Entenda como os Transistores Funcionam

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Neste post vamos dar uma introdução sobre o que são os transistores. Esse será o primeiro de uma série onde vou explicar cada um dos transistores mais comuns e tradicionais do mercado.

Acho que a maneira mais simples de se descrever o que são os transistores:

Transistores são pequenas chaves que alternam seu estado (aberta e fechada) por impulsos elétricos. Eles são na maioria dos casos, blocos pequenos encapsulados na forma de um micro chip. Eles são tão úteis e possuem uma tão vasta gama de aplicações que estão instalados em inúmeros equipamentos que utilizamos em nossas tarefas diárias, desde eletrodomésticos à laptops.

 

Transistores
Figura 1 – Transistores

Os Pinos do Transistor

Basicamente o transistor possui três terminais (pinos), são eles, Coletor, Base e Emissor. Veja o exemplo do modelo BC337 a seguir.

Pinos do transistor
Figura 2 – Pinos do transistor

É importante saber que os pinos não obedecem essa sequencia sempre, cada modelo possui uma sequência diferente e para se saber qual pino é qual, basta procurar na internet a folha de dados técnicos (datasheet) do modelo que você precisa, e neste documento você vai com certeza encontrar essa informação.

Como os Transistores Funcionam?

Já que um transistor é uma chave pequena que é acionada por impulsos elétricos, vamos imaginar um interruptor mecânico tradicional (um botão por exemplo) , ou ele ativa ou desativa o fluxo de eletricidade através da ligação física de duas extremidades do fio.

Em um transistor, um sinal elétrico informa o dispositivo para que ele conduza ou isole (habilitar ou desabilitar) o fluxo de eletricidade. Esta propriedade de agir como um isolante em algumas circunstâncias e como um condutor em outras é única para uma classe especial de materiais conhecidos como “semicondutores”.

Além dos dois modos, ligado que tem o nome de saturado e desligado que tem o nome de em corte, existe ainda uma extensa faixa de operação que está entre essas duas condições, que é o modo linear, isso quer dizer que ele conduzirá corrente proporcionalmente ao estímulo (corrente de base) aplicado da base.

Vejamos uma outra maneira de entender o funcionamento de um transistor e seus modos de funcionamento. Nas ilustrações a seguir temos uma tubulação de água interrompida em determinado ponto por uma parte móvel (uma espécie de um registro) que é inserida e removida manualmente. Desta maneira podemos entender também a função de cada um dos pinos do transistor.

 

Funcionamento do Transistor

Funcionamento de um Transistor
Figura 3 – Funcionamento de um Transistor sem estímulo

A imagem acima ilustra o funcionamento do transistor sem estímulo (corrente de base) no pino Base.

 Funcionamento do transistor com estímulo
Figura 4 – Funcionamento do transistor com estímulo

A imagem acima ilustra o funcionamento do transistor com estímulo (corrente de base) no pino Base.

Funcionamento do transistor com estímulo controlado
Figura 5 – Funcionamento do transistor com estímulo controlado

 

A imagem acima ilustra o funcionamento do transistor com estímulo (corrente de base) no pino Base, mas com um estímulo controlado ou calculado de forma a conduzir um valor específico de corrente do coletor para o emissor.

Para se utilizar um transistor dessa maneira precisamos saber o “Ganho” ou “β (beta)” do transistor. Para se descobrir o ganho de um transistor devemos consultar seu datasheet (como informado anteriormente esses documentos estão disponíveis na internet gratuitamente) pelo ganho do transistor. Esse valor vai estar descrito como HFE.

É bastante comum esse dado ser expresso por um valor máximo e mínimo, isso quer dizer que o fabricante não garante um ganho idêntico em todos os componentes, então ele expressa o range que pode ser possível se ncontrar o ganho. Existem em nossa loja diversos multímetros que medem esse ganho, como por exemplo o MINIPA ET1002.

Sabendo-se o ganho do transistor podemos então controlar de forma precisa a corrente que circulará de coletor para emissor. Para se saber qual valor de corrente precisamos aplicar na base para que circule a corrente pretendida na junção coletor emissor usamos a fórmula a seguir:

corrente de base

Quando Utilizar um Transistor?

Pense na seguinte situação, você quer ligar uma lâmpada de 9V com sua placa Arduino.

Mas como podemos ligar uma lâmpada 9V com um Arduino que só funciona com 5V?

Quando uma situação parecida acontecer em seu projeto, a solução será utilizar um transistor.

Neste caso o transistor será utilizado como chave, a aplicação mais comum para um transistor. Ele vai funcionar como uma chave que liga e desliga a lâmpada 9V. Essa chave é acionada por um impulso elétrico enviado pela placa Arduino.

 

Diagrama Elétrico

Diagrama Elétrico
Figura 6 – Diagrama Elétrico

Ligação Física

Ligação física
Figura 7 – Ligação física

Esta é uma maneira de utilizar transistores, mas existem diversas aplicações e maneiras de ligar e desligar um transistor.

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