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1. Prof. Gustavo Fernandes de Lima
<gustavo.lima@ifrn.edu.br>
Transistores Bipolares
Parte I

2. Programa da aula
2
 Introdução/Evolução
 Transistor Bipolar
 Características construtivas
 Funcionamento como amplificador
 Configurações básicas
 Curva característica
 Reta de carga
 Circuitos de polarização
 Transistor como regulador
 Bibliografia

3. Introdução
3
 Com o passar dos anos, a indústria dos
dispositivos semicondutores foi crescendo e
desenvolvendo componentes e circuitos cada vez
mais complexos, a base de diodos. Em 1948, na
Bell Telephone, um grupo de pesquisadores,
liderados por Shockley, apresentou um
dispositivo formado por três camadas de
material semicondutor com tipos alternados, ou
seja, um dispositivo com duas junções. O
dispositivo recebeu o nome de TRANSISTOR.

4. Introdução
4
Figura 1 - O primeiro transistor de junção de germânio da Bell Laboratories, 1950

5. Evolução
5
Figura 2 – Evolução do Transistor

6. Evolução
6
 Descrição da imagem anterior:
 1941: Válvula termiônica usada em telecomunicações;
 1948: Point-contact transistor, seis meses após sua
invenção;
 1955: Transistor que substituiu as válvulas ou tubos a
vácuo em equipamentos de comunicação em rede;
 1957: Amplificador de faixa larga de alta frequência;
 1967: Microchip, usado para produzir os tones (sons)
em aparelhos de telefone;
 1997: Chip, que pode conter mais de 5 milhões de
transistores, usados em modems e celulares.

7. Evolução
7
 O impacto do transistor, na eletrônica, foi
grande, já que a sua capacidade de amplificar
sinais elétricos permitiu que em pouco tempo
ele, muito menor e consumindo muito menos
energia, substituísse as válvulas na maioria das
aplicações eletrônicas.
 O transistor contribuiu para todas as invenções
relacionadas, como os circuitos integrados,
componentes opto-eletrônicos e
microprocessadores.

8. Evolução
8
 Praticamente todos os equipamentos eletrônicos
projetados hoje em dia usam componentes
semicondutores. As vantagens sobre as
difundidas válvulas eram bastantes significativas,
tais como:
 Menor tamanho, mais leve e mais resistente
 Não precisava de filamento
 Mais eficiente, pois dissipa menos potência
 Não necessita de tempo de aquecimento
 Menores tensões de alimentação

9. Transistor Bipolar
9
 O transistor pode controlar a corrente;
 Ele é montado numa estrutura de cristais
semicondutores, formando duas camadas de um
tipo (N) e no meio delas o outro cristal (P);
 Cada uma dessas camadas recebe um nome em
relação à sua função na operação do transistor;
Figura 3 - Transistor da esquerda é chamado de NPN e o outro de PNP

10. Transistor Bipolar
10
 Características construtivas
 O emissor tem a propriedade de emitir
portadores de carga;
 A base é muito fina, não consegue absorver
todos os portadores emitidos pelo emissor;
 O coletor é a maior das camadas, sendo o
responsável pela coleta dos portadores vindos
do emissor.

11. Transistor Bipolar
11
 Características construtivas (cont.)
 Da mesma forma que nos diodos, são formadas
barreiras de potencial nas junções das camadas
P e N.
Figura 4 – Barreiras de potencial nos transistores NPN e PNP

12. Transistor Bipolar
12
 Características construtivas (cont.)
 O comportamento básico dos transistores em
circuitos eletrônicos é fazer o controle da
passagem de corrente entre o emissor e o
coletor através da base. Para isto é necessário
polarizar corretamente as junções do transistor.

13. Transistor Bipolar
13
 Funcionamento como amplificador (NPN)
 Polarizando diretamente a junção emissor-base
Figura 5 – Polarização direta da junção emissor-base

14. Transistor Bipolar
14
 Funcionamento como amplificador (NPN)
 Polarizando inversamente a junção base-coletor
Figura 6 – Polarização reversa da junção base-coletor

15. Transistor Bipolar
15
 Funcionamento como amplificador (NPN)
 Polarização completa, a corrente de coletor IC
passa a ser controlada pela corrente de base IB.
Figura 7 – Transistor controlando corrente

16. Transistor Bipolar
16
 Funcionamento como amplificador (cont.)
 Um aumento na corrente de base IB provoca
um aumento na corrente de coletor IC.
 A corrente de base sendo bem menor que a
corrente de coletor, uma pequena variação de
IB provoca uma grande variação de IC. Isto
significa que a variação de corrente de coletor é
um reflexo amplificado da variação da corrente
na base.

17. Transistor Bipolar
17
 Funcionamento como amplificador (cont.)
 O fato do transistor possibilitar a amplificação de
um sinal faz com que ele seja considerado um
dispositivo ativo.
 Este efeito amplificação, denominado ganho
de corrente, pode ser expresso
matematicamente pela relação entre a variação
de corrente do coletor e a variação da corrente
de base , isto é:

18. Transistor Bipolar
18
 Funcionamento como amplificador (cont.)
Figura 8 – Efeito Amplificação no Transistor NPN

19. Transistor Bipolar
19
 Tensões e Correntes nos Transistores
IE = IC + IB IE = IC + IB
VCE = VBE + VCB VEC = VEB + VBC
Figura 9 - Tensões e Correntes

20. Transistor Bipolar
20
 Configurações Básicas
 Os transistores podem ser utilizados em três
configurações básicas: Base Comum (BC),
Emissor comum (EC), e Coletor comum
(CC). O termo comum significa que o terminal é
comum a entrada e a saída do circuito.
Figura 10 - Configurações Básicas

21. Transistor Bipolar
21
 Configurações Básicas (cont.)
Base Comum
Ganho de tensão elevado
Ganho de corrente menor que 1
Ganho de potência intermediário
Impedância de entrada baixa
Impedância de saída alta
Coletor Comum
Ganho de tensão menor que 1
Ganho de corrente elevado
Ganho de potência intermediário
Impedância de entrada alta
Impedância de saída baixa
Emissor Comum
Ganho de tensão elevado
Ganho de corrente elevado
Ganho de potência elevado
Impedância de entrada baixa
Impedância de saída alta

22. Transistor Bipolar
22
 Configurações Básicas (cont.)
 A configuração Emissor-Comum é a mais
utilizada em circuitos transistorizados.
 Por isso, os diversos parâmetros dos transistores
fornecidos pelos manuais técnicos têm como
referência esta configuração.

23. Transistor Bipolar
23
 Curva Característica - EC
 Podemos trabalhar com a chamada curva
característica de entrada. Para cada valor
constante de VCE, varia-se a tensão de entrada
VBE, obtendo-se uma corrente de entrada IB,
resultando num gráfico conforme figura abaixo.
 Observa-se que é possível controlar a corrente
de base, variando-se a tensão entre a base e o
emissor.

24. Transistor Bipolar
24
 Curva Característica – EC
Figura 11 - Curva Característica de Entrada EC

25. Transistor Bipolar
25
 Curva Característica – EC
 Para cada constante de corrente de entrada IB,
variando-se a tensão de saída VCE, obtém-se
uma corrente de saída IC, cujo gráfico tem o
seguinte aspecto.

26. Transistor Bipolar
26
 Curva Característica – EC
Figura 12 -Curva Característica de Saída EC

27. Transistor Bipolar
27
 Funcionamento como chave
 A utilização do transistor nos seus estados de
SATURAÇÃO e CORTE, isto é, de modo que ele
ligue conduzindo totalmente a corrente entre
emissor e o coletor, ou desligue sem conduzir
corrente alguma é conhecido como operação
como chave.
 No exemplo a seguir, ao se ligar a chave S1,
fazendo circular uma corrente pela base do
transistor, ele satura e acende a lâmpada.

28. Transistor Bipolar
28
 Funcionamento como chave
 O resistor ligado a base é calculado, de forma
que, a corrente multiplicada pelo ganho dê um
valor maior do que o necessário o circuito do
coletor, no caso, a lâmpada.
Figura 13 – Exemplo de utilização como chave

29. Transistor Bipolar
29
 Funcionamento como chave
Figura 14 – Analogia de um transistor com uma chave

30. Transistor Bipolar
30
 Ponto de Operação (Quiescente)
 Os transistores são utilizados como elementos de
amplificação de corrente e tensão, ou como
elementos de controle ON-OFF. Tanto para estas
como para outras aplicações, o transistor deve
estar polarizado corretamente.
 Polarizar um transistor é fixá-lo num ponto de
operação em corrente contínua, dentro de suas
curvas características.

31. Transistor Bipolar
31
 Ponto de Operação (Quiescente)
 Também chamado de polarização DC, este ponto
de operação (ou quiescente) pode estar
localizado nas regiões de corte, saturação ou
ativa da curva característica de saída.
 Os pontos QA (região ativa), QB (região de
saturação) e QC (região de corte) da figura a
seguir caracterizam as três regiões citadas.

32. Transistor Bipolar
32
 Ponto de Operação (Quiescente)
Figura 15 – Pontos Quiescentes de um Transistor

33. Transistor Bipolar
33
 Reta de carga
 É o lugar geométrico de todos os pontos de operação
possíveis para uma determinada polarização.
Figura 16 – Reta de Carga de um Transistor

34. Transistor Bipolar
34
 Circuito de Polarização em Emissor Comum
 Nesta configuração, a junção BE é polarizada
diretamente e a junção BC reversamente. Para
isso, utilizam-se duas baterias e dois resistores
para limitar as correntes e fixar o ponto de
operação.
E
B
C
IB
IC
VCC
VBB
RB
RC
IE

35. Transistor Bipolar
35
 Circuito de Polarização em Emissor Comum
 Malha de entrada: RB.IB + VBE = VBB então,
 Malha de saída: RC.IC+VCE=VCC então,
E
B
C
IB
IC
VCC
VBB
RB
RC
IE
R
V V
I
B
BB BE
B


R
V V
I
C
CC CE
C



36. Transistor Bipolar
36
 Circuito de polarização EC com corrente de
base constante
 Para eliminar a fonte de alimentação da base
VBB, pode-se utilizar somente a fonte VCC.
 Para garantir as tensões corretas para o
funcionamento do transistor RB deve ser maior
que RC.
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE

37. Transistor Bipolar
37
 Circuito de polarização EC com corrente de
base constante
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
R
V V
I
B
CC BE
B


R
V V
I
C
CC CE
C



38. Transistor Bipolar
38
 Circuito de Polarização EC com corrente de
emissor constante.
 Neste circuito de polarização é inserido um
resistor RE entre o emissor e a fonte de
alimentação
 A idéia é compensar possíveis variações de
ganho devido a mudanças de temperatura.
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
RE

39. Transistor Bipolar
39
 Circuito de Polarização EC com corrente de
emissor constante
 Adota-se VRE = VCC / 10
E
B
C
IB
IC
VCC
RB
RC
IE
RE
R
V V R I
I
B
CC BE E E
B

  .
R
V V R I
I
C
CC CE E E
C

  .

40. Bibliografia
40
 MARQUES, Angelo Eduardo B.; CHOUERI
JÚNIOR, Salomão; CRUZ, Eduardo Cesar Alves.
Dispositivos semicondutores: diodos e
transistores. 11. ed. São Paulo: Érica, 2007.

41. Fim
41
O B R I G A D O
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