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Engenharia - Engenharia Elétrica - 6 de outubro de 2022

Operação dos Transistores Bipolares de Junção

As operações dos transistores bipolares de junção devem ser aplicadas pela Lei das Correntes de Kirchhoff como se fosse um único nó.

A operação básica do transistor pode ser descrita por meio do transistor pnp (imagem a) a seguir e as mesmas funções são do transistor npn, porém, as lacunas e elétrons foram trocados.

Para melhor compreensão, os portadores majoritários, são os materiais que contém maior número de elétrons, ou seja, tipo n. Em contrapartida, os portadores minoritários, são os materiais que contém maior número de lacunas (íons positivos), ou seja, material do tipo P.

Note as semelhanças entre as situações e a do diodo diretamente polarizado. O transistor pnp (imagem a) tem a alimentação direta Emissor-Base.

A regição de depleção teve a largura reduzida devido à tensão aplicada, convertendo-se em um fluxo denso de portadores majoritários do material do tipo p para o material do tipo n.

A alimentação Base-Coletor do transistor pnp (imagem b), é semelhante à situação do diodo reversamente polarizado.

Lembre-se que o fluxo de portadores majoritários é igual a zero, o que resulta em apenas um fluxo de portadores minoritários.

A largura das regiões de depleção indica claramente qual junção está polarizada diretamente e qual junção está polarizada inversamente.

Muitos portadores majoritários se propagarão no material do tipo n por meio da junção polarizada diretamente (p-n). Fica então uma pergunta, esses portadores majoritários permitirão que a corrente do emissor I_E passarão diretamente para a corrente de base I_B? Ou será que passarão diretamente para o outro material tipo p, o coletor?

Em virtude do material interno do tipo n ser muito fino e ter baixa condutividade (alta resistência), um número baixíssimo de portadores seguirá esse caminho, o que significa que irá até o terminal da Base.

Para entender melhor o conceito de fluxo de elétrons majoritários e minoritários, sugiro rever os artigos:

Grandezas da corrente nos terminais de entrada

TerminalCorrente
Emissormiliampères
Coletormiliampères
Basemicroampères

Falando em fluxo de portadores, o fluxo n-p (Base – Coletor) da maior parte dos portadores majoritários (tipo n, Base) entrarão através da junção de polarização reversa no material do tipo p (terminal do Coletor).

Como então os portadores majoritários (Base) terão relativa facilidade de atravessar a junção reversa (Coletor)?

Haverá um comportamento inverso, o majoritário se tornará minoritário e o minoritário se tornará majoritário. Em outras palavras, houve uma injeção de portadores minoritários no material do tipo n da base.

Somado a todos os portadores minoritários na região de depleção, então é que atravessarão a junção polarizada reversamente de um diodo e, portanto, responsável pelo fluxo.

Correntes do Transistor

Então descobrimos que a corrente do emissor é a soma das correntes de coletor e de base.

I_E=I_C+I_B

A corrente do coletor possui dois componentes: os portadores majoritários e os minoritários. A minoritária é a corrente de fuga e tem o símbolo I_CO (corrente coletor com terminal emissor aberto).

I_C=I_{C\textup{ majoritário}} + I_{CO\textup{ minoritário}}