Transistores BJT: Base do Design Eletrônico Compacto e Eficiente

Estudo da história da eletrônica aponta que invenção do transistor foi crucial. Transistores substituíram tubos de vácuo volumosos, intensivos em energia e baixa eficiência.

Atualmente, usamos transistores para amplificação ou chaveamento em circuitos eletrônicos.

Confira artigo para aprender mais sobre transistores de junção bipolar, configurações e aplicações.

O que é Transistor BJT?

Fig 1: Transistor de potência NPN

Transistor de Junção Bipolar (BJT) é dispositivo semicondutor controlado por corrente com duas junções n-p.

Três terminais: base, emissor, coletor. Dependendo do arranjo n-p, BJT usa lacunas ou elétrons como portadores de carga principais.

Aplicação de sinal no terminal de base sofre amplificação no terminal de coletor. Requer potência CC para amplificar sinal.

Configuração de Transistores BJT

Fig 2: Componentes Eletrônicos em Placa de Circuito

BJT é dispositivo de três terminais para chaveamento ou amplificação crítico em circuitos. Dependendo do portador de carga principal, possível desenvolver duas configurações de transistor bipolar.

Em transistores bipolares, temos duas entradas, mas impossível ter duas saídas pois é dispositivo de três terminais.

Um terminal comum para entrada e saída supera terminal extra.

Três configurações BJT possíveis:

BJT: Configuração Emissor Comum

Aplicamos sinal de entrada entre junção base-emissor e saída entre coletor e emissor. Emissor inverte sinal de entrada.

BJT: Configuração Coletor Comum

Aplica entrada entre junção base-coletor, saída no canto coletor-emissor.

Configuração Base Comum

Usa terminal base para entrada e saída. Configuração base comum tem apenas ganho de tensão, sem ganho de corrente.

Características do BJT

Fig 3: Diagrama de Circuito com Transistores

Três configurações BJT resultam em circuitos com características diferentes. Principais: impedâncias de entrada/saída, ganhos de corrente e tensão.

Características	Base Comum	Emissor Comum	Coletor Comum
Ganho de Potência	Baixo	Muito Alto	Médio
Ganho de Corrente	Baixo	Médio	Alto
Ganho de Tensão	Alto	Médio	Baixo
Ângulo de Fase	0°	180°	0°
Impedância de Saída	Muito Alta	Alta	Baixa
Impedância de Entrada	Baixa	Média	Alta

Configuração emissor comum é a mais comum. Bons ganhos de potência, tensão e corrente melhoram amplificação.

Tipos de Transistor BJT

Fig 4: Técnico Verificando Placa de Circuito Eletrônico

Transistores bipolares classificados conforme portadores de carga principais. Resulta em:

• BJTs PNP - Transistores com lacunas como portadores principais
• BJTs NPN - Transistores usando elétrons como portadores principais.

Transistores NPN mais populares que PNPs por melhor amplificação. NPNs têm mais elétrons, e elétrons têm mobilidade maior que lacunas.

BJT: Transistores Bipolares PNP

Transistor PNP envolve dopar material tipo N entre dois materiais semicondutores tipo P. Emissor fornece portadores de carga positiva em PNP, passam pela base para coletor.

Base controla número de portadores que passam do emissor ao coletor.

Transistores Bipolares NPN

Transistor NPN envolve dopar material semicondutor tipo P entre dois materiais tipo N. Maioria portadores: elétrons livres.

Portadores negativos movem-se da banda de valência para condução quando excitados. Resulta fluxo de corrente na região semicondutora tipo N.

Área de Trabalho do Transistor BJT

Fig 5: Placa de Circuito Eletrônico

Transistores atuam como chaves ou amplificadores. BJTs são dispositivos ativos de três terminais que conduzem ou não dependendo do bias do gate.

Áreas de trabalho do BJT:

Região Ativa

Transistor funciona como amplificador.

Ic = β.Ib

β é razão das correntes coletor/base, fornece ganho de corrente para transistor emissor comum.

Região de Saturação

Transistor totalmente LIGADO, junções base-coletor e base-emissor em polarização direta.

Ic = I(Saturação)

Região de Corte

Transistor totalmente DESLIGADO, tensão de base menor que tensões de coletor e emissor.

Ic=0

BJT: Aplicações de BJTs

• Funcionam como demoduladores ou detectores
• Circuitos amplificadores como amplificadores ou moduladores
• Operam osciladores e multivibradores
• Circuitos clipping críticos para formatação de onda
• Críticos em circuitos de atraso de tempo
• Operam em circuitos de chaveamento eletrônico

Conclusão

Transistores de junção bipolar são componentes eletrônicos críticos exigindo profundo entendimento de circuito. Pode tê-los visto mas não entendido como funcionam.

Esperamos que artigo esclareça mistérios sobre BJTs e abra portas para seu projeto.

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