Estudo dos Transistores Bipolares

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Eletrônica Geral
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Esp. Diego Bomfim Pedretti
Revisão Textual:
Prof.ª Me. Sandra Regina Fonseca Moreira
Estudo dos Transistores Bipolares
• Métodos de Polarização;
• Transistor como Chave.
 · Verificar o funcionamento dos Transistores bipolares e suas aplicações. 
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Estudo dos Transistores Bipolares
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você 
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão 
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
Princípio de Operação
Transistores
Figura 1 – A primeira versão do que veio a ser o transistor 
foi criada em 1945 por uma equipe do Bell Labs
Fonte: ufrgs.br
Figura 2 – Forma física dos transistores atuais
Fonte: Wikimedia Commons
Quadro 1 – Principais inovações no campo dos Semicondutores
INOVAÇÃO LABORATÓRIO ANO 
TRANSISTOR PONTO DE CONTATO Bell Labs-Western Electric 1947 
CULTIVO EM CRISTAL SIMPLES Western Electric 1950 
ZONA REFINADA Western Electric 1950 
TRANSISTOR DE JUNÇÃO CULTIVADA Western Electric 1951 
TRANSISTOR DE SILICIO Texas Instruments 1954 
MASCARA DE ÓXIDO E DIFUSÃO Western Electric 1955 
TRANSISTOR PLANAR Fairchild 1960 
CIRCUITO INTEGRADO Texas Instruments, Fairchild 1961 
DIODO GUNN IBM 1963 
8
9
História do Transistor
O transistor foi inventado nos Laboratórios da Bell Telephone em dezembro de 
1947 por Bardeen e Brattain. Descoberto por acidente, visto que eles estavam pro-
curando um dispositivo de estado sólido equivalente à válvula eletrônica, durante os 
estudos de superfícies em torno de um diodo de ponto de contato. Os transistores 
eram, portanto, do tipo “point-contact”, existindo evidência de que Shockley, o 
teorista que chefiava as pesquisas, estava chateado porque esse dispositivo não era 
o que ele estava procurando. Na época, ele estava procurando um amplificador 
semicondutor similar ao que hoje chamamos de “junção FET”. O nome transistor 
foi derivado de suas propriedades intrínsecas “resistor de transferência” (em inglês, 
TRANsfer reSISTOR). Os Laboratórios Bell mantiveram essa descoberta em segre-
do até junho de 1948 (daí a confusão com as datas de descobrimento).
Transistor de Junção Bipolar
O transistor bipolar de junção é um dos dispositivos eletrônicos mais emprega-
dos em circuitos amplificadores e em circuitos de chaveamento. Ele é um disposi-
tivo de três terminais formado a partir de duas junções que possuem uma camada 
semicondutora em comum. Existem dois tipos de transistores bipolares de junção, 
como apresentado nas figuras 3: apresentado na fig. 3a, o transistor PNP que se 
constitui de uma camada de material tipo N colocada entre duas camadas de mate-
rial tipo P. Já o transistor tipo NPN, apresentado na fig. 3b, constitui-se de uma ca-
mada de material tipo P colocada entre duas camadas de material tipo N. Essas três 
camadas dão origem aos três terminais do transistor bipolar: o emissor (emitter) (E), 
a base (base) (B) e o coletor (collector) (C) como apresentado nas figuras. 3a e 3b.
Collector
Emitter
Base
PNP transistor symbol
Emitter Collector
Base
P N P
Figura 3a – Transistor PNP
Collector
Emitter
Base
NPN transistor symbol
Emitter Collector
Base
PN N
Figura 3b – Transistor NPN
A seguir, a simbologia e tipos de encapsulamentos dos transistores segundo 
norma internacional.
9
UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
B
C
E
B
C
E
B
C
E
B
C
E
E
B1
B2
E
B1
B2
B
C
E
B
C
E
B
C
E
L
G
D
S
G
D
S
G
D
S
G
D
S
B
C
E
Transistor NPN
Transistor NPN con
clector unido a la
cubierta
Transistor PNP
Transistor NPN túnel
UJT-n Uniunión
Fototransistor NPN
De avalancha NPN
Transistor JFET canal N
Transistor JFET canal P
UJT-p Uniunión
Multiemisor NPN
Transistor Schottky NPN
Transistor JFET canal N
Transistor JFET canal P
Figura 4a – Simbologia dos transistores
2N 2222
E B C
2N 2646
B2 E B1
BC 637-638
E C B
BF 254
BF 494-495
C E B
BC 237-239
BC 327-329
BC 337-339
BC 376-376
BC 546-550
BC 556-650C B E
BF 245
BF 410
2N 3819
G S D
MPF 102
D S G
TIP 33-34
TIP 140-142
TIP 145-147
TIP 3055
B C E
BD 331-332
B C E
BD 135-140
BD 233-234
BD 433-434
BD 328-330
E C B
MCR 106
K A G
TIP 29-32
TIP 41-42
TIP 115-117
B C E
TIC 106
TIC 116
TIC 126
K A G
TIC 206
TIC 216
TIC 226
TIC 236
MT1 MT2 G
Figura 4b – Encapsulamentos utilizados 
para cada modelo de Transistor
Princípios de Funcionamento
Para verificarmos o funcionamento de um Transistor, utilizaremos um modelo 
PNP polarizado.
Quando a tensão externa é aplicada a um transistor PNP, diz-se que o transistor 
esta polarizado. Dependendo da polaridade da tensão aplicada, o transistor PNP 
pode ser operado em três modos: modo ativo, modo de corte e modo de saturação.
P N P
B
E C
+
– +
–
VCCVEE
Figura 5
O transistor PNP é frequentemente operado em modo ativo porque nesta con-
figuração o transistor amplifica a corrente elétrica.
10
11
Então vamos ver como um transistor PNP funciona no modo ativo
Considerando um transistor PNP com a junção Base-Emissor polarizada dire-
tamente como mostrado na figura abaixo, podemos observar que a junção base-
-emissor é polarizada diretamente pela fonte VEE, sendo a junção coletor-base 
polarizada reversamente pela fonte VCC.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
P N P
B
E C
+
– +
–
VCCVEE
}
BE
Depletion
}
BC
Depletion
Emitter Base Collector
–
Free electrons
Negative ions +
Holes
Positive ions
Physics and Radio-Electronics
Figura 6 – Junção Emissor-base
Devido à polarização direta, um grande número de lacunas na região P do lado 
esquerdo (emissor) experimenta uma força repulsiva do terminal positivo da fonte 
VEE e também experimenta uma força atrativa do terminal negativo da fonte. 
Como resultado, as lacunas começam a fluir do emissor para a base. Do mesmo 
modo, os elétrons livres na base experimentam uma força repulsiva do terminal 
negativo da fonte e também experimentam uma força atrativa do terminal positivo 
da bateria. Como resultado, os elétrons livres começam a fluir da base ao emissor.
As lacunas da maioria dos portadores carregam a maior parteda corrente do 
emissor para a base. Assim, a corrente elétrica flui do emissor para a base.
Este fluxo de corrente elétrica reduz a largura da região de depleção na junção 
emissor-base.
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UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
P N P
B
E C
+
– +
–
VCCVEE
}
BE
Depletion
}
BC
Depletion
Emitter Base Collector
–
Free electrons
Negative ions +
Holes
Positive ions
Physics and Radio-Electronics
Figura 7 – Junção Coletor-base
Devido à polarização reversa, um grande número de lacunas na região N direita 
(coletor) experimenta uma força atrativa do terminal negativo da fonte. Portanto, 
as lacunas se afastam da junção e fluem em direção ao terminal negativo da ba-
teria. Como resultado, um grande número de átomos coletores neutros ganham 
elétrons e se tornam íons negativos. Por outro lado, elétrons livres na região N 
(base) experimentam uma força atrativa do terminal positivo da bateria. Assim, os 
elétrons livres se afastam da junção e fluem em direção ao terminal positivo da fon-
te. Como resultado, um grande número de átomos de bases neutras perde elétrons, 
tornando-se íons positivos.
Assim, a largura da região de depleção aumenta na junção base-coletor. 
Em outras palavras, o número de íons positivos e negativos aumenta na junção 
base-coletor.
12
13
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
P N P
B
E C
+
– +
–
VCCVEE
}
BE
Depletion
}
BC
Depletion
Emitter Base Collector
–
Free electrons
Negative ions +
Holes
Positive ions
Physics and Radio-Electronics
Figura 8 – Emissor-Base-Coletor atual
As lacunas que estão fluindo do emissor para a base, devido à polarização direta, 
serão combinadas com os elétrons livres na base. No entanto, a base é muito fina 
e levemente dopada. Portanto, apenas uma pequena porcentagem dos orifícios de 
emissor se combinará com os elétrons livres na região da base. O grande número 
restante de furos cruzará a região da base e alcançará a região do coletor. Isso 
se deve à tensão de alimentação negativa aplicada no coletor. Assim, os furos 
fluem do emissor para o coletor. No coletor, os orifícios dos emissores e do coletor 
produzem corrente fluindo em direção ao terminal negativo da bateria. Portanto, 
uma corrente amplificada é produzida na saída.
No transistor PNP, a corrente elétrica é majoritariamente conduzida pelas lacunas.
Métodos de Polarização
Configurações que um Transistor pode assumir :
 · Base Comum (BC);
 · Emissor Comum (EC);
 · Coletor Comum (CC).
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UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
O nome “comum” é referência à ligação entre a zona que identifica o componente 
e a terra, podendo ser qualquer uma das três por nós conhecidas e mencionando 
uma referência que define onde o sinal entrará e sairá nele.
Base Comum
Common base con�guration
B
E C
+
– +
–
VCB
VBE
N NP
JE JC
IE
IB
IC
B
E C
+
– +
–
VCB
VBE
IE
IB
IC
Figura 9
Na configuração de base comum:
 · Entrada do Sinal: Entre emissor e base;
 · Saída do Sinal: Entre coletor e base.
Características:
 · Ganho de corrente (Gi) menor que 1;
 · Ganho de tensão (Gv) elevado;
Impedância de entrada (ZIN) baixa e Impedância de saída (ZOUT) alta.
Ie = Ib + Ic
14
15
Emissor Comum
Common emitter con�guration
B
E
C
+
–
+
–
VBE
VCE
N
N
P
IE
IB
IC
+
–
VBE
+
–
VCE
IC
IB
IE
C
E
B
Figura 10
Na configuração emissor comum:
 · Entrada do Sinal: Entre base e emissor; 
 · Saída do Sinal: Entre coletor e emissor.
Emissor é ligado à terra, sendo que dele partem duas correntes e nele chega uma 
terceira que seria aquela que o identifica (IE).
Características:
 · Ganho de corrente (Gi) elevado;
 · Ganho de tensão (Gv) elevado;
 · Impedância de entrada (ZIN) média e Impedância de saída (ZOUT) alta.
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UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
Coletor Comum
Common emitter con�guration
RE
B
E
C
+
–
VBC
+
–
VEC
N
N
P
IC
IB
IE
RE
+
–
VBC
+
–
VCE
IE
IE
IC
C
E
B
Figura 11
A configuração do transistor em modo coletor comum, também conhecida 
como Seguidor de Emissor.
 · Entrada do Sinal: entre base e coletor;
 · Saída do Sinal: do circuito de emissor.
 · Coletor é ligado à terra, sendo que dele parte apenas uma corrente (IC) 
que une-se à IB, constituindo a terceira corrente que escoa pelo emissor (IE).
16
17
Características:
 · Ganho de corrente (Gi) elevado;
 · Ganho de tensão (Gv) menor que ou igual a 1;
 · Impedância de entrada (ZIN) muito elevada e Impedância de saída (RZOUT) 
muito baixa.
Zonas de Corte e Saturação
Operando nas regiões de corte e saturação, um transistor assume o comporta-
mento de uma chave, ou seja, interruptor aberto ou fechado. Em eletrônica digital, 
essas duas situações do dispositivo a que se assemelha, equivalem respectivamente 
a valores lógicos do tipo 0 e 1 (falso ou verdadeiro).
Na zona de corte, o transistor equivale a um interruptor aberto quando no cole-
tor a corrente será nula. Logo, a tensão entre coletor e emissor equivale à tensão 
contínua aplicada sobre ele (VCE = VCC). Nesse caso, IB ≅ 0.
Na zona de saturação, o transistor corresponde a um interruptor fechado. Dessa 
forma, a tensão entre coletor e emissor será praticamente nula (da ordem de 0,2 V 
para transistores de silício) e a corrente no coletor atinge seu valor máximo, limita-
da apenas pela resistência associada ao mesmo, IC = VCC / RC. Temos ainda que 
a corrente no coletor deve ser infinitamente menor que a da base, e a tensão entre 
base e emissor VBE será de 0,7 V para transistores de silício.
Região de Ruptura (Breakdown)
Existe um valor limite de tensão especificado, acima do qual o transistor sofre 
algum dano ou avaria. Tal valor máximo nunca poderá ser, portanto, ultrapassado 
quando da operação nessa zona.
Aplicações Comerciais de Transistores
As principais aplicações de transistores seriam como amplificadores de corrente 
ou tensão e como controle ON-OFF (chaves do tipo liga-desliga). A única maneira 
na qual o transistor é capaz de funcionar seria quando encontra-se polarizado.
Como todo componente eletrônico, a tensão aplicada a eles não pode sofrer 
variações bruscas, dessa forma temos que definir a região em que irão operar 
sob corrente contínua. Isso está relacionado diretamente à aplicação em que se 
deseja introduzi-los.
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UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
Transistor como Chave
Um transistor pode operar como chave eletrônica, bastando, para isso, polarizá-
lo de forma conveniente: corte ou saturação. Quando um transistor está saturado, 
opera como um curto (chave fechada) entre o coletor e o emissor de forma que 
VCE ≅ 0V, e quando está no corte, opera como um circuito aberto (chave aberta) 
entre o coletor e o emissor, de forma que VCE ≅ VCC. No ponto de saturação 
(chave fechada), a corrente de base é alta (IB SAT) e no ponto de corte (chave 
aberta), a corrente de base é zero. Veja, na figura a seguir, um transistor operando 
como chave eletrônica e sua respectiva reta de carga.
Para obter o extremo superior da reta de carga (corrente IC), devemos supor um 
curto entre coletor e emissor (VCE = 0), de forma que toda a tensão de alimentação 
se fixe no resistor de coletor.
RC
RB
VBE
VCC
+
–
VBB
+
–
VCC
RC
IC
VCE
saturação
reta de carga
VCC
corte
Figura 12
Teremos então: IC = VCC / RC. 
Para obter o extremo inferior da reta de carga, devemos supor os terminais de 
coletor e emissor abertos. 
Teremos então: VCE = VCC.
Fica então caracterizado que o transistor opera apenas em um dos extremos da 
reta de carga: corte ou saturação. Podemos, assim, tomando como exemplo o cir-
cuito mostrado anteriormente, calcular a corrente de base e a corrente de coletor. 
Aplicando LKT para calculara corrente de base, temos:
IB
VBB VBE
RB
=
−
IBRB +VBE - VBB = 0 onde:
OBS: VBE típica é da ordem de 0,7V
Supondo VBB = 4V e RB = 680km, a corrente de base (IB) será:
IB = (4V - 0,7V) / 680km = 4,85mA
18
19
Para calcular a corrente de coletor, podemos aplicar LKT na malha VCC, VRC 
e VCE, onde teremos: VCC - VRC - VCE = 0
VRC = VCC - VCE
IC = VRC / RC ou IC = (VCC - VRC) / RC
Para evitar que devido à variação de βCC o chaveamento do transistor possa ser 
comprometido, devemos assegurar a condição de saturação para todos os valores 
de βCC. Uma regra prática é considerar a corrente de base como 1/10 da corrente 
de saturação de coletor. Desta forma, supondo que IC SAT = 12mA, então será 
fixada uma corrente de base de 1,2mA (relação 10:1). 
Tomemos como exemplo o circuito abaixo, onde verificaremos se o mesmo está 
operando como chave eletrônica.
1k2
5k6 12V
+
–
6V
+
–
A
B
Figura 13
a) Considerando uma tensão de base igual a zero (chave no ponto B), a 
corrente de base será igual à zero (condição de corte) e a corrente de 
coletor será igual à zero. 
Nestas condições, o transistor operará como uma chave aberta e a tensão no re-
sistor de coletor será zero, pois VRC = RcIc. Logo, a tensão entre coletor e emissor 
será igual a 12V, pois VCE = VCC - VRC.
Quando a tensão de base for 6V, a corrente de base ficará: IB = (VBB - VBE) / 
RB = (6 - 0,7) / 5.600 = 0,964mA.
b) Imaginemos um curto entre o coletor e emissor (chave na posição A). 
Neste caso, a tensão entre coletor e emissor assume idealmente 0V e a 
corrente de saturação do coletor pode ser assim calculada: VRC = VCC 
- VCE = 12 - 0 = 12V IC SAT = VRC / RC = 12 / 1.200 = 10mA. 
Comparando a corrente de base com a corrente de coletor, verifi ca-se 
que esta última é cerca de 10 vezes maior do que a corrente de base, o 
que assegura a saturação para uma vasta gama de βCC.
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UNIDADE Estudo dos Transistores Bipolares
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Sites
Transístor de papel: a descoberta de Elvira Fortunato que já revoluciona o mundo
https://goo.gl/bUwi2a
 Livros
Laboratório de Eletricidade e Eletrônica
CAPUANO, F.G.; MARINO, M. A. M. Laboratório de Eletricidade e Eletrônica. 
24. Ed. São Paulo: Erica, 2007.
 Vídeos
História do Transistor
https://youtu.be/Xsv03w9YJqI
Transistor: Como Funciona
https://youtu.be/0kgT66tE7N4
20
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Referências
CAPUANO, F.G.; MARINO, M. A. M. Laboratório de Eletricidade e Eletrônica. 
24. Ed. São Paulo: Erica, 2007.
Duarte, Marcelo de Almeida. Eletrônica analógica básica.1. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2017.
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