Diodos: História e Funcionamento

Prévia do material em texto

<p>Prof. MSc. Álvaro Prado</p><p>UNIDADE II</p><p>Tópicos de Atuação</p><p>Profissional</p><p>Bloco I</p><p> Os diodos – Breve histórico.</p><p> Funcionamento e polarização dos diodos.</p><p>Bloco II</p><p> Defeitos em diodos.</p><p> Diodos emissores de luz (LEDs).</p><p>Agenda</p><p>Bloco III</p><p> Os transistores – Breve histórico.</p><p> Transistores NPN e PNP.</p><p>Bloco IV</p><p> Polarização do transistor: corte e saturação e ganho.</p><p> Identificação e teste de transistores.</p><p>Agenda</p><p> Os diodos permitem apenas a condução de corrente elétrica em um sentido e são feitos com</p><p>cristais de germânio, silício e outros mais, sendo dispositivos semicondutores pequenos,</p><p>práticos e também baratos, largamente empregados em dispositivos eletrônicos.</p><p> Eles se baseiam na propriedade de condução assimétrica, descoberta por Ferdinand Braun,</p><p>em 1874.</p><p>Os diodos</p><p>O físico Ferdinand Braun.</p><p>Fonte: http://tinyurl.com/bdd76zmv</p><p> Os primeiros diodos de estado sólido eram dispositivos rudimentares que aproveitavam as</p><p>propriedades semicondutoras de diversos óxidos minerais, como a galena (sulfeto de</p><p>chumbo) e a pirita de ferro.</p><p> A pedra do mineral bruto era montada em um soquete metálico e um fio fino, com efeito de</p><p>mola, tocava sua superfície, permitindo “pesquisar” o ponto certo de condução. Este tipo de</p><p>arranjo era denominado “bigode de gato”.</p><p> A principal desvantagem deste tipo de arranjo é a dificuldade de operação, uma vez que</p><p>qualquer movimento brusco pode deslocar o fio do ponto de contato na pedra, que,</p><p>normalmente, é crítico, exigindo um novo e cuidadoso ajuste.</p><p>Os minerais como diodos</p><p>Fonte:</p><p>https://images.computerhistory.</p><p>org/siliconengine/1901-1-3.jpg</p><p> Nos diodos que encontramos hoje em dia, os materiais empregados geralmente são o silício</p><p>ou o germânio.</p><p> Estes componentes permitem resultados muito mais confiáveis e também consistentes,</p><p>sendo empregados em uma infinidade de aparelhos.</p><p> O símbolo esquemático e também a aparência física destes componentes podem ser vistos</p><p>na figura:</p><p>Diodos modernos</p><p>Fonte: Adaptado de: http://tinyurl.com/3y3tpmmc</p><p>Ânodo</p><p>(+)</p><p>Cátodo</p><p>(–)</p><p>A listra preta indica o cátodo.</p><p> Os diodos de germânio e de silício possuem resistências internas diferentes. Dessa forma,</p><p>quando atravessados por uma corrente elétrica, produzirão quedas de tensão diferentes em</p><p>suas junções, quando diretamente polarizados.</p><p> Essa queda de tensão nos diodos de germânio é baixa, em torno de 0.3V aproximadamente,</p><p>enquanto que, nos diodos de silício, ela é maior, geralmente da ordem de 0.7V.</p><p> Os diodos de silício são mais robustos, baratos e também fáceis de trabalhar, de forma que</p><p>são os mais empregados nos dias de hoje, sendo também mais fáceis de encontrar.</p><p>Queda de tensão nos diodos</p><p>Germânio:</p><p>≈ 0,3V</p><p>Silício:</p><p>≈ 0,7V</p><p>+ +</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Os diodos de silício são construídos com duas peças de mineral purificado, cada um deles</p><p>dopado com alguma impureza que lhe confira uma carga positiva (silício tipo P) ou negativa</p><p>(silício tipo N). Ao serem fundidas lado a lado, as duas partes formam uma junção</p><p>semicondutora, que já apresenta todas as características desejáveis de um diodo. Esse</p><p>processo dá aos diodos de silício a denominação de diodos de junção.</p><p> Já os diodos de germânio possuem uma estrutura interna bastante parecida com o “bigode</p><p>de gato”, em que um fio muito fino toca a superfície de uma pastilha semicondutora de</p><p>germânio, fazendo sobre ela um ponto de contato elétrico.</p><p>Construção dos diodos</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p>Silício tipo</p><p>“P”</p><p>Silício tipo</p><p>“N”</p><p>Junção</p><p>Ânodo Cátodo</p><p> Em um diodo, sua capacidade de operar em regimes de polarização direta e reversa é de</p><p>particular importância para o funcionamento adequado de diversos dispositivos eletrônicos.</p><p> A própria configuração da junção P-N estabelece uma barreira de potencial que influencia o</p><p>comportamento do diodo em diferentes condições.</p><p>Polarização do diodo</p><p> Quando uma tensão positiva é aplicada ao terminal da junção P do diodo (ânodo), e o</p><p>terminal N (cátodo) é conectado à terra ou a uma tensão negativa, isso reduz a barreira de</p><p>potencial na junção, permitindo a passagem de corrente elétrica.</p><p> Nesse regime, os portadores de carga – que nada mais são que os elétrons que fluem entre</p><p>os materiais tipo P e N – são impulsionados em direção à junção, resultando em uma</p><p>condução no diodo, produzindo uma queda de tensão.</p><p>Polarização direta</p><p>Polarização</p><p>direta</p><p>conduz</p><p>+</p><p>+</p><p>–</p><p>P</p><p>N</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Na polarização reversa, uma tensão negativa é aplicada ao terminal da junção tipo P,</p><p>enquanto o terminal da junção tipo N é mantido a uma tensão positiva. Isso aumenta a</p><p>barreira de potencial na junção, cessando a passagem da corrente elétrica.</p><p> Nesse regime, basicamente, não há condução alguma no diodo, de forma que ele se</p><p>comporta como uma chave aberta. Por esse motivo, podemos dizer que o diodo apenas</p><p>conduzirá quando estiver diretamente polarizado.</p><p>Polarização reversa</p><p>Polarização</p><p>reversa</p><p>não</p><p>conduz</p><p>+</p><p>+</p><p>–</p><p>P</p><p>N</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> É sempre possível medir a queda de tensão em um diodo para determinar se ele apresenta</p><p>alguma avaria, ou de que material é feito (silício ou germânio). Quando polarizado</p><p>diretamente, com um resistor ligado em série, ele sempre deverá apresentar alguma tensão.</p><p> Na figura, é usado um resistor de 1kΩ para limitar a corrente circulante pelo circuito, evitando</p><p>danos tanto ao diodo quanto à bateria ou à fonte de alimentação.</p><p> Para qualquer que seja a tensão da bateria, a queda de tensão sobre o diodo deverá ser</p><p>sempre a mesma – neste caso, de aproximadamente 0,7V, indicando que se trata de um</p><p>diodo de silício e que está com a junção em boas condições.</p><p>Queda de tensão no diodo</p><p>12V</p><p>0,7V</p><p>0 V</p><p>11,3V</p><p>0,7V</p><p>1K</p><p>12V+</p><p>0.7</p><p>DCV</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p>Os diodos de silício estão entre os mais utilizados na atualidade, por conta das diversas</p><p>vantagens que oferecem em relação aos diodos de germânio. Marque abaixo a alternativa que</p><p>não corresponde a uma destas vantagens:</p><p>a) Menor custo.</p><p>b) São mais fáceis de se trabalhar.</p><p>c) Menor queda de tensão.</p><p>d) Maior robustez.</p><p>e) Mais fáceis de encontrar.</p><p>Interatividade</p><p>Os diodos de silício estão entre os mais utilizados na atualidade, por conta das diversas</p><p>vantagens que oferecem em relação aos diodos de germânio. Marque abaixo a alternativa que</p><p>não corresponde a uma destas vantagens:</p><p>a) Menor custo.</p><p>b) São mais fáceis de se trabalhar.</p><p>c) Menor queda de tensão.</p><p>d) Maior robustez.</p><p>e) Mais fáceis de encontrar.</p><p>Resposta</p><p> O circuito retificador é utilizado para transformar uma corrente alternada em contínua, como</p><p>em fontes de alimentação tipo “eliminadores de pilhas”, usadas, por exemplo, para alimentar</p><p>pequenos aparelhos portáteis pela rede elétrica.</p><p> Muito embora o circuito retificador tenha papel de destaque nesse processo de conversão,</p><p>ele não o faz sozinho, precisando também de um transformador, para baixar a tensão da</p><p>rede elétrica, e de um capacitor de filtro, além do diodo.</p><p> Um retificador com apenas um diodo</p><p>é denominado “meia-onda”.</p><p>Circuitos com diodos – Retificadores</p><p>D1</p><p>1N4007</p><p>CHOKE</p><p>C1</p><p>2200uF 16V</p><p>C2</p><p>2200uF 16VREDE</p><p>110V</p><p>PRIMÁRIO 110V</p><p>SECUNDÁRIO 6 + 6V</p><p>SAÍDA APROX.</p><p>6V CONTÍNUOS</p><p>CARGA DESCARGA</p><p>+ ++ +</p><p>–</p><p>+</p><p>–</p><p>ANTES DO DIODO:</p><p>CORRENTE ALTERNADA</p><p>DEPOIS DO DIODO + CAPACITOR</p><p>CORRENTE CONTÍNUA</p><p>(FILTRADA)</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Para uma performance melhor, são empregadas fontes com dois diodos e retificação de</p><p>onda completa, um método mais eficaz e que produz melhores resultados – especialmente</p><p>no que concerne à eficiência e também à menor ondulação ripple residual, problema</p><p>bastante comum com a retificação em meia-onda.</p><p> Neste caso, o transformador precisa</p><p>ter uma tomada (ou “tap”) central.</p><p>Circuitos com diodos – Fonte de onda completa</p><p>CORRENTE ALTERNADA</p><p>ANTES DO DIODO D2</p><p>PRIMÁRIO 110V</p><p>SECUNDÁRIO 6 + 6V</p><p>REDE</p><p>110V</p><p>C1</p><p>2200uF 16V</p><p>C2</p><p>2200uF 16V</p><p>D2</p><p>1N4007</p><p>D1</p><p>1N4007 RESISTOR</p><p>SAÍDA APROX.</p><p>6V CONTÍNUOS</p><p>CORRENTE</p><p>ALTERNADA</p><p>ANTES DO DIODO D1</p><p>CORRENTE CONTÍNUA,</p><p>RETIFICADA E FILTRADA</p><p>CARGA</p><p>DESCARGA</p><p>+ + + +</p><p>+</p><p>–</p><p>+</p><p>–</p><p>+</p><p>–</p><p>+</p><p>–</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> É possível obter uma retificação de onda completa com um transformador com secundário</p><p>simples (sem “tap”), utilizando um arranjo com quatro diodos denominado “ponte</p><p>retificadora”.</p><p> Esse tipo de circuito funciona simulando a ação de um “tap” fictício, sendo os quatro diodos</p><p>idênticos, com seus ânodos e cátodos ligados em uma configuração especial.</p><p>Ponte retificadora</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p>REDE</p><p>11V</p><p>PRIMÁRIO 110V</p><p>SECUNDÁRIO 0 - 6V</p><p>INDUTOR</p><p>SAÍDA</p><p>APROX. 6V CC</p><p>C1</p><p>2200uF 16V</p><p>C1</p><p>2200uF 16V</p><p>D1 .. D4</p><p>1N4007</p><p>D1 D2</p><p>D3 D4</p><p>–</p><p> Largamente empregados nos dias de hoje, os LEDs (do inglês light emmiting diode) são</p><p>dispositivos capazes de produzir luz com base na condução eletrônica em razão de uma</p><p>junção semicondutora.</p><p> Por muitos anos, existiram apenas LEDs vermelhos, de eficiência luminosa baixa. Depois</p><p>surgiram os LEDs amarelos e verdes, com encapsulamento difuso, sendo que, no fim da</p><p>década de 1990, começaram a se popularizar os LEDs de alto rendimento, surgindo os</p><p>primeiros LEDs azuis e brancos no início dos anos 2000. Atualmente, são muitos os tipos de</p><p>LEDs, com luz em diversas temperaturas de cor, baratos, de baixo consumo e excelente</p><p>rendimento, que substituem com vantagens até mesmo diversos tipos de lâmpadas.</p><p>Diodos LED</p><p> Um LED somente emite luz enquanto conduz, precisando para isso estar polarizado</p><p>diretamente. Todo LED precisa ser instalado com um resistor em série, que limita a corrente</p><p>circulante pelo diodo, de forma a não permitir que se danifique.</p><p> O valor do resistor não é muito crítico, mas pode ser calculado com grande simplicidade, de</p><p>acordo com as fórmulas da Lei de Ohm.</p><p> Por exemplo, para um LED com queda de tensão de aproximadamente 1.8V sob uma</p><p>corrente de 10 miliamperes, o resistor deverá ser de aproximadamente 1000Ω, ou 1KΩ.</p><p>Polarização do LED</p><p>10,2V</p><p>1,8V</p><p>12V</p><p>LED</p><p>i = 10mA</p><p>+</p><p>Cálculo do Resistor</p><p>R = 10,2V / 0,01A</p><p>R = 1020Ω</p><p>R ≈ 1KΩ</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Os LEDs tipo “pisca” possuem em seu interior um oscilador de relaxação, montado</p><p>justamente com a pastilha fotoemissora, que permite a este alternar entre ligado e desligado</p><p>continuamente, piscando. Destinam-se a aplicações de sinalização e também a produzir</p><p>efeitos visuais que chamem atenção.</p><p> Os LEDs tipo bicolor, como o próprio nome diz, possuem em seu interior duas pastilhas</p><p>fotoemissoras, cada uma produzindo luz em um comprimento de onda (ou cor) diferente.</p><p>Podem possuir três ou dois terminais, sendo que a forma como são ligados irá diferir</p><p>conforme o tipo.</p><p>Tipos de LED – “Pisca” e bicolor</p><p>ÂNODO VERDE</p><p>CÁTODO VERMELHO</p><p>ÂNODO</p><p>VERDE</p><p>ÂNODO</p><p>VERM.</p><p>CÁTODO COMUM ÂNODO VERMELHO</p><p>CÁTODO VERDE</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Os LEDs também podem ser fabricados para produzir luzes fora do espectro visível, como</p><p>no caso do ultravioleta e infravermelho.</p><p> Os LEDs infravermelhos têm larga aplicação em dispositivos de controle remoto e de visão</p><p>noturna, em que, por produzirem uma luz não visível ao olho humano, mas detectável por um</p><p>sensor de uma câmera, por exemplo, permitem observar cenas sem chamar atenção.</p><p> Os LEDs ultravioletas possuem aplicações em máquinas fotopolimerizadoras, utilizadas para</p><p>endurecer resinas dentárias, unhas em gel e também para impressão 3D. A luz UV pode</p><p>prejudicar seriamente os olhos e deve ser usada sempre com muita cautela.</p><p>Tipos de LED – Infravermelho e ultravioleta</p><p> Com a popularização dos LEDs na primeira década do século XXI, começaram a surgir</p><p>alguns componentes que continham três pastilhas fotoemissoras, que permitiam todas as</p><p>combinações possíveis dentro do espectro da luz visível com base nas cores primárias:</p><p>vermelho (red), verde (green) e azul (blue).</p><p> Esses componentes dispõem de quatro terminais: três deles correspondem a cada um dos</p><p>ânodos, e o quarto corresponde a um cátodo comum.</p><p>LEDs RGB</p><p>ÂNODO</p><p>VERDE</p><p>ÂNODO</p><p>AZUL</p><p>ÂNODO</p><p>VERM.</p><p>CÁTODO COMUM</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p>Assinale qual a aplicação mais adequada para um LED do tipo ultravioleta:</p><p>a) Sinalização.</p><p>b) Iluminação de ambientes.</p><p>c) Controles remotos.</p><p>d) Dispositivos de visão noturna.</p><p>e) Endurecedores de unhas de gel.</p><p>Interatividade</p><p>Assinale qual a aplicação mais adequada para um LED do tipo ultravioleta:</p><p>a) Sinalização.</p><p>b) Iluminação de ambientes.</p><p>c) Controles remotos.</p><p>d) Dispositivos de visão noturna.</p><p>e) Endurecedores de unhas de gel.</p><p>Resposta</p><p> No ano de 1947, nos laboratórios da companhia Bell Telephone, então responsável pelo</p><p>desenvolvimento da maior parte da rede telefônica dos Estados Unidos, o primeiro transistor</p><p>foi inventado.</p><p> Foram os esforços de três físicos: John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley, que</p><p>viriam a ser coroados com o primeiro transistor funcional. Este primeiro transistor, do tipo de</p><p>ponto de contato – a semelhança da tecnologia dos diodos produzidos então –, foi feito</p><p>aplicando-se dois fios de ouro sobre a superfície de um cristal de germânio purificado.</p><p>Os transistores – Histórico</p><p>Fonte: https://encrypted-</p><p>tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9</p><p>GcQoQHIgYHUhDvVh3vHS_E3UraP</p><p>QSQiHuNOW6YAyhQmx311Eqt64</p><p> Inventado em 1948, este tipo de transistor era fabricado a partir de um cristal de germânio</p><p>com duas junções PN (positivo-negativo), feitas por meio da dopagem do material</p><p>semicondutor com outros materiais que lhes conferiam cargas elétricas positivas ou</p><p>negativas, dissolvidos no germânio derretido.</p><p> Isso conferia à pastilha semicondutora uma configuração semelhante à de um sanduíche, em</p><p>que um pedaço de semicondutor tipo “N” (negativo) ficava no meio de dois pedaços de</p><p>semicondutor tipo “P” (positivo).</p><p> Estes transistores possuíam funcionamento muito mais estável e confiável que os de ponto</p><p>de contato, o que permitiu a aplicação comercial em larga escala destes componentes.</p><p>O transistor de junção</p><p>O primeiro transistor de junção</p><p>comercial foi o CK722, fabricado</p><p>pela Raytheon, a partir de 1953.</p><p>Fonte:</p><p>https://en.wikipedia.org/wiki/CK722#/medi</p><p>a/File:CK722.JPG</p><p> Nos transistores NPN, as junções estão configuradas de forma que o material semicondutor</p><p>do coletor e do emissor sejam do tipo “N” (negativo), enquanto o material da base é do tipo</p><p>“P” (positivo).</p><p> Dessa forma, se formos considerar o transistor como um conjunto de dois diodos “gêmeos” –</p><p>afinal, um diodo é nada mais que uma junção P-N –, teremos um arranjo em que o diodo D1</p><p>representa a junção coletor-base, e o diodo D2 representa a junção base-emissor.</p><p>Polarização dos transistores – NPN</p><p>BASE</p><p>COLETOR EMISSOR</p><p>N NP</p><p>BASE</p><p>COLETOR</p><p>EMISSOR</p><p>D1</p><p>N-P</p><p>D2</p><p>P-NB1 B2</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Uma característica bastante marcante do transistor fica bem evidente: enquanto a junção</p><p>base-emissor trabalha diretamente polarizada, a junção coletor-base fica o tempo todo</p><p>polarizada inversamente. Quando a junção base-emissor recebe uma tensão positiva</p><p>(proveniente da bateria B1), esta fica polarizada diretamente, situação em que a junção</p><p>coletor-base passa a conduzir corrente elétrica mesmo estando inversamente polarizada,</p><p>no circuito formado com a bateria B2 e a junção base-emissor, formada por D1. A este</p><p>fenômeno, dá-se o nome de transferência de resistência.</p><p> Dessa forma, podemos representar a configuração clássica da ligação de um transistor.</p><p>Observe que os transistores do tipo NPN possuem em sua simbologia a seta do emissor</p><p>voltada para fora.</p><p>Polarização dos transistores – NPN</p><p>B1</p><p>R1R2</p><p>TR1</p><p>NPN</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> De forma muito similar aos transistores NPN, os transistores PNP possuem em seu interior</p><p>também duas junções semicondutoras, mas de polaridades invertidas, sendo o coletor e o</p><p>emissor feitos de um material do tipo “P” (positivo) e a base feita de um material do tipo</p><p>“N” (negativo).</p><p> Da mesma forma, a junção coletor-base desta vez será P-N, e a junção base-emissor será</p><p>do tipo</p><p>N-P.</p><p> Se formos considerar o arranjo dessas junções como um conjunto de dois diodos, conforme</p><p>já fizemos antes com o transistor NPN, o diodo D1 representa a junção coletor-base e o</p><p>diodo D2 representa a junção base-emissor. Observe, contudo, que os terminais destes</p><p>componentes se encontram invertidos, uma vez que a polaridade está também invertida.</p><p>Polarização dos transistores – PNP</p><p>BASE</p><p>COLETOREMISSOR</p><p>NP P</p><p>BASE</p><p>COLETOR</p><p>EMISSOR</p><p>D2</p><p>N-P</p><p>D1</p><p>P-N</p><p>B1 B2</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Da mesma maneira, a junção coletor-base estará inversamente polarizada, enquanto a</p><p>junção base-emissor estará polarizada diretamente, dando-se o efeito da transferência de</p><p>resistência de forma igual à do transistor NPN, mas com as correntes fluindo no</p><p>sentido inverso.</p><p> Observe que, para melhor visualização e compreensão, o circuito foi redesenhado com o</p><p>emissor do transistor ficando para cima – ligado ao positivo da bateria – enquanto base e</p><p>coletor ficam embaixo, ligados ao negativo por meio dos resistores R1 e R2.</p><p>Polarização dos transistores – PNP</p><p>R1R2</p><p>B1</p><p>TR2</p><p>PNP</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Este tipo de arranjo com transistores PNP foi amplamente empregado nos primeiros radinhos</p><p>de bolso e em outros aparelhos fabricados até os anos 1960, uma vez que, naquela época, a</p><p>fabricação de transistores NPN era mais complexa, e estes não eram facilmente disponíveis.</p><p> O fato das correntes circularem de forma inversa provocava muita confusão nos técnicos</p><p>reparadores da época, o que ditou uma rápida adoção dos transistores NPN pela indústria</p><p>quando estes se tornaram mais difundidos, sendo que hoje a grande maioria dos projetos de</p><p>eletrônica usa transistores NPN, ficando os tipos PNP relegados a aplicações mais</p><p>específicas, com o uso em pares complementares, circuitos de acoplamento direto,</p><p>entre outros.</p><p>Particularidades da polarização dos transistores</p><p>Um transistor pode ser visto como um arranjo com dois diodos “gêmeos”, sendo que, quando</p><p>estiver polarizado, sua junção coletor-base deverá estar ____________________ e sua junção</p><p>base-emissor deverá estar _____________________.</p><p>Escolha a alternativa que completa corretamente as lacunas.</p><p>a) Diretamente polarizada – diretamente polarizada.</p><p>b) Diretamente polarizada – inversamente polarizada.</p><p>c) Inversamente polarizada – diretamente polarizada.</p><p>d) Inversamente polarizada – inversamente polarizada.</p><p>e) Inversamente polarizada – despolarizada.</p><p>Interatividade</p><p>Um transistor pode ser visto como um arranjo com dois diodos “gêmeos”, sendo que, quando</p><p>estiver polarizado, sua junção coletor-base deverá estar ____________________ e sua junção</p><p>base-emissor deverá estar _____________________.</p><p>Escolha a alternativa que completa corretamente as lacunas.</p><p>a) Diretamente polarizada – diretamente polarizada.</p><p>b) Diretamente polarizada – inversamente polarizada.</p><p>c) Inversamente polarizada – diretamente polarizada.</p><p>d) Inversamente polarizada – inversamente polarizada.</p><p>e) Inversamente polarizada – despolarizada.</p><p>Resposta</p><p>Como, em essência, um transistor é composto por dois diodos, devemos lembrar antes de mais</p><p>nada que suas junções precisam de uma tensão elétrica para conduzir e que o efeito transistor</p><p>se dará quando uma dessas junções estiver diretamente polarizada e a outra inversamente</p><p>polarizada. Para isso, vamos considerar o exemplo abaixo:</p><p>Polarização – Saturação do transistor</p><p>J1 J2</p><p>E C</p><p>B</p><p>N NP</p><p>+ +</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> No exemplo, podemos ver as junções de um transistor devidamente polarizadas, conduzindo.</p><p>Enquanto a junção J1 (base-emissor) estiver conduzindo, a junção J2 (coletor-base) também</p><p>estará, por conta do efeito da transferência de resistência.</p><p> Nesta situação, podemos dizer que o transistor encontra-se saturado, uma vez que estará</p><p>conduzindo apresentando uma oposição quase nula à passagem da corrente elétrica.</p><p>Polarização – Saturação do transistor</p><p>J1 J2</p><p>E C</p><p>B</p><p>N NP</p><p>+ +</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Contudo, se a bateria que polariza a junção J1 (base-emissor) for desligada, a junção J2</p><p>(coletor-base) também parará de conduzir, por mais que a sua bateria que a polariza ainda</p><p>esteja a ela conectada, conforme a figura.</p><p> Nesta situação, podemos dizer que o transistor está cortado, comportando-se dessa forma</p><p>como uma chave desligada, uma vez que os elétrons não estão circulando pelas duas</p><p>junções – J1 e J2 – e nenhuma corrente elétrica irá circular.</p><p>Polarização – Corte do transistor</p><p>J1 J2</p><p>E C</p><p>B</p><p>N NP</p><p>Bateria</p><p>desligada!</p><p>+</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Podemos dizer que, em um transistor, quando polarizado, circulam três correntes elétricas</p><p>principais: a corrente base-emissor, a corrente coletor-emissor e a corrente de emissor,</p><p>conforme podemos observar na figura.</p><p> A corrente base-emissor (ou Ibe) é aquela que flui entre a junção base-emissor (J1) do</p><p>transistor, e estará presente tão logo esta seja polarizada. Já a corrente coletor-emissor (Ice)</p><p>apenas irá existir a partir do momento em que houver corrente circulando entre base-</p><p>emissor, e será indicativa de que o efeito de transferência de resistência está ocorrendo se</p><p>o transistor estiver conduzindo. A corrente de emissor (Ie) será a somatória dos valores das</p><p>correntes base-emissor e coletor-emissor, sendo ela o valor total de corrente que está</p><p>circulando pelo transistor.</p><p>Correntes circulantes no transistor</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p>Ibe</p><p>Ice</p><p>E C</p><p>B</p><p>N NP</p><p>+ +</p><p> Um detalhe a respeito dos transistores é que, quando este componente se encontrar</p><p>polarizado e conduzindo, a corrente coletor-emissor será sempre maior do que a</p><p>corrente base-emissor.</p><p> Dessa forma, pode-se dizer que o transistor possui um ganho, ou fator de amplificação, o</p><p>que o torna especialmente útil em circuitos de amplificadores, em que sinais muito pequenos</p><p>podem ser ampliados em muitas vezes.</p><p>Ganho</p><p>E C</p><p>B</p><p>N</p><p>lbe</p><p>lce</p><p>+ +</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> A esta propriedade, é dado o nome de ganho – usualmente representado pela letra grega ß</p><p>(beta) ou pela sigla Hfe –, e seu valor pode ser obtido pela divisão do valor da corrente</p><p>coletor-emissor pela corrente base-emissor, conforme fórmula:</p><p>Em que:</p><p> ß será o valor do ganho do transistor;</p><p> Ice será o valor da corrente coletor-emissor, em ampères;</p><p> Ibe será o valor da corrente base-emissor, em ampères.</p><p>Ganho</p><p> Os transistores comuns podem ser divididos em duas categorias principais: os destinados a</p><p>trabalhar com pequenos sinais e tensões baixas, denominados de transistores de baixa</p><p>potência, e aqueles próprios para manipular grandes sinais e correntes, chamados de</p><p>transistores de alta potência.</p><p> Os transistores de baixa potência, geralmente, são menores, e não possuem grandes</p><p>facilidades para dissipar calor, uma vez que, como trabalham com tensões e correntes</p><p>pequenas, não tendem a se aquecer muito.</p><p>Identificando transistores – Baixa potência</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Já os transistores de alta potência – que, normalmente, são chamados simplesmente de</p><p>“transistores de potência” – são, geralmente, feitos com um encapsulamento de plástico com</p><p>uma ou mais aletas metálicas para a conexão térmica a um dissipador de calor, uma vez que</p><p>a passagem de correntes altas e tensões elevadas produz um aquecimento considerável,</p><p>que poderá danificar o componente caso este esteja insuficientemente arrefecido.</p><p> Alguns transistores de potência mais antigos possuem também um encapsulamento</p><p>inteiramente de metal, sendo que todos precisam ser montados ao dissipador usando</p><p>métodos adequados.</p><p>Identificando transistores – Alta potência</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Para os transistores de pequenas potências, geralmente a pinagem segue dois padrões</p><p>principais: a americana e a europeia, sendo que, em ambas, o terminal correspondente</p><p>à base e está no centro e os terminais de coletor e emissor podem se apresentar</p><p>diferentemente dispostos.</p><p> A nomenclatura também varia de acordo com a procedência dos componentes: os</p><p>transistores americanos possuem</p><p>códigos que se iniciam com a sigla “2N”, enquanto os</p><p>europeus podem começar com as letras “BC”, “BF” etc., sendo que outros formatos</p><p>também existem.</p><p>Identificando transistores – Pinagem</p><p>C</p><p>B</p><p>E</p><p>E</p><p>B</p><p>C</p><p>Transistores</p><p>Europeus:</p><p> BC547, BC548,</p><p>BC549 (NPN)</p><p> BC557, BC558,</p><p>BC559 (PNP)</p><p>Transistores</p><p>Americanos:</p><p> 2N3904 (NPN)</p><p> 2N3906 (PNP)</p><p> 2N4401 (NPN)</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p> Os transistores podem ter suas junções testadas utilizando um multímetro comum, mas um</p><p>diagnóstico mais completo de seu funcionamento pode ser obtido com testadores universais,</p><p>como o M-Tester, com a função de medição do ganho (Hfe) de um multímetro mais</p><p>completo, ou mesmo com dispositivos de teste dedicados, que são de construção</p><p>relativamente fácil.</p><p>Testando transistores</p><p>Fonte: autoria própria.</p><p>Em um transistor polarizado e conduzindo (saturado), ela é a corrente que corresponde ao</p><p>total, ou seja, à somatória das outras correntes circulantes. Estamos definindo:</p><p>a) Corrente de emissor (Ie).</p><p>b) Corrente de coletor (Ic).</p><p>c) Corrente de base (Ib).</p><p>d) Corrente base-emissor (Ibe).</p><p>e) Corrente coletor-emissor (Ice).</p><p>Interatividade</p><p>Em um transistor polarizado e conduzindo (saturado), ela é a corrente que corresponde ao</p><p>total, ou seja, à somatória das outras correntes circulantes. Estamos definindo:</p><p>a) Corrente de emissor (Ie).</p><p>b) Corrente de coletor (Ic).</p><p>c) Corrente de base (Ib).</p><p>d) Corrente base-emissor (Ibe).</p><p>e) Corrente coletor-emissor (Ice).</p><p>Resposta</p><p>ATÉ A PRÓXIMA!</p>