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CETEC LAGOS – CENTRO DE CAPACITAÇÃO TECNOLÓGICA DA REGIÃO DOS LAGOS
TRANSISTORES
Eletrônica Geral Módulo I – Professor: Jô Ricardo Corrêa de Oliveira – T1
Cabo Frio 28 de Junho de 2011.
Descrição O transistor é um dispositivo composto de três camadas de matérias semicondutores que se assemelham com a junção de dois diodos. A palavra Transistor deriva de transfer resistor ou resistor de transferência. Os diodos que compõem o transistor são fabricados principalmente de Silício e Germânio por serem isolantes naturais. Esses materiais base passam por um processo que forma estruturas cristalinas de seus átomos e são encaminhados para o processo de DOPAGEM onde são inseridos em suas ligações materiais selecionados (impurezas), impurezas com três elétrons são ligados a base de forma a faltar elétrons e assim criar ‘buracos’ na estrutura do silício caracterizando a estrutura P. Quando é adicionada uma impureza com cinco elétrons na ultima camada há a sobra de elétrons na base desencadeando uma sobra de elétrons que não são fixos ao núcleo e conseguem se movimentar mais livremente na estrutura. No inicio de sua fabricação o transistor teve destaque pelo preço relativamente baixo em relação a componentes como válvulas e seu impacto na eletrônica se deu pela sua capacidade de ampliar sinais elétricos consumindo um valor reduzido de energia alem de sua resistência maior eficiência em relação às válvulas. Sobre a estrutura: o EMISSOR é fortemente dopado com mais cargas, a BASE tem dopagem média e fina não conseguindo absorver tudo emitido pelo emissor e o COLETOR tem dopagem leve e em mais camadas sendo responsável pela coleta vinda do emissor.
Estrutura e Simbologia do Transistor (NPN e PNP)
O diodo é montado utilizando dois tipos de cristais intercalados criando barreiras de polaridade inversa entre elas, cada camada recebe um nome a partir de sua função no transistor: EMISSOR, COLETOR e BASE. A principal função do transistor é o controle de corrente entre o seu emissor e seu coletor através do seu ponto base no circuito através de sua polarização. Um transistor pode ser de ordem NPN e PNP devido a sua estruturação magnética interna.
Funcionamento O transistor funciona em cima da polarização de duas maneiras: direta da junção base/emissor e causando sua abertura e da polarização indireta da junção base/coletor causando seu fechamento e em zonas de polarização. Estado de CORTE: o transistor se encontra em estado de CORTE quando a tensão Base se encontra abaixo do limite base do transistor (0,7v), a resistência interna do transistor se torna máxima nesse ponto assimilando-o a uma chave aberta.
Estado SATURADO quando a tensão base se encontra acima do valor base do transistor (0,7v) fazendo com que a resistência interna se torne mínima proporcionando a passagem de corrente.
Impedância Significa o impedimento ou oposição de algum fluxo. A Impedância (Z - ohms) se trata da relação entre dois pontos num circuito e sua Diferença de Potencial (U - volts) e o valor de Corrente (I – ampéres): Z = U / I. A relação da impedância (Z – ohms), resistência (R – ohms) e da reatância (X – ohms) se da por: Z = √ R² + X² . A relação da impedância (Z – ohms), resistência (R – ohms) e da reatância indutiva e capacitiva (XL e XC – ohms) se da por: Z = √ R² + (XL - XC)² .
Ganho A corrente IC é controlada pela corrente IB. Aumentar a corrente IB aumenta a corrente IC, a corrente aplicada em IB aumenta de forma amplificada a variação de IC, essa amplificação é denominada GANHO.
Base Comum
Emissor Comum
Coletor Comum
ALPHA (a),
BETA (b)
GAMA (g).
Um TESTE DE GANHO DE TRANSISTOR pode ser feito utilizando-se um ohmímetro e um circuito de testes simples. O princípio por trás desse teste reside no fato que pouca ou nenhuma corrente vai fluir em um transistor entre o emissor e o coletor até que a junção baseemissor esteja polarizada diretamente. Uma razão de resistência de 10:1 no teste entre as leituras do meter indicam ganho normal.
Configuração A integração do transistor num determinado circuito pode ser feita de três maneiras Emissor Comum (Ganho em corrente, sem ganho em tensão) Ganho de tensão elevado Ganho de corrente elevado Ganho de potência elevado Impedância de entrada baixa Impedância de saída alta Ocorre a inversão de fase. Base Comum (Ganho em tensão, sem ganho em corrente) Ganho de tensão elevado Ganho de corrente menor que 1 Ganho de potência intermediário Impedância de entrada baixa Impedância de saída alta Não ocorre inversão de fase
Coletor Comum (Ganho em corrente, sem ganho em tensão) Ganho de tensão menor que 1 Ganho de corrente elevado; Ganho de potência intermediário Impedância de entrada alta Impedância de saída baixa Não ocorre a inversão de fase.
Classes operacionais Os transistores podem ser empregados em circuitos de maneira a amplificar e retificar sinais.
Classe A O transistor é capaz de funcionar em um esquema completo de ciclo constante, possui uma entrada proporcional a saída, ou seja, uma entrada alta pode significar um alto consumo de energia. Mais da metade da força é perdida em calor. Usado em baixas freqüências. Estágios iniciais de equipamentos de radio.
Funcionamento no ciclo completo.
Classe B Capaz de funcionar em um semi ciclo. Esquema Push-Pull onde em dupla de amplificadores Classe B conseguem compensar o semi ciclo de forma a manter um ciclo constante tanto no semi ciclo negativo quanto no semi ciclo positivo como na Classe A. A utilização de amplificadores em Push-Pull causa o efeito Cross-over na junção dos semi ciclos, efeito que é corrigido com o aumento do ângulo de condução dos amplificadores. Possuem uma eficiência de 60%
Funcionamento no semi ciclo.
Efeito Cross-over
Classe AB Como visto que a Classe A não possui eficiência com sinais altos e que a Classe B os sinais podem ser mais fortes, mas sem que funcione no ciclo por completo e que ambas as classes possuem baixa eficiência em geral devido à grande perda ou o grande consumo desnecessário surgiu à necessidade de uma classe que AB que A maior parte dos amplificadores hoje em dia utiliza a Classe AB Trabalha com a Classe A para ciclos de sinais baixos. Trabalha com a Classe B para ciclos de sinais altos. Conduz em pouco mais que meio ciclo.
Funcionamento em menos de um ciclo
Classe C Utilizado quando ha necessidade de uma saída alta e uma entrada curta. Atua em menos de um semi ciclo. Utilizados em transmissores de radio AM (no aumento de potência RF) Possui uma eficiência de cera de 75% com forte distorção e cross-over.
Funcionamento em menos de um semi ciclo
Outras Classes Existem várias classes de amplificadores: Classe D, E, G e H, mais utilizados por fabricantes de amplificadores. Na classe D, potência funciona no esquema de ondas quadradas. Possui um ótimo rendimento em relação a qualidade (cerca de 90%) mas um alto desperdício de potência.
Outros tipos de Ondas utilizadas por Amplificadores.
Outros Tipos Transistor Darlington – composto pela ligação de vários transistores com a finalidade de aumentar o ganho. O ganho total do Darlington é a multiplicação dos ganhos individuais de cada um dos transistores. Maior ganho de corrente. Tanto o disparo como bloqueio são seqüenciais. A queda de tensão em saturação é constante. Transistor de Efeito de Campo – FET: como o próprio nome diz, funciona através do efeito de um campo elétrico na junção. Este tipo de transistor tem muitas aplicações na área de amplificadores, em chaves ou em controle de corrente sobre uma carga. Os FETs têm como principal característica uma elevada impedância de entrada o que permite seu uso como adaptador de impedâncias podendo substituir transformadores em determinadas situações, além disso são usados para amplificar freqüências altas com ganho superior ao dos transistores bipolares. Transistor de Unijunção (UJT ou TUJ) possui características bem diferentes do transistor bipolar, tem duas regiões dopadas com três terminais externos. É constituído a partir de uma fatia de material semicondutor tipo "N" com dois contatos nas extremidades os quais da origem a base 1 e a base 2. Nas proximidades da base 2 é feita uma junção "PN" da qual sai o terminal Emissor. O nome unijunção vem do fato de sua estrutura apresentar uma única junção.
Exemplo de curva de corte.
Exemplo de Símbolos.
Conclusão Foi interessante a busca sobre os transistores, descobrir sua composição desde o processo de dopagem, os materiais utilizados em sua base e os materiais que definem seu tipo N ou P, até o componente final em si. Eles derivam de simples diodos, e possuem uma polarização que determinam seu funcionamento e sua forma de trabalho. O transistor pode ser assimilado basicamente com um registro que pode ser controlado pelo próprio circuito e partir daí ter dar origem a inúmeras funcionalidades como a válvula em si ou circuitos com aumento de potência, com isso foi possível entender o grande avanço que trouxe para a eletrônica, além dos circuitos que esse componente consegue propiciar e complexidade que foi possível a partir do mesmo. Foi realizada uma busca sobre compra de amplificadores, onde percebe-se que todos os aparelhos relatavam a Classe operacional de trabalho, sendo possível compreender melhor seu uso em relação a uma futura necessidade.
Referências ARVM, Associação de Radioamadores da Vila de Moscavide. Disponível em: Acesso em 25 jun. 2011. ELETRONICA, NOVA: Curso Básico – Transistor. Disponivel em: Acesso em 27 jun. 2011 GUIZZO, Érico Marui: Como Funcionam os Chips. Disponível em: Acesso em 17 jun. 2011. HOPPE, Patrick: Wisc Online - Transistor Fundamentals - Calsses of Operation. Disponível em: < http://www.wisc-online.com/objects/ViewObject.aspx?ID=SSE1802> Acesso em 16 jun. 2011. LUXORION: Technical review. Disponível em: Acesso em: 21 jun. 2011. PT, Eletrônica. Transistores. Disponivel em: Acesso em 27 jun. 2011. VALLE, Sollon do.: Áudio, musica e tecnologia: Amplificadores de Potência. Disponível em: Acesso em 26 jun. 2011. WIKIPEDIA, Enciclopédia Livre: Transistores. Disponível em: Acesso em 16 jun. 2011. WIKIPEDIA, Enciclopédia Livre: Impedância. Disponível em: Acesso em 23 jun. 2011.
