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ELETRÔNICA I
Fabricio Ströher da Silva
Transistores bipolares: 
princípio físico de 
funcionamento
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Reconhecer as características construtivas do transistor bipolar.
  Determinar as relações de tensão e corrente existentes no transistor 
bipolar.
  Analisar o ganho e a reta de carga no transistor bipolar.
Introdução
Os transistores têm como principal função na eletrônica a amplificação de 
sinais, como aqueles de áudio e vídeo, conforme lecionam Malvino e Bates 
(2016). Além disso, podem ser utilizados como chaves eletrônicas para as 
mais diversas aplicações. Transistores são os componentes mais utilizados 
na fabricação de circuitos integrados (CIs), circuitos estes que, pelas suas 
características multifuncionais, permitiram inclusive o surgimento dos 
primeiros computadores, conforme explicam Horowitz e Hill (2017).
Neste capítulo, você vai conhecer as características construtivas dos 
transistores bipolares, também conhecidos como TBJ. Você vai verificar 
as relações existentes entre tensão e corrente nesses circuitos e a im-
portância de se conhecer essas relações no transistor. Por fim, você vai 
analisar o ganho do transistor e a sua reta de carga, reta esta que auxilia 
na verificação das relações de tensão e corrente no circuito coletor do 
transistor.
Características construtivas 
do transistor bipolar
Um transistor bipolar, diferentemente dos diodos, tem duas junções PN. Os 
transistores podem ser de confi guração PNP ou NPN, sendo essas denomina-
ções relacionadas com o tipo de material semicondutor que será empregado. 
Transistores NPN, os mais utilizados em circuito eletrônicos, têm duas regiões 
dopadas com materiais pentavalentes, sendo essas duas regiões divididas por 
um material de tipo P. Já os transistores PNP têm confi guração contrária. 
Essa relação é apresentada na Figura 1.
Figura 1. Estrutura física dos transistores bipolares PNP e NPN.
Fonte: Berislav Kovacevic/Shutterstock.com.
Com essas junções, cada um dos diodos terá duas camadas de depleção. 
Um fato relevante é que as duas regiões de depleção têm tamanhos diferentes, 
em função da diferença de nível de dopagem das camadas, conforme lecionam 
Malvino e Bates (2016).
O transistor tem um eletrodo ligado a cada um de seus materiais semi-
condutores. O pino central conectado ao material P no transistor NPN, ou 
no material N no transistor PNP, é denominado base. Esse material central, 
conforme apresentado na Figura 1, tem a menor área dentre os três materiais.
Em um transistor NPN, o material N com uma dopagem mais forte é 
denominado emissor, sendo o outro extremo o coletor do transistor. Na Figura 
2 é apresentada a simbologia dos transistores, bem como a identificação dos 
seus pinos.
Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento2
Figura 2. Simbologia dos transistores PNP e NPN, 
respectivamente.
Fonte: simlik/Shutterstock.com.
Partindo do conceito de diodo e utilizando o transistor NPN como exemplo, 
podemos ver um transistor como sendo dois diodos, em que o emissor e o 
coletor seriam os cátodos dos mesmos, e a base uniria os dois emissores. Na 
prática é justamente isso; porém, a diferença do nível de dopagem e a espes-
sura das camadas fazem toda a diferença quando polarizamos um transistor.
O emissor tem a função de emitir elétrons para a base do transistor. Na 
Figura 3a é apresentado um transistor NPN emissor comum. Diz-se emissor 
comum pelo fato de que os negativos das duas fontes estão ligados em comum 
com o emissor, ou seja, no mesmo potencial. Já o diodo emissor, representado 
na Figura 3b, está diretamente polarizado em relação a VBB. Como mencionado, 
a região da base é fracamente dopada e muito estreita, fazendo com que os 
elétrons que migraram do emissor, em sua grande maioria, não encontrem 
lacunas e permaneçam como elétrons livres na região da base. A região do 
coletor do transistor é fracamente dopada, e um nível de tensão reverso no 
diodo coletor fará com que os elétrons livres da base sejam atraídos pela fonte 
VCC, gerando a corrente de coletor.
Observe que a representação simbólica do transistor como sendo dois 
diodos, conforme a Figura 3b, é somente para a compreensão da estrutura 
física dos transistores. Se tentarmos realizar essa ligação de diodos para 
substituir um transistor, não será possível, pois a região da base nessa situação 
será muito espessa, fazendo com que a corrente base-emissor seja bastante 
elevada, enquanto a corrente coletor-emissor será nula. 
3Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento
Figura 3. (a) Transistor NPN com polarização do tipo emis-
sor comum e (b) circuito análogo com diodos.
Fonte: Proteus (2016).
Transistores PNP têm sua estrutura em relação ao nível de dopagem e à lar-
gura da base semelhante aos transistores NPN; a diferença está na polarização 
dos diodos. Nos transistores PNP, os diodos emissor e coletor estarão com os 
seus cátodos conectados à base, fazendo com que as fontes sejam invertidas 
em relação à sua polaridade, para que possa existir corrente entre emissor e 
coletor. Em função disso, um transistor não pode ser substituído pelo outro 
nos circuitos, mesmo que eles tenham as mesmas características elétricas.
Relações de tensão e corrente existentes 
no transistor bipolar
Seguindo a compreensão dos transistores, nesta parte verifi caremos as rela-
ções entre tensão e corrente nos mesmos. A compreensão desses conceitos 
é fundamental para a polarização de transistores, para que estes funcionem 
dentro do esperado em circuito eletrônicos.
Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento4
Correntes no transistor
Na Figura 4 é apresentado o fl uxo convencional da corrente elétrica em 
um transistor NPN. Como visto anteriormente, os elétrons provenientes do 
emissor, em parte, vão para a base, enquanto os demais são coletados pelo 
coletor. Com isso, podemos defi nir que:
Em análises matemáticas de circuito com transistores, como a corrente que 
circula pela base é muito menor do que a corrente que circula pelo coletor, 
pode-se utilizar:
Figura 4. Fluxo convencional das 
correntes em um transistor NPN.
Fonte: Malvino e Bates (2016, p. 193).
O entendimento da relação de correntes em um transistor é de vital impor-
tância para saber aplicá-los em circuitos eletrônicos. Fundamentalmente, um 
transistor realiza a amplificação da corrente da base em relação ao coletor, 
sendo que um aumento na corrente da base aumentará proporcionalmente 
a corrente do coletor, não sofrendo diretamente interferências da tensão do 
circuito coletor. Essa relação entre as correntes de base e coletor serão apre-
sentadas de forma mais clara na próxima seção.
5Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento
Tensões no circuito com transistor
Na Figura 5, é apresentado novamente o circuito com transistor emissor comum, 
com ênfase para as quedas de tensão no circuito.
Para uma melhor análise de circuitos com transistores, analisaremos os 
mesmos utilizando malhas. Analisando o circuito de base, onde temos uma 
fonte, e seguindo a segunda lei de Kirchhoff, sabemos que a tensão será igual 
às quedas de tensão nas cargas — o resistor RB e o diodo emissor. Logo:
Para as análises matemáticas, utilizaremos como referência uma queda 
de tensão padrão no diodo emissor de 0,7 V, assim como adotado nos diodos. 
Porém, na realização de projetos, é interessante sempre conhecer a real queda 
de tensão, apontada nas folhas de dados, já que transistores podem ter sinais 
VBB muito pequenos, o que fará com que essa informação se torne relevante 
para um projeto mais preciso.
Figura 5. Circuito com transistor emissor comum. 
Fonte: Malvino e Bates (2016, p. 193).
Realizando uma análise similar em relação ao circuito coletor, podemos 
utilizar o mesmo conceito. Com isso:
Sendo VCE a queda de tensão entre os terminais emissor e coletor do tran-
sistor e a tensão VC a queda de tensão nacarga do coletor.
Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento6
Relações de tensão e corrente
Na Figura 6 é apresentada a relação IC e VCE. Conforme já dito, a corrente de 
coletor é diretamente proporcional à corrente de base, o que é demonstrado na 
Figura 6, onde, com uma corrente na base de 10 µA, tem-se uma corrente no 
coletor de 1 mA. É perceptível que, com as correntes constantes, pode existir 
uma variação da tensão VCE. Com isso, é possível defi nir três regiões quando 
o transistor estiver em operação.
Figura 6. Relação da corrente de coletor com a tensão entre coletor e 
emissor do transistor 2N3904.
Fonte: Malvino e Bates (2016, p. 198).
A primeira região é definida como região de saturação e ocorre quando 
a queda de tensão (VCE) no transistor é bastante baixa, porém mantendo uma 
circulação máxima de corrente no coletor. Um transistor é polarizado nessa 
região quando se quer que o mesmo trabalhe como uma chave, assunto este 
que será abordado mais adiante.
A segunda região é a região ativa do transistor; nessa região é possível 
determinar um ponto de operação constante para que a amplificação do sinal 
seja realizada. A polarização que tem como objetivo fazer com que o transistor 
opere na região ativa é utilizada em amplificadores de sinais, tema este que 
será melhor abordado mais à frente.
A outra região é a região de ruptura e é atingida da mesma forma que ocorre 
com os diodos quando um determinado nível de tensão é excedido — acontece 
o efeito avalanche, elevando a corrente a ponto de danificar o componente.
Em tempo, podemos determinar a dissipação de potência em um transistor 
como sendo:
7Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento
É importante ressaltar que, em um circuito, os transistores fazem um papel interme-
diário, ou seja, eles têm por função ser uma chave ou um amplificador de sinais. Com 
isso, quanto menor a potência dissipada por esse transistor, mais eficiente ele será 
no circuito em que será inserido; deve-se sempre levar isso em conta na polarização 
dos transistores.
O ganho e a reta de carga no transistor bipolar
O ganho de corrente
Conforme já mencionado, o aumento na corrente de base do transistor é 
proporcional ao aumento da corrente de coletor. Essa relação é denominada 
ganho de corrente e tem como parâmetro a letra grega beta (β). Com isso, 
é possível determinar a corrente na base em função da corrente no coletor e 
vice-versa, tendo em mãos a seguinte relação:
 ou 
Existe outro sistema de análise de ganho de corrente em um transistor, denominado 
hFE. Esse parâmetro é equivalente ao β e é o parâmetro que será encontrado em folhas 
de dados, conforme lecionam Malvino e Bates (2016). Para correntes alternadas, existe 
uma variação do ganho, e este é apresentado nas folhas de dados como sendo hfe.
Embora o mencionado ganho de corrente seja uma constante, na prática 
esse valor pode variar em uma faixa de valores, entre mínimo e máximo, 
que é apontada nas folhas de dados. Utilizando como exemplo o transistor 
2N3904, para uma mesma corrente de coletor, ele pode ter seu parâmetro β 
variando entre 100 e 300. Um valor apropriado para cálculo seria um valor 
intermediário, pois a maioria dos transistores teriam esse ganho de corrente, 
segundo Malvino e Bates (2016).
Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento8
Outro fator que dificulta a determinação de um valor fixo de ganho de 
corrente é apresentado na Figura 7, onde é notável a variação do ganho de cor-
rente em função da corrente do coletor e em função da temperatura da junção.
Figura 7. Gráfico da tensão de coletor em função do ganho do transistor.
Fonte: General… (2012, documento on-line).
Muitos multímetros têm uma função que mede o ganho de corrente dos transistores 
conforme apresentado — basta conectar os pinos correspondentes nos terminais 
indicados e selecionar no multímetro a função hFE, conforme mostra a figura a seguir.
Fonte: Instrumentação... (2013).
9Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento
A reta de carga
A reta de carga demonstra de forma gráfi ca todas as possibilidades de operação 
de um transistor em relação à sua tensão coletor-emissor e à sua corrente de 
coletor.
Os dois extremos da operação de um transistor se dão quando o mesmo 
não tem corrente circulando pelo coletor, o que é denominado região de 
corte, e quando a corrente que circula por ele é máxima, com a menor queda 
de tensão possível entre o coletor e o emissor, sendo a relação VCE e IC inver-
samente proporcional. A tensão VCE e a corrente IC podem ser estimadas com 
a utilização da reta de carga.
Os dois extremos da operação do transistor, então, podem ser definidos 
matematicamente como sendo, no corte:
Pois, como a resistência coletor-emissor será muito alta, praticamente toda 
queda de tensão estará em cima dos terminais do transistor.
Já quando o transistor estiver saturado, sua corrente será máxima, tendo 
como limitador apenas o resistor de carga do coletor. Com isso, podemos 
determinar a corrente de saturação como sendo:
A reta de carga é apresentada na Figura 8, onde temos um traço ligando 
a corrente de saturação à tensão de corte.
Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento10
Figura 8. Gráfico da tensão do coletor-emissor versus corrente do coletor, com sua devida 
reta de carga.
Fonte: Adaptada de Shuler (2013).
Na Figura 9a é apresentado um circuito sem resistência na base, o que leva 
a uma corrente de coletor máxima e a uma queda de tensão próxima de zero 
entre o coletor e o emissor, saturando o transistor. Na Figura 9b é apresentado 
o mesmo circuito, porém com uma corrente na base igual a zero, fazendo com 
que a corrente no coletor também seja zerada e o transistor entre em corte. 
A Figura 9c apresenta o circuito em que foi definida uma corrente de base 
aleatória que gerará uma corrente de coletor. Nesse exemplo, a corrente de 
coletor é de aproximadamente 6 mA e a tensão VCE é de aproximadamente 10 V. 
Voltando para a Figura 8, percebemos que o ponto Q apresentado na figura 
está no ponto em que ocorre a relação entre os valores da tensão e corrente 
da Figura 9c. Esse ponto Q é denominado ponto quiescente ou ponto de ope-
ração, e o mesmo pode se mover sobre a reta de carga da região de corte até 
a saturação, dando a possibilidade de verificarmos a relação entre a corrente 
de coletor e a tensão coletor-emissor.
11Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento
Figura 9. (a) Transistor saturado, (b) transistor em corte e (c) transistor trabalhando em um 
ponto de operação intermediário.
Fonte: Adaptada de Proteus (2016).
Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento12
GENERAL Purpose Transistors: NPN Silicon. On Semiconductors, ago. 2012. Disponível em: 
<https://www.onsemi.com/pub/Collateral/2N3903-D.PDF>. Acesso em: 27 set. 2018.
HOROWITZ, P.; HILL, W. A arte da eletrônica. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2017.
INSTRUMENTAÇÃO: como usar um multímetro. Arduino brasil, 10 jan. 2013. Disponí-
vel em: < http://arduinobrasil.blogspot.com/2013/01/instrumentacao-como-usar-o-
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MALVINO, A.; BATES, D. J. Eletrônica. 8. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. v. 1.
PROTEUS. Version 8.5: Labcenter, 2016. Disponível em: <https://www.labcenter.com/
downloads/>. Acesso em: 27 set. 2018.
SHULER, C. Eletrônica I. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
13Transistores bipolares: princípio físico de funcionamento
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