pô-lo em prática no seu circuito e utilizá-lo como mais lhe convenha. 
Os fabricantes proporcionam esta informação para evitar que o usuário a tenha que deduzir a base de fazer medidas. À primeira vista, o mais lógico é que o fabricante desse uma tabela com todos os valores possíveis das correntes conforme os valores dos potenciais. Este sistema seria um tanto complicado. No entanto, existe uma forma muito mais completa de proporcionar esta informação que consiste em dar a "curva característica" do transistor. 
A curva característica de um transistor é um gráfico onde, no eixo horizontal, está representado o valor do potencial entre o coletor e o emissor, Vce e no eixo vertical o valor da corrente do coletor, Ic. Cada linha, por sua vez, corresponde a uma corrente de base, Ib, distinta. Observando pois a curva característica de um transistor podemos saber como funciona este, conforme as condições a que esteja exposto. No entanto, se apenas dispomos deste gráfico não nos resultará muito útil, dado que o que nos interessa de verdade é saber o comportamento do transistor num circuito concreto, não em geral. Ao pôr um transistor num circuito, realmente, o que estamos fazendo é limitar os valores possíveis que podem tomar os seus terminais. Por exemplo, se num circuito temos o coletor a 8 volts e o emissor a terra ( 0 volts ) a diferença de potencial entre ambos é, como muito, de 8 volts; mas nunca poderá ser maior. A efeitos práticos isto se traduz em que existe uma reta chamada reta de carga) que depende do circuito em questão, a qual representa todos esses valores possíveis. Sobrepondo esta reta junto com a curva característica do transistor obtemos graficamente a resposta do transistor nesse circuito. A corrente do coletor está totalmente relacionada com a corrente do emissor, se Ie aumenta ou diminui, Ic fará a mesma coisa. Ic também se encontra relacionada com a corrente da base, Ic é proporcional a Ib quando o transistor está trabalhando em modo ativo. A relação que existe é exatamente a seguinte: Ic=(.Ib, sendo ( o que se denomina ganhodo transistor e é uma característica deste que nos dá o fabricante. 
Emissor comum 
A configuração de emissor comum é a mais usada. Nela, o transistor atua como um amplificador da corrente e da tensão. À parte dos efeitos de amplificação, também inverte a tensão de sinal, isto é, se a tensão é tendente a positiva na base passa a ser tendente a negativa no coletor; mas, como estes efeitos se produzem com a corrente alternada? 
Para estudar as propriedades deste tipo de configuração vamos basear-nos num transistor tipo P-N-P. Temos a união base-emissor, Je, polarizada diretamente e a união emissor-coletor, Jc, inversamente polarizada. 
Aplicamos uma tensão à base e outra ao coletor e temos dois resistores, Rb ligado à base e Rc ligado ao coletor. 
O valor da corrente de base vai depender do valor da resistência Rb, a corrente que circula pelo coletor, Ic, depende da corrente de base, Ib, como vimos com a fórmula Ic=(.Ib; Ic é muito maior que Ib e esse aumento vem dado por (, que é um parâmetro característico do transistor. 
Ao passar a corrente por Rc se vai produzir uma queda de potencial; depois, a tensão que obtenhamos à saída, também vai depender do valor deste resistor. Podemos colocar um resistor no emissor, que chamaremos Re, que vai prejudicar muito a amplificação de tensão, mas vai fazer que o transistor seja muito mais estável e não lhe afetem as mudanças da temperatura. Aumentando ou diminuindo os valores das três resistências podemos conseguir correntes e tensões diferentes nos três terminais. Por exemplo, se aumentamos a resistência de base o valor da corrente Ib será menor, o que implicará que Ic também seja menor, e ao passar uma corrente de coletor menor através de Rc, o potencial que se obterá à saída será maior; mas se diminuímos Rb aumenta Ib e com ela a corrente de coletor, e a tensão de coletor diminuirá. 
Diminuindo muito o resistência de base podemos chegar a um ponto no que passemos da zona de ativa à de saturação, isto é, que a união coletor-base, que está inversamente polarizada em ativa, passe a estar diretamente polarizada e, portanto, em saturação. Isto se produz porque Ib aumenta e, em consequência, Ic também aumenta. 
Se um circuito está trabalhando em zona ativa, o transistor se comporta de forma linear. Isto é, que a iguais variações da corrente de base, Ib, se produzem iguais variações da corrente de coletor, Ic. O primeiro ponto no qual ao aumentar Ib já não aumenta Ic pertence à zona de saturação. 
Também podemos modificar os valores da corrente de base, de coletor e da tensão de saída "brincando" com a tensão de entrada ou com a resistência de coletor. Uma característica muito importante dentro de um circuito é determinar o seu ponto de funcionamento. A corrente contínua, e a tensão em cada terminal do transistor determinam o ponto de funcionamento de um circuito. Este ponto de funcionamento se encontra situado na reta de carga.
Para saber qual é o ponto de funcionamento de um transistor temos que determinar o valor de Vc, potencial de coletor, Vb potencial de base, e Ic corrente de coletor quando o transistor trabalha em zona ativa. Para determiná-las podemos usar as curvas características que representam um transistor, ou também podemos achar o ponto matematicamente, usando duas fórmulas que já conhecemos, a lei de OHM V=I.R e a igualdade Ic=(.Ib. 
Combinando corretamente ambas fórmulas acharíamos os dados que necessitamos para obter o ponto de funcionamento. 
Efeitos da temperatura
Um fator muito importante, capaz de desestabilizar os transistores e que ainda não tivemos em conta, é a temperatura. Vimos que os semicondutores podem 
permitir a passagem de corrente, mas necessitam uma pequena ajuda; podem ser dopados, ou aumentar a temperatura, para que circulem os elétrons da última camada. Pois bem, os transistores são uniões P-N, e os materiais tipo P e tipo N são semicondutores dopados, depois vão permitir a passagem da corrente. Mas, por serem semi-condutores, lhes influirá muito uma variação de temperatura. 
Se temos um circuito de emissor comum "aparentemente" estável, com um ponto de funcionamento definido, se pode produzir uma grande instabilidade com um aumento de temperatura. Isto sucede porque ao aumentar a temperatura se incrementa a corrente do coletor, embora a corrente de base permaneça constante. Este incremento em Ic produz que a queda de potencial na resistência Rc seja maior, depois a tensão Vc vai ser menor. A conseqüência imediata deste fato é que o ponto de funcionamento vai se deslocar. Isto aconteceria no melhor dos casos porque inclusive pode chegar a produzir-se a destruição do transistor. 
A primeira solução que podemos sugerir para evitar que se produza um aumento da temperatura é colocar um ventilador, ou "algo" que diminua a temperatura quando esta aumente e a mantenha sempre constante. Mas isto tem dois inconvenientes, o primeiro é que é muito custoso e o segundo que ocupa muito espaço, e ao desenhar um circuito eletrônico sempre se tende a reduzir o espaço ao máximo. 
A segunda solução é colocar um resistor Re no emissor; ao aumentar a corrente do coletor, Ic, também se incrementa a corrente do emissor. Se pomos um resistor, se produzirá uma queda do potencial, pois a tensão no emissor será menor. Se temos um circuito P-N-P, que é o que estamos analisando desde o princípio, quanto maior ponhamos a Re mais negativa será a tensão Vê; fazer a tensão de emissor mais negativa é exatamente como fazer a tensão de base mais positiva; a união emissor-base vai estar "menos" diretamente polarizada e isto vai derivar em que o transistor conduza menos. Depois, se compensa o aumento da corrente de coletor, devido ao aumento da temperatura, com a diminuição desta mesma corrente devido à diminuição da corrente que circula pelo transistor ao estar "menos" diretamente polarizado. Ligar Re produz uma desvantagem para o nosso circuito, e esta é a diminuição da amplificação de tensão no transistor. Este é o preço que temos que pagar para que o nosso circuito seja estável. 
Acabamos de ver a configuração de emissor comum de um transistor, que é a mais utilizada nos circuitos eletrônicos devido ao ganho produzido tanto em tensão como em corrente. Além desta configuração, existem outros dois tipos, base comum e coletor comum. Na primeira, obtemos uma importante amplificação em tensão, embora a amplificação em corrente seja praticamente desprezível. Na segunda acontece o contrário, a amplificação em corrente é muito importante ao passo que a amplificação em tensão é praticamente desprezível.
 Adaptado do “curso de eletrônica” da Editora F&G S.A (1995)
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Em um transistor podemos ter uma impedância de entrada e outra de saída.
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Esquema básico de uma configuração de emissor comum.
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A resistência de emissor estabiliza o transistor, ao compensar os efeitos produzidos por variações na temperatura.
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Modos de trabalho do transistor bipolar.
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Ao colocar uma resistência num circuito estamos provocando uma queda da tensão, comose reduzisse a pressão d’ água.
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A configuração de emissor comum é uma das mais usadas nos circuitos eletrônicos.
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Um aumento de temperatura produz um incremento na corrente de coletor. Mas pode chegar a produzir a destruição do transistor.
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Existem tipos de freqüências: alta, média e baixa. Dependendo da configuração: um transistor pode se comportar melhor perante umas ou perante outra.
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A curva característica de um transistor é a melhor forma de entender o seu funcionamento.
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O sinal de saída de um transistor pode estar em fase ou defasado com o sinal de entrada.
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Todas as correntes de um transistor, Ib, Ic e Ie estão relacionadas.
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Uma propriedade muito utilizada de um transistor é a sua capacidade de amplificar corrente, tensão e potência.
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Há três configurações básicas: base comum, emissor comum e coletor comum.

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