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Transistores
Introdução
Em 1947, John Bardeen e Walter Brattain, sob a supervisão de William Shockley no AT&T Bell Labs, demonstraram que uma corrente fluindo no sentido de polaridade direta sobre uma junção semicondutora PN poderia controlar a corrente de polaridade reversa sobre um terceiro eletrodo montado muito próximo ao primeiro contato. Este dispositivo de controle de corrente recebeu onome de transistor como uma forma contraída das palavras “resistor de transferência” (do inglês, TRANSfer reSISTOR) e como ele opera com elétrons e lacunas como portadores de carga recebeu o nome de transistor bipolar. Um outro dispositivo semicondutor de controle é o transistor de efeito de campo FET (Field Effect Transistor), cujo controle da corrente é realizado por meio de um campo elétricoinduzido na região condutora; como ele opera majoritariamente com apenas um tipo de portador, também é denominado de transistor unipolar.

Fig. 1

Fotografia do aparato experimental de teste do primeiro transistor, inventado em 1947, por Brattain, Bardeen e Shockley.

Tipos de transistores
Os transistores podem ser classificados de acordo com o tipo de portador de carga utilizado paratransporte de corrente. Sob esse ponto de vista, existem dois tipos de transistores: os bipolares e os unipolares. Enquanto os bipolares utilizam-se de elétrons livre E lacunas como portadores de carga, os transistores unipolares utilizam-se de elétrons livres OU lacunas como portadores de carga. A Fig. 2 ilustra os tipos de transistores bipolares e unipolares existentes, que serão descritos nestecapítulo.

Transistores

1

  NPN BIPOLARES   PNP      Canal N JFET     Canal P   TRANSISTOR ES      Canal N  UNIPOLARES   Depleção      Canal P MOSFET     Enriquecim ento Canal N      Canal P    

Fig. 2

Tipos e classificação dos transistores.

O transistor bipolar
O esquema do funcionamento do transistor bipolar NPN (designado pela sigla BJT– bipolar junction transistor) está mostrado na Fig. 3. Ele é caracterizado por duas junções PN, sendo que o semicondutor tipo P, comum às duas junções é denominado “base”. O semicondutor tipo N de uma das junções, com alto nível de dopagem, é denominado “emissor”, enquanto que o outro semicondutor tipo N com baixo nível de dopagem é chamado “coletor”.
Corrente de elétrons

Correnteconvencional (+) I C alta + Corrente convencional (+) Corrente de elétrons Corrente convencional (+) Corrente de elétrons A base está pobre de lacunas N O coletor, levemente dopado, está "positivo"e atrai os elétrons vindos do emissor

I

B

baixa

+ -

+ + + P + + --- - - -- - - -- ---- -- N - --- -- - -- - -- - -- - --- - - -- - - - - -- -- -- - - - - - - - - - -- - -

O emissor, altamentedopado, está "rico" de elétrons

I Corrente convencional (+)

E

alta

Corrente de elétrons

Fig. 3

Esquema do funcionamento do transistor bipolar NPN.

Transistores

2

O emissor é a região rica em portadores de carga; sua tarefa é enviar os portadores para a base e dali para o coletor. O coletor como o nome diz, coleta os portadores que atravessam a base. A base atua como regiãode controle do fluxo de portadores de carga do emissor para o coletor. As regiões tipo N contém elétrons livres como portadores majoritários, enquanto que a região tipo P contém lacunas como portadores majoritários. O nome transistor bipolar vem do fato que ambos os portadores (elétrons livres e lacunas) tomam parte do fluxo de corrente que atravessa o dispositivo.

C N P N Coletor

BaseEmissor

B

E

Fig. 4

Estrutura, circuito equivalente e símbolo para o transistor bipolar NPN.

Circuito para caracterização do transistor bipolar NPN
A iC

C
+

A iB

B

V

VCE
-

E

+

-

Fig. 5

Circuito para caracterização de transístor bipolar NPN

Transistores

3

16 14 120 µA 100 µA 80 µA 60 µA

Corrente do coletor, iC (mA)

12 10 8 6 4

40 µA...
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