Transístor 1

Transístor

Transistores com diferentes encapsulamentos. À esquerdaum transistor de sinal em encapsulamento TO-92. À

direita um transistor de alta potência em encapsulamentometálico TO-3.

O transistor é um componente eletrônico que começou apopularizar-se na década de 1950, tendo sido o principalresponsável pela revolução da eletrônica na década de 1960. Sãoutilizados principalmente como amplificadores e interruptoresde sinais elétricos. O termo vem de transfer resistor(resistor/resistência de transferência), como era conhecido pelosseus inventores.

O processo de transferência de resistência, no caso de umcircuito analógico, significa que a impedância característica docomponente varia para cima ou para baixo da polarizaçãopré-estabelecida. Graças a esta função, a corrente elétrica quepassa entre coletor e emissor do transistor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos pelo projetistado circuito eletrônico. Esta variação é feita através da variação de corrente num dos terminais chamados base, o que,consequentemente, ocasiona o processo de amplificação de sinal.

Entende-se por "amplificar" o procedimento de tornar um sinal elétrico mais fraco num mais forte. Um sinal elétricode baixa intensidade, como os sinais gerados por um microfone, é injetado num circuito eletrônico (transistorizadopor exemplo), cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com asmesmas características, mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes. A este processo todo dá-se o nomede ganho de sinal.

InvençãoO transistor foi inventado nos Laboratórios da Bell Telephone por Bardeen e Brattain em 1947 e, inicialmente,demonstrado em 23 de Dezembro de 1948, por John Bardeen, Walter Houser Brattain e William Bradford Shockley,que foram laureados com o Nobel de Física em 1956. Ironicamente, eles pretendiam fabricar um transistor de efeitode campo (FET) idealizado por Julius Edgar Lilienfeld antes de 1925, mas acabaram por descobrir uma amplificaçãoda corrente no ponto de contato do transistor. Isto evoluiu posteriormente para converter-se no transistor de junçãobipolar (BJT). O objetivo do projeto era criar um dispositivo compacto e barato para substituir as válvulastermoiônicas usadas nos sistemas telefônicos da época.Os transistores bipolares passaram, então, a ser incorporados a diversas aplicações, tais como aparelhos auditivos,seguidos rapidamente por rádios transistorizados. Mas a indústria norte-americana não adotou imediatamente otransistor nos equipamentos eletrônicos de consumo, preferindo continuar a usar as válvulas termoiônicas, cujatecnologia era amplamente dominada. Foi por meio de produtos japoneses, notadamente os rádios portáteisfabricados pela Sony, que o transistor passou a ser adotado em escala mundial.Nessa época, o MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor – Transistor de Efeito de Campo formado porMetal, Óxido e Silício) ficou em segundo plano, quase esquecido. Problemas de interface inviabilizavam aconstrução dos MOSFETs. Contudo, em 1959, Atalla e Kahng, da Bell Labs, fabricaram e conseguiram a operaçãode um transistor MOS. Nessa época, os transistores MOS eram tidos como curiosidade, devido ao desempenhobastante inferior aos bipolares.A grande vantagem dos transistores em relação às válvulas foi demonstrada em 1958, quando Jack Kilby, da TexasInstruments, desenvolveu o primeiro circuito integrado, consistindo de um transistor, três resistores e um capacitor,implementando um oscilador simples. A partir daí, via-se a possibilidade de criação de circuitos mais complexos,utilizando integração de componentes. Isto marcou uma transição na história dos transistores, que deixaram de servistos como substitutos das válvulas e passaram a ser encarados como dispositivos que possibilitam a criação de

Transístor 2

circuitos complexos, integrados.Em 1960, devido a sua estrutura mais simples, o MOS passou a ser encarado como um dispositivo viável paracircuitos digitais integrados. Nessa época, havia muitos problemas com estados de impurezas, o que manteve o usodo MOS restrito até o fim da década de 60. Entre 1964 e 1969, identificou-se o Sódio Na como o principal causadordos problemas de estado de superfície e começaram a surgir soluções para tais problemas.No início da tecnologia MOS, os transistores PMOS foram mais utilizados, apesar de o conceito de ComplementaryMOS (CMOS) já ter sido introduzido por Weimer. O problema ainda era a dificuldade de eliminação de estados desuperfície nos transistores NMOS.Em 1970, a Intel anunciava a primeira DRAM, fabricada com tecnologia PMOS. Em 1971, a mesma empresalançava o primeiro microprocessador do mundo, o 4004, baseado em tecnologia PMOS. Ele tinha sido projetado paraser usado em calculadoras. Ainda em 1971, resolviam-se os problemas de estado de superfície e emergia a tecnologiaNMOS, que permitia maior velocidade e maior poder de integração.O domínio da tecnologia MOS dura até o final dos anos 70. Nessa época, o NMOS passou a ser um problema, poiscom o aumento da densidade dos CIs, a tecnologia demonstrou-se insuficiente, pois surgem grandes problemas comconsumo de potência (que é alto nesse tipo de tecnologia). Com isso, a tecnologia CMOS começava a ganhar espaço.A partir da década de 80, o uso de CMOS foi intensificado, levando a tecnologia a ser usada em 75% de toda afabricação de circuitos, por volta do ano 2000.

Alguns númerosO primeiro processador de 8 bits (Intel 8008) usava tecnologia PMOS e tinha freqüência de 0,2 MHz. Ano defabricação: abril/1972 – 3500 transistores com 10 um ou 10000 nm, com uma tensão de trabalho de 5 V;10 anos depois, a Intel lançou o 80286, com freqüências de 6, 10 e 12 MHz, fabricado com tecnologia CMOS –134.000 transistores 1,5 um ou 1500 nm, com uma tensão de trabalho de 5 V;O Pentium 4, lançado em janeiro de 2002, trabalha com freqüências de 2200 a 3000 MHz, com 55 milhões detransistores CMOS 130 nm. A série de chips Radeon 2000, por exemplo, atinge os 500 milhões de transistores,chegando à casa dos 40 nm.

ImportânciaO transistor é considerado por muitos uma das maiores descobertas ou invenções da história moderna, tendo tornadopossível a revolução dos computadores e equipamentos eletrônicos. A chave da importância do transistor nasociedade moderna é sua possibilidade de ser produzido em enormes quantidades usando técnicas simples,resultando preços irrisórios.É conveniente salientar que é praticamente impossível serem encontrados circuitos integrados que não possuam,internamente, centenas, milhares ou mesmo milhões de transistores, juntamente com outros componentes comoresistências e condensadores. Por exemplo, o microprocessador Cell do console tem aproximadamente 234 milhõesde transistores, usando uma arquitetura de fabricação de 45 nanômetros, ou seja, a porta de controle de cadatransistor tem apenas 45 milionésimos de um milímetro.Seu baixo custo permitiu que se transformasse num componente quase universal para tarefas não-mecânicas. Vistoque um dispositivo comum, como um refrigerador, usaria um dispositivo mecânico para o controle, hoje é frequentee muito mais barato usar um microprocessador contendo alguns milhões de transistores e um programa decomputador apropriado para realizar a mesma tarefa. Os transistores, hoje em dia, têm substituído quase todos osdispositivos eletromecânicos, a maioria dos sistemas de controle, e aparecem em grandes quantidades em tudo queenvolva eletrônica, desde os computadores aos carros.

Transístor 3

Seu custo tem sido crucial no crescente movimento para digitalizar toda a informação. Com os computadorestransistorizados a oferecer a habilidade de encontrar e ordenar rapidamente informações digitais, mais e maisesforços foram postos em tornar toda a informação digital. Hoje, quase todos os meios na sociedade moderna sãofornecidos em formato digital, convertidos e apresentados por computadores. Formas analógicas comuns deinformação, tais como a televisão ou os jornais, gastam a maioria do seu tempo com informação digital, sendoconvertida no formato tradicional apenas numa pequena fração de tempo.

Fabricação

Símbolos dos transistores bipolares

Os materiais utilizados na fabricação do transistor são principalmente oSilício (Si), o Germânio (Ge), o Gálio (Ga) e alguns óxidos. Na natureza, osilício é um material isolante elétrico, devido à conformação das ligaçõeseletrônicas de seus átomos, gerando uma rede eletrônica altamente estável.Atualmente, o transistor de germânio não é mais usado, tendo sido substituídopelo de silício, que possui características muito melhores.

O silício é purificado e passa por um processo que forma uma estruturacristalina em seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguirvão para um processo chamado de dopagem, onde são introduzidasquantidades rigorosamente controladas de materiais selecionados (conhecidoscomo impurezas) que transformam a estrutura eletrônica, introduzindo-seentre as ligações dos átomos de silício, roubando ou doando elétrons dosátomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo (tenha falta deelétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons). Se a impureza tiver umelétron a mais, um elétron fica sobrando na estrutura cristalina. Se tiver um elétron a menos, fica faltando um elétron,o que produz uma lacuna (que funciona como se fosse um buraco móvel na estrutura cristalina). Como resultado,temos ao fim do processo um semicondutor.

O transistor é montado justapondo-se uma camada P, uma N e outra P, criando-se um transistor do tipo PNP. Otransistor do tipo NPN é obtido de modo similar. A camada do centro é denominada base, e as outras duas são oemissor e o coletor. No símbolo do componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro dotransistor se o componente for PNP, ou para fora, se for NPN.Cientistas portugueses do Centro de Investigação de Materiais (Cenimat) da Faculdade de Ciências e Tecnologia daUniversidade Nova de Lisboa, conseguiram fabricar pela primeira vez transistores com papel.[1] . Essa equipe deinvestigadores foi liderada por Elvira Fortunato e Rodrigo Martins.

Transístor 4

Funcionamento

Transístor moderno de alta potência

No transistor de junção bipolar ou TJB (BJT– Bipolar Junction Transistor naterminologia inglesa), o controle da correntecoletor-emissor é feito injetando corrente nabase. O efeito transistor ocorre quando ajunção coletor-base é polarizadareversamente e a junção base-emissor épolarizada diretamente. Uma pequenacorrente de base é suficiente paraestabelecer uma corrente entre os terminaisde coletor-emissor. Esta corrente será tãomaior quanto maior for a corrente de base,de acordo com o ganho.

Características de umtransistor

O fator de multiplicação da corrente na base (iB), mais conhecido por Beta do transistor ou por hfe, que é dado pelaexpressão iC = iB x ß

• iC: corrente de coletor• iB: corrente de base• B: beta (ganho de corrente de emissor)Configurações básicas de um transistor:Existem três configurações básicas (BC, CC e EC), cada uma com suas vantagens e desvantagens.Base comum (BC)• Baixa impedância(Z) de entrada.• Alta impedância(Z) de saída.• Não há defasagem entre o sinal de saída e o de entrada.• Amplificação de corrente igual a um.Coletor comum (CC)• Alta impedância(Z) de entrada.• Baixa impedância(Z) de saída.• Não há defasagem entre o sinal de saída e o de entrada.• Amplificação de tensão igual a um.Emissor comum (EC)• Média impedância(Z) de entrada.• Baixa impedância(Z) de saída.• Defasagem entre o sinal de saída e o de entrada de 180°.• Pode amplificar tensão e corrente, até centenas de vezes.Os transistores possuem diversas características. Seguem alguns exemplos dos parâmetros mais comuns que poderãoser consultadas nos datasheets dos fabricantes:• Tipo: é o nome do transistor.• Pol: polarização; negativa quer dizer NPN e positiva significa PNP.

Transístor 5

• VCEO: tensão entre coletor e emissor com a base aberta.• VCER: tensão entre coletor e emissor com resistor no emissor.• IC: corrente máxima do coletor.• PTOT: é a máxima potência que o transistor pode dissipar• Hfe: ganho (beta).• Ft: freqüência máxima.• Encapsulamento: a maneira como o fabricante encapsulou o transistor nos fornece a identificação dos terminais.Existem também outros tipos de transistores, notadamente os de efeito de campo (transistores FET, de FieldEffect Transistor); neste caso, o controle da corrente é feito por tensão aplicada à porta.

Ver também• Resistor• FET• TJB• UJT• Transistor Darlington• Diodo• Junção PN• Porta lógica• Flip-flop

Ligações externas• Transistor datasheet [2]

• Tabelas Transístores por tipo [3]

Referências[1] idPT (Ideias Portuguesas (http:/ / idpt. wordpress. com/ 2008/ 08/ 26/ elvira-fortunato/ )[2] http:/ / geocities. yahoo. com. br/ componenteseletronicos/ index. htm[3] http:/ / www. geocities. com/ datasheet_py5aal/ 1. html

Fontes e Editores da Página 6

Fontes e Editores da PáginaTransístor  Fonte: http://pt.wikipedia.org/w/index.php?oldid=21058203  Contribuidores: 555, Alchimista, Alexandreanzai, Andre marreta, Angel of Doom, Angeloleithold, Campa, CesarCarvalho, Cesarious, Ciro, Cristianoo, Danilo Wiki, Darwinius, Davivr, Deilton, Der kenner, DiogoFLeite, E2m, Eamaral, Edsonluiz70, Epinheiro, Eric Duff, Fabiojosue, GOE2, Gbiten, Giro720,Guissoares, Gustavo Siqueira, Jeferson, Jic, Jorge, João Carvalho, João Jerónimo, Kaktus Kid, Leonardo.stabile, Lijealso, Luís Felipe Braga, Majtec, Malves, Maxtremus, Merrill, Mosca,Mschlindwein, OS2Warp, Palica, Pitbull31, Prof.Maque, Puta49, Ramisses, Reynaldo, Rui Malheiro, Santista1982, Severino666, Teles, ThiagoRuiz, Vanthorn, Vigia, Vinicius Lima, Xandi,Xilluminado, Ximboca, Yanguas, 164 edições anónimas

Fontes, licenças e editores da imagemFicheiro:Transistor-photo.JPG  Fonte: http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Ficheiro:Transistor-photo.JPG  Licença: GNU Free Documentation License  Contribuidores: AKA MBG,BethOHara, EugeneZelenko, Glenn, Paddy, Severino666Ficheiro:BJT simbolos.gif  Fonte: http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Ficheiro:BJT_simbolos.gif  Licença: GNU Free Documentation License  Contribuidores: Severino666Ficheiro:HighPowerTransistor.JPG  Fonte: http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Ficheiro:HighPowerTransistor.JPG  Licença: GNU Free Documentation License  Contribuidores:Angeloleithold, Duesentrieb, Glenn, Gmaxwell, Paddy, Severino666

LicençaCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unportedhttp:/ / creativecommons. org/ licenses/ by-sa/ 3. 0/