Antes de começarmos a discussão dos transistores é importante rever alguns exemplos de fluxo da corrente elétrica. Neste livro tratamos da corrente elétrica como sendo um fluxo de elétrons. Parte-se da premissa de que os elétrons negativos devem fluir do terminal negativo da fonte de tensão e em direção ao terminal positivo. (Cargas semelhantes se repelem e cargas diferentes se atraem.)
Os elétrons são considerados como os portadores de corrente elétrica e são chamados portadores de carga negativa. Porém, existem certos materiais que possuem poucos elétrons disponíveis para o fluxo da corrente. Um exemplo disto é o material semicondutor tipo P, usado para a fabricação de transistores. No material tipo P a maior parte do fluxo de corrente é proporcionada pelos portadores de carga positiva que são chamados lacunas (falta de elétrons).
Um outro tipo de material semicondutor é chamado tipo N. Neste material a maioria dos portadores de carga são elétrons.
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Os materiais semicondutores (tanto do tipo P como do tipo N) irão conduzir a corrente elétrica, porém não irão conduzir corrente tão bem quanto um condutor. Quando um componente é feito de um tipo de material (ou tipo P ou tipo N) diz-se que o componente é unipolar. Isto significa que sua operação depende principalmente de apenas um portador de carga (elétrons ou lacunas).
Um componente bipolar depende tanto das lacunas como dos elétrons para sua operação.
A relação entre o fluxo de elétrons e o fluxo das lacunas pode ser expressa com a ajuda da Figura. As bolas nesta ilustração representam elétrons e o espaço representa uma lacuna. Você pode ver aqui que os elétrons movimentam-se da esquerda para a direita ou do negativo para o positivo. A lacuna movimenta-se da direita para a esquerda ou do positivo para o negativo.
Essa ilustração mostra como são relacionados o fluxo de elétrons e o fluxo de lacunas. A lacuna em (a) aparece deslocando-se para a esquerda em (b), (c) e (d). Ao mesmo tempo três elétrons aparecem depois de terem se deslocado uma de cada v ez até aparecer como em (d)
Toda vez que a corrente flui num material, existem sempre dois tipos de fluxo:
um fluxo de elétrons e um fluxo de lacunas. Num material de tipo P a corrente consiste principalmente de fluxo de lacunas, porém existe sempre um pequeno fluxo de elétrons. No material de tipo P, as lacunas são chamadas portadores majoritários de carga e os elétrons são chamados portadores minoritários de carga. No material de tipo N os elétrons são portadores majoritários de carga e as lacunas são portadores minoritários de carga.
A Figura mostra como é feito um tipo de transistor bipolar. Consiste de três camadas de material. Duas delas são feitas de material do tipo N, e a outra é feita de material tipo P. Este tipo é chamado transistor NPN. Os portadores de carga dentro do transistor consistem de elétrons e de lacunas. Estamos também interessados no tipo de corrente que flui externamente ao transistor.
Esta corrente externa é sempreconsiderada uma corrente de elétrons. Pode-se ver na Figura que o transistor possui três seções que são chamadas emissor, base e coletor. Para ajudá-lo a lembrar do transistor consistem de elétrons e de lacunas. Estamos também interessados no tipo de corrente que flui externamente ao transistor. Esta corrente externa é sempre considerada uma corrente de elétrons. Pode-se ver na Figura 3-9 que o transistor possui três seções que são chamadas emissor, base e coletor. Para ajudá-lo a lembrar as funções genéricas, basta recordar que suas funções comparadas com aquelas de uma válvula triodo são como segue:
Emissor……………catodo
Base………………..grade de controle
Coletor…………….placa
O diagrama da Figura 3-9a mostra que apenas um pequeno número de elétrons irá passar através da região P (base) e para fora através do terminal de base do transistor. Portanto, a maioria dos elétrons passam através da base para o coletor. O sinal + no terminal de base da Figura a significa que a base é positiva, com relação ao emissor (O volts). O sinal + + no coletor significa que o coletor é mais positivo que a base. Estas são as condições normais de operação. Se você aplicar as tensões sobre o transistor conforme indicado na Figura 3-9, a corrente irá consistir principalmente de elétrons fluindo entre o emissor e o coletor. Porém, lembre-se de que uma pequena quantidade de elétrons irá fluir através da base.
O princípio de operação deste componente, e uma das coisas mais importantes para você lembrar, é que uma pequena quantidade de corrente na base irá provocar o fluxo de uma grande quantidade de corrente no coletor. Da mesma forma, uma pequena mudança na corrente da base irá causar urna mudança importante na corrente do coletor. O transistor é chamado componente operado por corrente porque a corrente de base controla a intensidade da corrente do coletor.
O símbolo para o transistor NPN está indicado na Figura 3-9h. O emissor é representado por uma seta que indica para tora do transistor.