Transistores são dispositivos eletrônicos feitos de semicondutores, como silício ou germânio. Eles funcionam principalmente como amplificadores ou interruptores. Um transistor bipolar é composto de três camadas que são chamadas de base, emissor e coletor. A base é a camada intermediária e controla o comportamento dos outros, comportando-se como um portão. Cada camada tem um condutor metálico para conexão em um circuito.
Um transistor bipolar NPN é assim chamado porque as camadas externas são semicondutores do tipo N, enquanto a base é do tipo-P. N significa portadores de carga negativa ou elétrons, e P para portadores de carga positiva ou orifícios.
Características gerais
Um emissor comum ou circuito CE é usado para amplificação. Um pequeno sinal introduzido na base produz um sinal maior na saída. Tem o condutor ligado ao terra. Geralmente é construído com pelo menos dois resistores, um na base e outro no coletor.
O circuito tem dois loops, onde um é chamado de loop de base e o outro é o loop de coletor. Os loops são encontrados usando a Lei de Kirchoff para seguir o caminho entre a tensão fornecida e os fios do transistor. A lei de Ohm também é usada. É V = IR, onde V é a tensão, I a corrente e R é a resistência.
O ganho do transistor, ou dc beta, é a razão entre a corrente de coletor IC e a corrente base IB, e é simbolizado como Bdc, onde B é a letra grega beta. Também é chamado Hfe. O ganho informa quanto o sinal de entrada é amplificado. É uma constante que depende do tipo de transistor.
Os transistores NPN podem ser modelados como dois diodos back-to-back no que é chamado de modelo Ebers-Moll. O emissor de base se comporta como um diodo polarizado diretamente, enquanto o coletor de base se comporta como um diodo polarizado reverso. A polarização direta significa que a tensão é aplicada em uma direção de condução, enquanto a inversão de polarização significa que a tensão é aplicada contra o fluxo de corrente fácil.
Características de entrada
As características de entrada são encontradas considerando-se loop base.
Um gráfico da corrente de base IB versus VBE, que é a tensão entre a base e o emissor, se parece com o de um diodo comum. A corrente é zero até o VBE atingir 0,7 volts, onde então aumenta muito repentinamente.
A tensão de base avança o emissor. A equação para encontrar a tensão através do resistor RB é VBB - VBE, onde VBB é a tensão de base. O IB atual é encontrado usando VBB - VBE /RB.
Características de saída
As características de saída são encontradas considerando o loop do coletor.
Um gráfico da corrente de coletor IC versus a voltagem coletor-emissor VCE mostra a mesma forma para diferentes transistores, embora os números sejam diferentes. Quando VCE é zero, o mesmo acontece com o IC. À medida que o VCE aumenta, o CI permanecerá zero e, de repente, disparará quando a tensão atingir um determinado valor, da mesma maneira que o IB. Ao contrário do IB, o CI alcançará um platô e permanecerá basicamente constante à medida que o VCE aumentar. O gráfico ilustra que IC = Bdc * IB, ou que um pequeno aumento em IB leva a um grande aumento em IC.
IB será constante até que a região de ruptura do transistor seja alcançada. Esta região é onde o transistor será danificado quando a tensão é muito grande e depende do tipo de transistor. A IB aumentará rapidamente quando a tensão de ruptura for atingida.
A voltagem do coletor polariza o coletor. A tensão do coletor-emissor é igual à tensão do coletor menos a tensão no resistor do coletor. É VCE = VC - IC * RC.
