Guia Completo: Polarização e Funcionamento de Transistores

O que significa polarizar um transistor?

Significa escolher os componentes (resistores) e as tensões contínuas de alimentação do circuito de modo a obter valores específicos para as tensões entre coletor e emissor (Vce), entre base e emissor (Vbe) e entre coletor e base (Vcb), além das correntes de emissor, coletor e base.

Funcionamento (NPN)

A fonte de tensão VCC polariza a junção base-coletor do transistor em sentido inverso e a junção base-emissor em sentido direto. A polarização inversa da junção base-coletor faz com que sua resistência seja muito maior do que a da junção base-emissor, concentrando a maior parte da tensão da fonte Vcc nesta junção. A tensão na junção base-emissor, apesar de ter a polaridade correta, é muito pequena e não possui intensidade suficiente para vencer a barreira de potencial (0,7V para o silício e 0,3V para o germânio), fazendo com que o transistor não conduza e as correntes sejam praticamente nulas.

Funcionamento (PNP)

O funcionamento é análogo ao do NPN, apenas com os papéis desempenhados pelos elétrons e pelas lacunas invertidos.

Ganho de Corrente

Por definição, o ganho de corrente é dado por: β = hFE = Ic / Ib.

• Transistores de baixa potência: β varia de 50 a 400.
• Transistores de elevada potência: β varia de 2 a 20.

Como levar um transistor de silício à região de corte?

Para polarizar um transistor na região de corte (Ic = 0), é necessário curto-circuitar a entrada do circuito com a massa (terra) ou abrir o circuito de base.

Variação da Corrente de Coletor na Região Ativa

Se houver variação na corrente de base, podemos afirmar que:

• Produz uma variação proporcional na corrente de coletor.
• Produz uma variação inversa na tensão de saída Vce: se a corrente de coletor aumenta, a tensão no resistor de coletor aumenta e a tensão entre coletor e emissor (Vce) diminui.

Regiões de Operação

• Região Ativa: Vce ≠ 0; Ic ≠ 0; P ≠ 0.
• Região de Saturação: Vce ≈ 0; Ic ≠ 0; P ≈ 0.
• Região de Corte: Vce = Vcc; Ic = 0; P = 0.

Aplicações Práticas

• Como chave (liga/desliga): Corte e saturação.
• Como porta lógica: Corte e saturação.
• Como amplificador: Região ativa.

Fatores para Escolha de um Transistor

1. Capacidade máxima de dissipação de potência.
2. Corrente máxima de coletor (valor permissível circulando do emissor para o coletor).
3. Tensão máxima entre coletor e emissor (Vce).

Configuração Darlington

• Vantagens: A carga do regulador de tensão é a corrente de base do transistor (muito menor que a corrente de carga), permitindo o uso de um diodo Zener de menor potência.
• Desvantagens: Aumenta a tensão de saturação e a tensão entre base e emissor; reduz a velocidade de chaveamento.