O documento aborda o funcionamento e a construção de transistores bipolares, incluindo suas junções, tipos de polarização e características elétricas. Também discute como esses dispositivos podem ser utilizados como comutadores e amplificadores, além de apresentar exemplos práticos de aplicação. O texto destaca a importância da polarização correta e do dimensionamento adequado de resistores para garantir o funcionamento eficaz do circuito.

2. Transístor bipolar
https://www.youtube.com/watch?v=J4oO7PT_nzQ
O termo Transístor resulta da aglutinação dos termos ingleses TRANsfer + reSISTOR (resistência de transferência).
O termo bipolar refere-se ao facto dos portadores electrões e lacunas participarem no processo do fluxo de corrente.


3. 3
Constituição
Um transístor bipolar (com polaridade NPN ou PNP) é constituído por duas
junções PN (junção base-emissor e junção base-colector) de material
semicondutor (silício ou germânio) e por três terminais designados por Emissor
(E), Base (B) e Colector (C).
N – Material semicondutor com excesso de electrões livres
P – Material semicondutor com excesso de lacunas
Altamente
dopado
Menos
dopado que
o Emissor e
mais dopado
que a Base
Altamente
dopado
Camada
mais fina
e menos
dopada
Menos
dopado que
o Emissor e
mais dopado
que a Base
Camada
mais fina
e menos
dopada

4. 4
Junções PN internas e símbolos
Junção PN
base - emissor
Junção PN
base - emissor
Junção PN
base - colector
Junção PN
base - colector

5. Funcionamento transístor PNP
5
Polarização directa emissor-base
O Emissor recebe mais lacunas e a base mais electrões condução através
da junção BE

6. 6
Polarização inversa Colector-Base
A injecção na base de lacunas vindas do emissor, aumenta o número de lacunas
na base. Estas passam a junção Base-Colector em direcção ao pólo negativo.
A corrente directa da junção emissor-base, atravessa integralmente a junção
colector-base.

7. 7
Principio de funcionamento
Para que o transístor bipolar conduza é necessário que seja aplicada na
Base uma corrente mínima (VBE ≥ 0,7 Volt), caso contrário não haverá
passagem de corrente entre o Emissor e o Colector.
IB = 0
O transístor não conduz
(está ao corte)
Se aplicarmos uma pequena corrente na base o transístor conduz e
pode amplificar a corrente que passa do emissor para o colector.
Uma pequena corrente
entre a base e o emissor…
…origina uma grande corrente
entre o emissor e o colector

8. Efeito Transístor
8
Consiste na transferência da corrente do emissor, de um circuito de
pequena resistência (polarização directa) para um de grande resistência
(polarização inversa), devido à variação da corrente de base;
Pequenas variações da corrente de base, produzem importantes
variações da corrente no colector e no emissor.

9. 9
LED piscando com apenas 4 componentes
Em 1973, o físico japonês Leo Esaki encaçapou o Prêmio Nobel de Física ao
descobrir um fenômeno bastante curioso: o efeito túnel. Esaki descobriu o efeito
quando trabalhava com transistores defeituosos na Sony em 1957. Embora o
fenômeno quântico já tivesse sido previsto teoricamente pelo físico alemão
Friedrich Hund em 1927.
Os transistores possuem três terminais e funcionam como uma "torneira" de
elétrons. Os terminais são chamados de coletor, base e emissor. O coletor coleta
os elétrons, a base é o registro que controla o fluxo de elétrons e o emissor é
por onde os elétrons deixam o transistor.
O circuito abaixo consiste em 4 componentes eletrônicos: dois resistores, um
capacitor e um transistor. Além é claro, do superstar, LED. Este circuito é
chamado de circuito oscilador, pois faz oscilar a corrente elétrica através do LED.
Perceba que o terminal base não está conectado. Portanto não será feito
controle de fluxo de elétrons neste circuito. Ao ligar o circuito, o capacitor
começa a armazenar cargas elétricas, ao atingir certa quantidade o transistor
que está em paralelo passa, "estranhamente" a conduzir corrente elétrica do
coletor para o emissor, mesmo com a base desligada! Ou seja, com a torneira
fechada.
Algo como a torneira da pia da sua cozinha começar a jorrar água sem que você
tivesse aberto o registro.
Por fim o LED pisca com certo período. O efeito Túnel é um efeito quântico, ou
seja, pode ser descrito e previsto matematicamente pela teoria da Mecânica
Quântica.
O período T com que o LED pisca pode ser escrito como:

10. 10
Polarização
Para o transístor bipolar poder ser utilizado com interruptor, como amplificador ou como
oscilador tem que estar devidamente polarizado através de uma fonte DC.
Para o transístor estar correctamente polarizado a junção PN base – emissor deve
ser polarizada directamente e a junção base – colector deve ser polarizada
inversamente.
Regra prática:
O Emissor é polarizado com a mesma polaridade que o semicondutor que o constitui.
A Base é polarizada com a mesma polaridade que o semicondutor que a constitui.
O Colector é polarizado com polaridade contrária à do semicondutor que o constitui.
Emissor Base Colector Emissor Base Colector
P N P N P N
+ - - - + +

11. 11
Representação de tensões e correntes
VCE – Tensão colector - emissor
VBE – Tensão base – emissor
VCB – Tensão colector - base
IC – Corrente de colector
IB – Corrente de base
IE – Corrente de emissor
VRE – Tensão na resistência de emissor
VRC – Tensão na resistência de colector

12. Verificação das relações- NPN
12
Grandeza Medido Calculado
UBE
IB
UCE
IC
UCB
IE
UBB

13. Verificação das relações- PNP
13
Grandeza Medido Calculado
UBE
IB
UCE
IC
UCB
IE
UBB
UCC

14. Polarização do transístor NPN
14
•Um aumento na corrente de base IB provoca um aumento na corrente de
colector IC e vice-versa.
•A corrente de base sendo bem menor que a corrente de colector, uma pequena
variação de IB provoca uma grande variação de IC, Isto significa que a variação de
corrente de colector é um reflexo amplificado da variação da corrente na base.

15. Configurações básicas do transístor
bipolar
15
Emissor Comum- emissor é
comum à entrada e à saída
Colector Comum- colector é
comum à entrada e à saída
Base Comum- base é comum
à entrada e à saída

16. Curvas características
16
 Curva característica da base
Curva característica do colector

17. 17
Análise da curva característica da base
Díodo versus Transístor
Díodo versus Transístor
IB
VBE
Pequenas variações de UBE Grandes variações de IB

18. 18
Curva característica do colector
Zona de Corte - Estado OFF IC=0; UBE<0,7V; IB=0
Zona de
Saturação
- UCE=0
-UBE>0,7
-IB>0
Estado
ON
Para cada constante de corrente de
entrada IB, variando-se a tensão de saída VCE,
obtém-se uma corrente de saída IC
Zona Activa – Amplificação
-UBE>0,7V
-IB>0
-UCE>0
-IC>0

19. 19

20. Exemplo
20
Dadas as curvas características de entrada e saída de um transístor NPN, determine:
a)A corrente na base para VBE
=0,8;
b)A corrente no colector quando UCE=5V e IB anterior;
c) O ganho de corrente  (IC/IB);
d) Um novo ganho de corrente , caso a corrente IB
dobre de valor.

21. 21
Características técnicas
Utilizando o código alfanumérico do transístor podem-se obter as suas
características técnicas por consulta de um data book ou de um data sheet do
fabricante.
IC É a máxima corrente de colector que o transístor pode suportar. Se
este parâmetro for excedido o componente poderá queimar.
VCEO Tensão máxima colector – emissor com a base aberta.
VCBO Tensão máxima colector – base com o emissor aberto.
VEBO Tensão máxima emissor – base com o colector aberto.
hFE ou  Ganho ou factor de amplificação do transístor.
hFE = IC : IB
Pd Potência máxima de dissipação.
fT Frequência de transição (frequência para a qual o ganho do transístor
é 1 ou seja, o transístor não amplifica mais a corrente).

22. Exemplos
22
Tipo Polaridade VCEMAX
(V)
ICMAX
(mA)
b
BC 548 NPN 45 100 125 a 900
2N2222 NPN 30 800 100 a 300
TIP31A NPN 60 3000 20 a 50
2N3055 NPN 80 15000 20 a 50
BC559 PNP -30 -200 125 a 900
BFX29 PNP -60 -600 50 a 125
Transístor de
potência
Encapsulamento
metálico To-3
Transístor de sinal
Encapsulamento
To-92

23. Aplicações dos transístores
Comutador
Gerador de corrente
23

24. Transístor como comutador
24
K aberto IB=0IC=0Lâmpada apagada TRANSÍSTOR AO CORTE
K fechado IB>0IC=IB Lâmpada acesa TRANSÍSTOR NA SATURAÇÃO

25. 25
 Interruptor na posição 1
 IB
≈ 0 A;
 IC
≈ 0 A;
 VCE
≈ 10 V;
 Interruptor na posição 2
“Lei de Kirchoff” – malha de entrada
VBB = VBE + RBIB
“Lei de Kirchoff” – malha de saída
VCC = VCE + RCIC
Exemplos
Calcular RB para que o circuito funcione como interruptor
Dados: =100; Usaturação=0.2V; UCC=10V;
RC=1k;UBB=3V;UBE=0,7V
?
Vcc
Vbb
Rc
Resolver exercício 5 pag 99
Transístor não conduz
Transístor não conduz
Corte
Corte
Transístor conduz
Transístor conduz
Saturação
Saturação
IC=(Vcc-Usat)/Rc
IB=IC/
RB=(VBB-VBE)/IB

26. Exemplos
26
O circuito da figura utiliza um
transístor BC547A que tem um
parâmetro hFE
com um valor mínimo
indicado no datasheet. Considere-o
igual a 120. Pretende-se que o led tenha
uma corrente de 10 mA.
Dimensione as resistências RB
da base e
RC
do colector, de modo que o
transístor funcione como interruptor
quando a tensão de entrada Ue
for 0V
ou 5V. Considere a queda de tensão no
led como sendo 1,66V.
RB RC

27. Exemplos
27
•Aplique à entrada do circuito uma
tensão quadrada com amplitude 5V e
frequência 5 Hz. Observe o Led, e,
com o osciloscópio, a tensão UCE
entre o colector e o emissor. Registe
a forma de onda observada com os
respectivos valores de tensão.
•Altere a frequência para 1KHz e
observe o LED

28. Exemplos
28

29. 29

30. Transístor como fonte de corrente
30
A figura abaixo mostra um transístor como fonte de corrente.
 Ele tem uma resistência de emissor RE entre o emissor e o ponto comum.
 A corrente de emissor circula por essa resistência produzindo
uma queda de tensão de RExIE.
VBE + RExIE =VBB
LOGO
Como VBE, VBB, e RE são aproximadamente constantes, a corrente no
emissor é constante, independentemente de β, RC ou da corrente de base.
http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electro/
genecour.html

31. Exemplo
31
•Considere agora o circuito da figura em que
se pretende que o transístor funcione como
uma fonte de corrente de 10 mA, quando se
aplicar à entrada do circuito uma tensão de
2V. Dimensione a resistência de emissor RE,
para que tal aconteça.
•Aplique à entrada do circuito uma tensão
de 0V e em seguida de 2V. Para cada
situação, meça a tensão UCE entre o
colector e o emissor, e a corrente de
colector IC.
Ue (V) UCE (V) IC (ma)
0
2

32. Transístor como amplificador
32

33. POLARIZAÇÃO DOS
TRANSÍSTORES
Consiste em aplicarmos tensões e
correntes às suas junções de modo a
termos um determinado ponto de
funcionamento
33

34. 34
Determinação da recta de carga-definida pelos pontos
que correspondem ao corte e à saturação do transístor
 Ponto de saturação
 Ponto de corte
VCC = VCE + RCIC
IC
IB IE
“Lei de Kirchoff”

35. 35
Ponto de funcionamento- intercepção da
recta de carga com a curva característica do colector
Zona Activa - Amplificação
Zona de Corte - Estado OFF (tensão de saída do transistor como interruptor)
Zona de
Saturação
Estado
ON (tensão
de saída do
transístor
como
interruptor)
VCC
VCC/RC
Ponto de
funcionamento
em repouso
Recta de
carga

36. Conclusão
36
O ponto de funcionamento do transístor vai depender de vários
factores:
IB
UCC
RC

37. Zonas de polarização

38. Tipos de polarização
38

39. Polarização por divisor de tensão
39
Problema: Quais os valores de R1, R2, RC e RE
Premissas: IB1=10xIB; IB2=11xIB; URE=10%xUCC
Equações
1
1
2
2
B
RE
BE
CC
B
RE
BE
C
RE
CE
CC
C
I
U
U
U
R
I
U
U
R
I
U
U
U
R









40. 40
http://www.projetostecnologicos.com/Projetos/Polarizacao/
Polarizacao_05/Polarizacao-05.html

41. 41
http://www.projetostecnologicos.com/Projetos/Polarizacao/
Polarizacao_03/Prog_Polarizacao_03.htm

42. 42
Substituição de transístores por equivalentes
 Num circuito não se pode substituir um transístor de
silício por um de germânio ou vice – versa.
 Também não se pode trocar directamente um transístor
NPN por um PNP ou vice – versa.
 A letra (A, B, C…) que pode aparecer no fim do código
alfanumérico indica sempre aperfeiçoamentos ou
melhorias em pelo menos um dos parâmetros, limites ou
características do transístor.
Exemplo: O BC548A substitui o BC548.
O BC548A não substitui o BC548B

43. Lucínio Preza de Araújo 43
Dissipadores de calor
O uso de
dissipadores ou
radiadores
externos de calor
são quase que
obrigatórios nos
transístores que
trabalham com
potências
elevadas de modo
a evitar o
sobreaquecimento
do componente e
a sua possível
destruição.