Transistores e Outros Dispositivos Semicondutores CAP 7

7.1 O Transistor

O transistor um dispositivo de 3 terminais, utilizado para controlar sinais eltricos.

As duas funes mais usuais de controle so:- Amplificao- Chaveamento

Quando usado para Amplificao:Sinal na sada da mesma forma que na entrada, com maior amplitude. O acrscimo de potncia fornecido pela fonte de alimentao dc.

Devido a sua capacidade de converter energia de uma fonte dc em energia de um sinal controlado, o transistor chamado de dispositivo ativo.

At meados da dcada de 1950 o dispositivo de controle eletrnico de maior uso era a vlvula triodo.

O triodo formado por um tubo de vcuo contendo um ctodo aquecido que emite eltrons e um anodo que os recebe, tendo entre eles um terceiro eletrodo feito de uma malha de fios metlicos, chamado grade. Uma tenso varivel aplicada entre a grade e o ctodo controla o fluxo de eltrons do catodo para o anodo passando pela grade. Desta forma, um sinal de tenso entre grade e catodo controla a corrente de sada no anodo, tornando a vlvula triodo um dispositivo ativo de controle.

Existem atualmente dois tipos principais de transistores: o transistor bipolar de juno, em geral chamado simplesmente de transistor de juno, e o transistor de efeito de campo.

O transistor bipolar de juno feito por duas junes p-n fabricadas na mesma pastilha de semicondutor, sendo que a corrente na primeira juno controla a injeo de portadores minoritrios na segunda juno.

Como os portadores minoritrios podem ser tanto eltrons como buracos, este transistor opera com portadores de cargas positivas E negativas, da o nome bipolar.

O transistor de efeito de campo pode ser feito por duas junes ou por contatos metal-xido-semicondutor. Em ambos os tipos, a tenso de entrada controla o fluxo de portadores majoritrios que passam da entrada para sada do dispositivo.

Como estes portadores so eltrons OU buracos, dependendo do tipo de impureza do semicondutor, o transistor de efeito de campo um dispositivo unipolar.

7.2 O Transistor Bipolar

Dispositivo semicondutor mais importante da atualidade. Ele pode ser fabricado numa pastilha de semicondutor isoladamente (dispositivo nico de trs terminais) ou um conjunto com muitos outros diodos e transistores, formando um circuito integrado.Estrutura bsica: ele consiste de trs camadas de dopagens diferentes, feitas no mesmo semicondutor, formando duas junes p-n com polaridades opostas. As trs camadas so chamadas de emissor, base e coletor, que so ligadas ao circuito externo atravs de contatos metlicos nos quais so soldados fios condutores. Podemos ter um transistor p-n-p ou se as dopagens forem trocadas temos um transitor n-p-n, os dois operam de maneira anloga sendo os papis do eltron trocado pelo de buraco e vice-versa.

IMAGEM

A Juno Emissor a juno p-n entre o emissor-base. A Juno Coletor a juno p-n base-coletor. Veb e Vbc representa as tenses nas junes respectivamente.

Configurao base comum: um circuito que quando o terminal da base comum entre os dois terminais de entrada e os dois de sada.

IMAGEM das Correntes IEp, IEn, etc.

A juno emissor Diretamente polarizada (regio de depleo menor) e a juno coletor Reversamente polarizada (regio de depleo maior). Consequentemente a resistncia da juno emissor pequena e a corrente IE (buracos majoritrios no emissor) grande. Temos tambm o IEp que a corrente dos buracos que saem do emissor e entra na base e IEn a corrente de eltrons que saem da base e entram no emissor.

Como a espessura da base propositalmente pequena, os portadores minoritrios (buracos) injetados na base no tem tempo de se recombinarem completamente e entram na regio de depleo da juno do coletor, onde so acelerados pelo campo eltrico para o outro lado da juno. Ao atingirem o coletor eles voltam a ser portadores majoritrios e adquirem movimento de deriva sob ao do campo externo, formando a maior parte da corrente IC.