Resumo 4

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Prof. Eduardo J. Nogueira. 
 
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4 – TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (TBJ) 
 Neste item, desenvolveremos estudos sobre os Transistores Bipolares de Junção 
(TBJ). Para entendermos o funcionamento dos TBJ, abordaremos inicialmente a sua 
construção e características internas, abordando os conceitos de portadores majoritários e 
minoritários [2 e 3]. 
 Em seguida, estudaremos as características de Emissor, Base e Coletor de um TBJ, 
bem como suas possíveis configurações. Depois veremos como é realizada a polarização 
em corrente contínua (CC) de um TBJ, aplicando os conceitos de reta de carga e ponto de 
operação. A seguir, estudaremos algumas aplicações dos TBJs, onde veremos 
primeiramente um TBJ operando como uma chave, na condição de corte e saturação. Por 
fim, estudaremos o funcionamento de outros circuitos específicos formados por TBJs, 
como os amplificadores, por exemplo. 
4.1 – Contextualização 
 Quando um sinal de rádio ou TV chega ao aparelho através da antena, não possui 
potência suficiente para fazer funcionar um alto-falante ou a tela da TV. Assim como 
nestas situações, em todas as outras aplicações onde os sinais de entrada possuem 
potência muito baixa ou insuficiente, torna-se necessária a amplificação do sinal para 
valores compatíveis com os dispositivos a serem acionados [6]. 
 Antes da invenção do transistor, as válvulas eram os elementos responsáveis por 
este papel nos circuitos eletrônicos, porém elas próprias apresentavam diversos pontos 
críticos, como: precisar de tensões elevadas para funcionar, ter baixa vida útil e dimensões 
relativamente grandes. Outro ponto muito crítico apresentado pelas válvulas no passado 
era o aumento da temperatura nos outros componentes do circuito devido ao seu próprio 
aquecimento, o que é bastante prejudicial [2, 3 e 6]. 
 O desafio que se apresentava, então, era amplificar sinais de baixa amplitude, sem 
necessitar de grandes níveis de energia e sem prejudicar outros componentes do circuito. 
 Inicialmente, para podermos entender como funcionam os TBJs, é necessário 
estudarmos sua construção, estrutura e características internas. 
4.2 - Construção do TBJ 
 O Transistor Bipolar de Junção é um dispositivo semicondutor que possui três 
regiões dopadas. Na figura 56, é possível visualizar a estrutura de um TBJ do tipo NPN. A 
região inferior da estrutura do transistor é denominada emissor (E), a região do meio é 
chamada de base (B) e a região superior é denominada coletor (C). Cada uma das regiões 
apresenta características próprias: 

 A base é a região mais estreita, menos dopada e extremamente fina; 
 O emissor é a região mais dopada, onde são emitidos os portadores de carga; 
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 O coletor é a região onde a potência é dissipada, com dopagem intermediária 
entre a base e o emissor, e com maior área. 
 
 
Figura 59: Estrutura de um transistor bipolar de junção. Fonte: MALVINO & BATES, Vol. 1. 
 O TBJ pode ser de dois tipos: NPN ou PNP. 
Um TBJ do tipo NPN, como mostrado na figura 56, possui duas camadas de 
material do tipo n (coletor e emissor) e uma camada do tipo p (base); 
Um TBJ do tipo PNP possui duas camadas de material do tipo p (coletor e emissor) 
e uma camada de material do tipo n (base). 
Para um TBJ convencional, a razão entre a largura da camada total e a largura 
central é de 150:1. Na figura 57, é possível visualizar esta proporção em um TBJ do tipo 
PNP. 
O nível de dopagem da camada da base também é consideravelmente menor que 
os níveis das outras camadas (10:1 ou menos), fato que reduz a condutividade, resultando 
na limitação do número de portadores livres [3]. 
OBS.: O termo bipolar que nomeia este tipo de transistor se deve ao fato de que as 
lacunas e os elétrons participam do processo de condução. O transistor conduz por cargas 
positivas e negativas enquanto os condutores (unipolares) conduzem somente por cargas 
negativas (elétrons) [2, 3, 4, 5 e 6]. 
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Figura 60: Dimensões de um TBJ, PNP, típico. Fonte: BOYLESTAD & NASHELSKY. 
 
4.3 – Camada de depleção 
Os elétrons livres na região n de um TBJ do tipo NPN se difundem através da 
junção e se recombinam com as lacunas da região p (como já visto no estudo do diodo). 
Para entender esse conceito devemos imaginar os elétrons livres em cada região n 
cruzando a junção e recombinando-se com uma lacuna. O resultado desse movimento dos 
elétrons são duas camadas nas junções PN, denominadas camadas de depleção. 
A barreira de potencial dessas camadas possui o mesmo valor da barreira de 
potencial de um diodo, cujo valor é de aproximadamente 0,7 V para um diodo de Silício e 
aproximadamente 0,3 V para um diodo de Germânio. A figura 58 mostra as camadas de 
depleção em um TBJ. 
 
4.4 – Simbologia empregada para o TBJ 
 Na figura 59 temos os símbolos esquemáticos usualmente empregados para 
representar o transistor bipolar de junção. À esquerda temos a simbologia original com a 
presença de um círculo em volta. Com o passar do tempo, os desenhistas de eletrônica 
foram abandonando o uso do círculo para facilitar o desenho chegando à simbologia à 
direita. Atualmente, como os desenhos são feitos com o emprego de softwares, tanto faz. 
O que não pode ser feito é usar símbolos diferentes para o mesmo transistor em um 
mesmo desenho. Note que no transistor NPN a seta que indica o emissor aponta para fora, 
enquanto no PNP ela aponta para dentro. 
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Figura 61: As duas camadas de depleção do TBJ. Fonte: MALVINO & BATES, Vol. 1. 
 
 
Figura 62: Simbologia dos TBJs NPN e PNP. A seta do emissor aponta o sentido 
convencional da corrente. 
 
4.5 - Operação de um TBJ na região ativa 
Para entendermos o funcionamento de um TBJ, adotaremos como referência um 
Transistor Bipolar de Junção do tipo PNP. A operação de um TBJ do tipo NPN é exatamente 
a mesma, se considerarmos que as funções das lacunas e dos elétrons estão invertidas. 
Primeiramente, a junção Emissor - Base do TBJ é polarizada diretamente, como 
mostra a figura. Nesta configuração, a região de depleção teve a largura reduzida devido à 
tensão aplicada, resultando, portanto, em um fluxo denso de portadores majoritários, do 
material do tipo p para o material do tipo n. Vide figura 60. 
Quando a junção Base–Coletor do TBJ é polarizada reversamente, observa-se que o 
fluxo de portadores majoritários é nulo, resultando apenas no fluxo de portadores 
minoritários. A figura a seguir mostra a polarização reversa da junção Base–Coletor de um 
TBJ. Vide figura 61. 
NPN PNP
B B
C
C
E
E
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Figura 63: Junção Emissor–Base diretamente polarizada de um transistor pnp. Fonte: 
BOYLESTAD & NASHELSKY. 
 
Figura 64: Junção Base-Coletor reversamente polarizada de um TBJ pnp. Fonte: 
BOYLESTAD & NASHELSKY. 
 Assim, podemos ver que uma junção p-n de um transistor é polarizada 
reversamente, enquanto a outra é polarizada diretamente. 
Aplicando-se, portanto, os dois potenciais de polarização, muitos portadores 
majoritários irão se difundir no material do tipo n através da junção p-n polarizada 
diretamente, ou seja, os elétrons livres no emissor são forçados a entrar na base. 
Como o material do tipo n interno é muito fino e possui baixa condutividade, um 
número muito baixo de tais portadores seguirá esse caminho de alta resistência para o 
material da base. A maior parte desses portadores majoritários entrará através da junção 
polarizada reversamente no material do tipo p, conectado ao terminal do coletor. 
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 A figura 62 ilustrao fluxo de portadores majoritários e minoritários em um TJB do 
tipo PNP. 
 
Figura 65: Fluxo de portadores majoritários e minoritários em um transistor pnp. Fonte: 
BOYLESTAD & NASHELSKY. 
 
4.6 – Configurações de operação do transistor 
 Existem três configurações básicas em que um transistor pode operar, são elas 
base comum, emissor comum e coletor comum. 
 
4.6.1 – Configuração base comum 
 Essa nomenclatura deriva do fato de a base ser comum tanto para o circuito de 
entrada (Base-Emissor) quanto o de saída (Base-Coletor), da configuração. Além disso, ele 
é normalmente o terminal cujo potencial está mais próximo, ou está efetivamente no GND 
(Terra). Nas figuras a seguir, podemos visualizar as notações e os símbolos utilizados para 
descrever os TBJs do tipo PNP e NPN, respectivamente. 
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Figura 66: À esquerda temos um transistor pnp em base comum e à direita um npn 
também em base comum. Fonte: BOYLESTAD & NASHELSKY. 
 
4.6.2 – Configuração Emissor Comum 
 Esta é a configuração mais utilizada nos TBJs, onde o emissor é comum em relação 
aos circuitos de entrada e saída. Nas figuras a seguir, podemos visualizar as notações e 
símbolos utilizados para descrever os TJB, na configuração Emissor-Comum do tipo PNP e 
NPN, respectivamente. As correntes de emissor (𝐼𝐸), coletor (𝐼𝐶) e de base (𝐼𝐵) estão 
representadas nas figuras em seus sentidos convencionais. Vide figura 64. 
 Veja dois vídeos que auxiliam bastante a compreensão do funcionamento do 
transistor operando em emissor comum. 
Parte 1: https://www.youtube.com/watch?v=UV0q2MA8jLs 
Parte 2: https://www.youtube.com/watch?v=0sCc6-hlujg 
 
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Figura 67: À esquerda temos um transistor npn em emissor comum e à direita um pnp 
também em emissor comum. Fonte: BOYLESTAD & NASHELSKY. 
 
 
4.6.3 – Configuração Coletor Comum 
 A terceira configuração possível em um TBJ é denominada Coletor-Comum, pois o 
Coletor é ponto comum entre a Base e o Emissor. Esta configuração é muito utilizada para 
o casamento de impedância. A figura 65 mostra as notações e símbolos de um TBJ PNP e 
TBJ NPN, na configuração Coletor-Comum, respectivamente. 
 Adiante estudaremos o transistor como amplificador de sinais e lá voltaremos a 
falar das configurações Emissor Comum, Base Comum e Coletor Comum estudando suas 
principais características. 
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Figura 68: À esquerda temos o transistor PNP na configuração coletor comum e à direita 
temos um NPN também em coletor comum. 
 
4.7 – Teste de transistores com o multímetro digital 
Como no teste de diodos com o multímetro digital, ao testar transistores verificamos a 
queda de tensão nas junções PN. Usando a mesma escala com o símbolo do diodo, procure um 
terminal que indique aproximadamente a mesma queda de tensão para com os outros dois. 
Este é a base. Se a ponta vermelha estiver na base, o transístor é NPN. Se a ponta preta 
estiver base, o transístor é PNP. A junção com a queda de tensão ligeiramente menor é a base-
coletor. 
Se uma junção estiver aberta, a indicação será a de open loop (figura da 
direita). Polarização reversa, também terá como indicação open loop. 
Colocando uma ponta no coletor e outra no emissor, a indicação deverá ser de 
open loop, caso não seja o transistor estará com fuga ou em curto. 
 
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Figura 69: Identificação da polaridade (NPN ou PNP) e verificação do estado (bom ou 
defeituoso) com o uso do multímetro digital. Fonte: 
http://www.burgoseletronica.net/instrumento_multimetrodig/multimetrodig_diodo.html 
 
 
4.8 – Polarização CC do transistor bipolar de junção 
 Para que possamos analisar ou projetar amplificadores com transistores, devemos 
conhecer a respeito da resposta CC (em corrente contínua) do transistor. O cálculo do 
ponto de operação (ponto quiescente) de um transístor depende das curvas características 
estudadas, da configuração do mesmo e do tipo de amplificador que desejamos projetar. 
Este processo chama-se polarização do transístor. 
4.8.1 – Ponto de operação ou ponto quiescente (Ponto Q) 
 O primeiro passo a ser tomado em um projeto contendo transistores é a 
determinação da corrente CC de coletor e o valore de tensão VCE (tensão entre coletor e 
emissor) desejados. Com esses valores bem definidos, é possível determinar o ponto de 
operação nas curvas características, as quais definem a região de trabalho do transistor 
como amplificador de sinal. Como o ponto de operação é fixo na curva, ele também é 
denominado ponto quiescente (ponto Q). O circuito de polarização pode ser projetado 
para estabelecer o ponto de operação do dispositivo em qualquer lugar dentro da região 
ativa. 
 No circuito da figura 70 temos um transistor NPN polarizado com duas fontes, VBB 
e VCC. Apesar de eficiente, este método não é prático. O prático é utilizar uma única fonte 
de alimentação. Mas vamos aproveitar o circuito em questão para explicar alguns 
conceitos básicos. O ponto Q é definido por um par ordenado tensão-corrente. Q(VCEQ, 
ICQ). Na figura 70 o ponto Q é definido por VCE = 6,82V e IC = 5,18 mA. 
 
4.8.2 – Ganho de corrente CC do transistor (βcc). 
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𝛽𝑐𝑐 =
𝐼𝐶
𝐼𝐵
 
 No caso do circuito da figura 70, βcc = 100, pois Ic = 5,18 mA (5,18 x 10-3 A) e IB = 51,8 
mA (51,8 x 10-6 A). Ic/ IB = 100. 
 Βcc mede o número de vezes que a corrente de coletor é maior que a corrente de 
base. 
 
Figura 70: Valores quiescentes medidos em um transistor NPN. A1 mede a corrente de 
base. A2 mede a corrente de coletor, A3 mede a corrente de emissor e V1 mede a tensão 
entre coletor e emissor (VCE). 
 
4.8.3 – O parâmetro alfa (α) do transistor 
∝𝐶𝐶=
𝐼𝐶
𝐼𝐸
 
 α é a razão entre a corrente de coletor e a corrente de emissor. É um número 
próximo de 1, porém menor que 1. 
 
4.8.4 – Relações 
 A corrente de coletor é o resultado da multiplicação da corrente de base por βcc. 
1
2
VBB
6V
RB
100k µA
+51.8
A1
mA
+5.18
A2
RC
1k
1
2
VCC
12V
Volts
+6.82
V1
mA
+5.24
A3
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𝐼𝐶 = 𝛽𝐶𝐶𝐼𝐵 
 A corrente de coletor somada à corrente de base nos dá o valor da corrente de 
emissor. 
𝐼𝐸 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵 
 Como IB é muito menor que Ic (mais de 100 vezes menor, na maioria dos casos), 
podemos considerar Ic e IE como praticamente iguais. 
𝐼𝐶 ≅ 𝐼𝐸 
 
4.8.5 – Dispersão de características 
 Dois transistores teoricamente iguais não são exatamente iguais. Se você se 
reportar ao datasheet de um determinado transistor, fornecido pelo fabricante do mesmo, 
ele te fornecerá uma faixa entre um valor mínimo e um máximo para o βcc (hFE) desse 
transistor e não um número fixo. 
 
4.8.6 Polarização com uma única fonte 
4.8.6.1 – Polarização fixa 
 A figura 71 mostra um tipo de polarização que, apesar de muito simples pelo fato 
de usar apenas dois resistores, apresenta o sério inconveniente de ser altamente 
dependente de βcc, sendo evitada pelos projetistas. 
 
Figura 71: Polarização fixa. Os esquemas da esquerda e da direita são equivalentes. 
 A diferença entre o esquema à esquerda na figura 71 e o da direita é apenas a 
forma de representar a fonte Vcc. Onde + 12 V é o positivo de uma fonte de 12 V, cujo 
negativo está ligado ao terra (GND). 
4.8.6.2 – Polarização por realimentação do coletor ou auto polarização 
RC
1k
1
2
VCC
12V
RB
220k
RC
1kRB
220k
+12V
Vcc
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 O esquema dafigura 72 mostra um tipo menos dependente de βcc que o da figura 
71, porém ainda bastante dependente, sendo evitado também pela maioria dos 
projetistas. 
 
Figura 72: Polarização por realimentação do coletor ou auto polarização. 
4.8.6.3 Polarização por realimentação do emissor 
 Esta é melhor que a primeira e mais ou menos equivalente à segunda. Vide figura 
73. 
 
4.8.6.4 – Polarização por divisor de tensão na base ou polarização PDT ou polarização 
independente de βcc. 
 É a preferida dos projetistas pelo fato de manter o ponto Q praticamente 
inalterado, qualquer que seja o valor de βcc do transistor empregado. Vide figura 74. 
RC
1k
RB
100k
+12V
Vcc
RC
1k
RB
220k
+12V
Vcc
RE
270R
Figura 73: Polarização por realimentação do emissor. 
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 A figura 74 mostra o circuito de polarização mais utilizado. Observe que o circuito 
da base é formado por um divisor de tensão (R1 e R2). Por essa razão o circuito é 
denominado polarização por divisor de tensão. 
 Como a corrente de base é desprezível comparada coma as correntes que fluem 
por R1 e R2, a tensão na base em relação ao GND será 
𝑉𝐵 ≅ 𝑉𝐶𝐶
𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
 
 A tensão no emissor em relação ao GND (VE) será 
𝑉𝐸 ≅ 𝑉𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 ≅ 𝑉𝐵 − 0,7𝑉 
 A corrente de coletor, que pode ser considerada igual à de emissor pode ser 
calculada como 
𝐼𝐶 ≅ 𝐼𝐸 =
𝑉𝐸
𝑅𝐸
 
 A tensão no coletor em relação ao GND pode ser calculada como 
𝑉𝐶 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 
 A tensão VCE será 
𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶 − 𝑉𝐸 
 Tendo os valores de VCE e de IC, determinamos o ponto de operação. 
RC
4k7
R1
68k
+12V
Vcc
RE
1k2
R2
12k
Figura 74: Polarização PDT. 
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 Em [2], no capítulo 8, encontramos este assunto explicado detalhadamente. Em 
[3], no capítulo 4, item 4.5 você poderá reforçar a teoria sobre esse assunto. 
 
4.8.6.4.1 – Regra prática para cálculo dos resistores em uma polarização PDT. 
 Como pode ser visto no capítulo 8 de [2] e no capítulo 4 de [3], quanto menores 
forem os valores de R1 e R2 mais estável será o divisor de tensão, porém uma diminuição 
destes valores também acarreta um efeito colateral que é fazer com que um estágio 
amplificador pese muito como carga para o estágio que o precede ou para a fonte de sinal. 
 Ao longo dos meus mais de 40 anos trabalhando com eletrônica aprendi a regra 
que descrevo a seguir para cálculo dos resistores em uma polarização PDT destina a 
transistores que vão trabalhar como amplificadores de pequenos sinais. 
1º passo: Adote ICQ ≅ 1 𝑚𝐴 e 𝑉𝐸 ≅ 0,1𝑉𝐶𝐶. 
2º passo: Cálculo do resistor de emissor 
𝑅𝐸 ≅
𝑉𝐸
𝐼𝐶𝑄
=
0,1𝑉𝐶𝐶
10−3
 
Se o valor encontrado para RE não for um valor comercial, arredonde para o valor 
comercial mais próximo de acordo com a tabela RETMA. 
Tabela RETMA 
A tabela RETMA é adotada pelos fabricantes a fim de padronizar os valores 
comerciais de componentes eletrônicos. É útil ter noção dos valores disponíveis no 
mercado ao se projetar um circuito novo. Os valores comerciais de resistores (e 
capacitores) são potências de 10 multiplicadas pelos valores abaixo. 
 
 
 
3º passo: Cálculo do resistor de coletor 
𝑅𝐶 ≅ 4𝑅𝐸 
Se o valor encontrado para RC não for um valor comercial, arredonde para o valor 
comercial mais próximo de acordo com a tabela RETMA. 
4º passo: Cálculo do resistor R2 
𝑅2 ≅ 10𝑅𝐸 
10 12 15 18 22 27 
33 39 47 56 68 82 
 
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Se o valor encontrado para R2 não for um valor comercial, arredonde para o valor 
comercial mais próximo de acordo com a tabela RETMA. 
 
5º passo: Cálculo do resistor R1 
𝑅1 ≅
𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵
𝑉𝐵
𝑅2 
Lembrando que 𝑉𝐵 = 0,1𝑉𝐶𝐶 + 0,7𝑉 
Se o valor encontrado para R1 não for um valor comercial, arredonde para o valor 
comercial mais próximo de acordo com a tabela RETMA. 
 
 
4.8.6.4.1 – Reta de carga e ponto Q para a polarização PDT 
 Numa polarização PDT firme, o ponto Q ficará praticamente imóvel independente 
do βcc do transistor. Para traçarmos a reta de carga, imaginamos uma saturação perfeita 
(resistência zero entre coletor e emissor) para determinarmos 𝐼𝐶𝑠𝑎𝑡 (um dos extremos da 
reta), basta efetuarmos o cálculo abaixo. 
𝐼𝐶𝑠𝑎𝑡 =
𝑉𝑐𝑐
𝑅𝐶 + 𝑅𝐸
 
 O outro extremo (quando o transistor está no corte, 𝐼𝐶 = 0) será o valor da tensão 
da fonte para 𝑉𝐶𝐸. A reta de carga está mostrada na figura 75. 
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Figura 75: Reta de carga e ponto de operação na polarização PDT. Fonte BOYLESTAD & 
NASHELSKY. 
 
 
4.9 – O transistor bipolar como chave 
Um transistor bipolar de junção (BJT ou TBJ) pode operar como chave eletrônica, 
bastando para tal 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 (IBSAT) e no ponto 
de corte (chave aberta) a corrente de base é zero. 
Veja na figura 76 temos um transistor operando como chave eletrônica e na figura 
77 temos sua respectiva reta de carga. 
Para obter o extremo superior da reta de carga (corrente Ic de saturação) devemos 
supor um curto entre coletor e emissor (VCE = 0), de forma que praticamente toda a tensão 
de alimentação se fixe no resistor de coletor. Teremos então: IC = VCC / RC e VCE = 0. 
Para obter o extremo inferior da reta de carga (corte), devemos supor os terminais 
de coletor e emissor abertos. Teremos então: VCE = VCC e Ic = 0. 
 
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Figura 76: Transistor operando como uma chave controlada por dois níveis de tensão. 
 
Figura 77: Reta de carga para o transistor do circuito da figura 76. 
Fica então caracterizado que o transistor opera apenas em um dos extremos da 
reta de carga: corte ou saturação. 
Podemos então, tomando como exemplo o circuito mostrado anteriormente, 
calcular a corrente de base e a corrente de coletor. 
𝐼𝐵 =
𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸
𝑅𝐵
 
Onde 
𝐼𝐵𝑅𝐵 + 𝑉𝐵𝐸 − 𝑉𝐵𝐵 = 0 
 
OBS: VBE típica é da ordem de 0,7V 
 
Supondo VBB = 5V e RB = 1500Ω, a corrente de base (IB) será: 
 
IB = (5V - 0,7V) / 1500Ω = 2,9mA 
Q1
RC
RB
1
2
VCC
1
2
VBB
SW1
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No chaveamento eletrônico com transistores, devemos levar em conta dois tipos 
de saturação: fraca e forte. Na saturação fraca, a corrente de base é suficiente para levar o 
transistor à saturação. Tal procedimento, porém, não é aconselhável visto que pode haver 
uma variação de βCC e na própria corrente de base de saturação (IB SAT). 
Utiliza-se normalmente a saturação forte, que assegura a condição de saturação 
para todos os valores de βCC. Uma regra prática é considerar a corrente de base como 
aproximadamente 10% da corrente de saturação de coletor. 
Desta forma, supondo que ICSAT = 30mA, então será fixada uma corrente de base de 
3mA (relação 10:1). 
Tomemos como exemplo o circuito da figura 78, onde verificaremos se o mesmo 
está operando como chave eletrônica. 
 
Considerando uma tensão de controle (Vcont) igual à zero (chave no ponto B), a 
corrente de base será igual à zero (condição de corte) e a corrente de coletor será igual a 
zero. Nestas condições o transistor operará como uma chave aberta e a tensão no resistor 
de coletor será zero, pois RC = RCIC; logo, a tensão entre coletor e emissor será igual a 12V, 
pois VCE = VCC - VRC. Vide figura 78.Figura 78: Transistor no corte. 
 
Considerando uma tensão de controle (Vcont) igual a +6V (chave no ponto A), a 
corrente de base será: IB = (VBB - VBE) / RB = ( 6 - 0,7) / 2200 = 2,4mA. Neste caso a tensão 
de VCE assumirá um valor muito próximo de zero enquanto a tensão em Rc será 
praticamente toda a tensão da fonte VCC. Vide figura 79. 
Q1
BC338
RC
470R
RB
2k2
SW1
Volts
 0.00
Volts
+12.0
Vcont
Volts
 0.00
1
2
VCC
12V
1 2
VBB
6V
A
B
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20 
 
 
Figura 79: Transistor na saturação. 
Note que o transistor não é uma chave tão perfeita, pois VCESAT (apesar de muito 
pequeno) não é igual a zero embora, na prática, possa ser considerado como zero. 
Comparando a corrente de base com a corrente de coletor, verifica-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. Vide figura 80. 
 
Figura 80: Medição das correntes de coletor e de base em uma saturação forte. 
 
Q1
BC338
RC
470R
RB
2k2
SW1
Volts
+11.8
Volts
+0.19
Vcont
Volts
+6.00
1
2
VCC
12V
1 2
VBB
6V
A
B
Q1
BC338
RC
470R
RB
2k2
SW1 Vcont
1
2
VCC
12V
1 2
VBB
6V
A
B
mA
+25.1
mA
+2.33
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4.9.1 – Regras para projeto 
Na grande maioria dos casos, a tensão de controle (Vcont) é fornecida por um circuito 
digital o qual entrega nível baixo (≅ 0V) ou nível alto (≅ +5V). Usando transistor NPN como 
no exemplo abaixo, o transistor estará no corte com Vcont ≅ 0V e estará saturado com 
Vcont ≅ +5V. Vide figura 81. 
 
 
Figura 81: Sinal digital Vcont chaveando um transistor NPN. 
Embora na maioria dos casos os níveis de Vcont sejam os citados acima, 
poderemos encontrar outros. 
 Para projetarmos um circuito usando o transistor como chave, devemos 
primeiramente conhecer as características da carga a ser chaveada (tensão, corrente e 
resistência nominais) e os níveis assumidos pela tensão de controle nos níveis alto e baixo. 
Exemplo: 
No circuito da figura 82 temos um relé cuja bobina tem tensão nominal de 12V e 
corrente nominal de 30mA. O nível baixo da tensão Vcont (VL) é aproximadamente 0V (VL 
≅ 0V). O nível alto (VH) é de aproximadamente +5V (VH ≅ +5V). Vamos calcular o valor de 
RB. 
Solução: 
Vamos primeiramente calcular a resistência da bobina 
RL = VL / IL 
RL = 12V / 30mA 
RL = 12 / 3 x 10-3 
RL = 400Ω 
Q1
BC338
RC
RBVcont
1
2
VCC
12V
Prof. Eduardo J. Nogueira. 
 
22 
 
 
Figura 82: Acionamento de um relé através de um sinal Vcont oriundo de um circuito 
digital. 
Podemos determinar o valor de RB pela equação abaixo 
 
𝑅𝐵 ≅
𝑉𝐻 − 0,7
𝐼𝐵
 
assim, podemos garantir que IB será aproximadamente 1/10 de IC. 
 
𝑅𝐵 ≅
5 − 0,7
3.10−3
 
𝑅𝐵 ≅1433,33Ω 
Como o valor calculado não é um valor comercial, usamos a Tabela RETMA para 
encontrar o valor comercial mais próximo. A tabela RETMA (como explicado 
anteriormente) é adotada pelos fabricantes a fim de padronizar os valores comerciais de 
componentes eletrônicos. Os valores comerciais de resistores (e capacitores) são 
potências de 10 multiplicadas pelos valores abaixo: 
 
Tabela RETMA 
Pela tabela deduzimos que o valor comercial mais próximo é 1500Ω (1k5). 
U1
NOR
U2
NOR
U3
NOT
U4
AND
/B
U5
NOT
U6
OR
RL1
12V
Q1
+12V
RB
D1
Prof. Eduardo J. Nogueira. 
 
23 
 
Você deve ter observado o diodo D1 em paralelo com a bobina do relé. Este recebe 
a denominação de diodo roda livre. Quando uma corrente que flui por um indutor é 
bruscamente interrompida, isto provoca um di/dt (Δi/Δt quando Δt tende a zero) altíssimo 
em módulo, resultando numa altíssima tensão induzida num intervalo de tempo muito 
curto. Se o chaveamento é feito por uma chave eletromecânica, o fenômeno causará um 
aumento significativo do arco voltaico em relação a uma carga resistiva que solicitasse a 
mesma corrente. Se o chaveamento é feito por semicondutor (transistor, CI ou tiristor), o 
valor da tensão auto induzida, normalmente danifica o dispositivo semicondutor. Este 
surto é que é vulgarmente conhecido como coice eletromagnético (electromagnetic kick). 
Como impedir que o coice danifique o semicondutor? 
A solução é bastante simples. Basta colocar um diodo reversamente polarizado em 
paralelo com a bobina do relé e este só conduzirá no instante em que houver a comutação 
de saturação para corte (de ON para OFF) do transistor absorvendo toda a energia 
armazenada pelo campo magnético da bobina e impedindo o surgimento do pulso de alta 
tensão no coletor. 
4.9.2 - Exemplos de aplicação em instrumentação 
 
Figura 83: Sensor de líquidos com saída a relé 
O circuito da figura 83 é um sensor para detectar a presença de líquidos (água, por 
exemplo) em um reservatório. 
Na ausência de liquido entre os eletrodos 1 e 2, não haverá corrente de um para 
outro e consequentemente o transistor Q1 (PNP) estará no corte com VCE = 12V e a tensão 
no resistor R2 será 0V. A tensão de 0V em R2 será o VL para Q2 (NPN) levando-o também 
ao corte. 
Na presença de líquido este oferecerá uma resistência de alguns a algumas 
dezenas de kΩ de um eletrodo para outro conduzindo uma corrente de base suficiente 
Q1
+12V
R2
5k6
R1
1k
Elet1
Elet2 Q2R3
3k9
RL1
12V
D1
NA
NF
COM
Prof. Eduardo J. Nogueira. 
 
24 
 
para saturar Q1. Com Q1 saturado, R2 receberá uma tensão praticamente igual a 12V (VH) 
que saturará Q2 atracando o relé. 
Saída PNP 
Na figura 84 temos um sensor com a mesma finalidade do primeiro. A diferença é 
que na saída, ao invés do relé temos o transistor Q2 (PNP) como chaveador de carga. A 
carga desse sensor deve ser ligada entre saída e terra. 
 
Figura 84: Sensor de líquidos com saída PNP. 
 
 
Saída NPN 
Na figura 85 temos um sensor com a mesma finalidade do primeiro e do segundo. 
A diferença é que na saída, ao invés do relé ou do transistor PNP temos o transistor Q2 
Q1
+12V
R2
2k7
R1
1k
Elet1
Elet2
Q2
Saida
D1
Prof. Eduardo J. Nogueira. 
 
25 
 
(NPN) como chaveador de carga. A carga desse sensor deve ser ligada entre saída e 
positivo da alimentação. 
 
Figura 85: Sensor de líquidos com saída NPN 
Visando uma boa compreensão do funcionamento do transistor bipolar de junção 
(TBJ), veja ou reveja os dois vídeos cujos links aparecem abaixo. 
Vídeo 1: https://www.youtube.com/watch?v=UV0q2MA8jLs&t=319s 
Vídeo 2: https://www.youtube.com/watch?v=0sCc6-hlujg&t=2s 
 
 
Q1
+12V
R2
5k6
R1
1k
Elet1
Elet2 Q2R3
3k9
D1
Saida