Um transistor é um dispositivo semicondutor. Ele pode intensificar sinais eletrônicos ou ligá-los e desligá-los. Você pode imaginá-lo como um interruptor de luz. Uma pequena ação pode controlar um fluxo de eletricidade muito maior. Transistores funcionam como interruptores e amplificadores. Eles permitem controlar altas correntes ou tensões com um sinal minúsculo. Essas pequenas peças estão por toda parte. Seu telefone e computador precisam de bilhões de transistores para funcionar.
Subcontratante | Estimativa de contagem de transistores |
|---|---|
A apple A17 | Cerca de duas vezes mais que Kirin 9000 |
Kirin Hisilicon 9000 | Menos transistores que o Apple A17 |
O que é um transistor
Definição
Um transistor funciona como uma pequena porta na eletrônica. Ele ajuda a controlar o fluxo de eletricidade em um circuito. Este dispositivo pode intensificar os sinais ou ligá-los e desligá-los. Internamente, há três camadas feitas de material semicondutor. Essas camadas são configurado como PNP ou NPNA camada do meio é a parte de controle. Se você alterar a entrada aqui, a corrente nas outras camadas será alterada.
Os transistores têm três partes principais:
Emissor
Base
Colecionador
Uma pequena tensão ou corrente na base controla uma corrente maior entre o emissor e o coletor. É por isso que transistores são tão importantes em eletrônicos. Você os encontra em quase todos os dispositivos modernos.
Dica: Pense em um transistor como um gatekeeper. Um pequeno sinal indica se uma corrente maior deve fluir.
Transistores podem tornar um sinal mais forte. A potência de saída pode ser muito maior do que a potência de entrada. É por isso que rádios, computadores e telefones usam transistores.
O transistor usa material semicondutor.
Possui três terminais para conexão a um circuito.
A dopagem altera o semicondutor para que o transistor funcione corretamente.
Papel em circuitos
Transistores desempenham muitas funções em circuitos analógicos e digitais. Eles podem intensificar sinais, alternar correntes e construir portas lógicas. Em circuitos analógicos, os transistores amplificam sinais fracos. Por exemplo, caixas de som usam transistores para aumentar o volume da música. Em circuitos digitais, os transistores funcionam como interruptores. Eles ligam e desligam sinais para que os computadores possam processar informações.
Aqui está uma tabela mostrando como os transistores funcionam em diferentes tipos de circuitos:
Tipo de Circuito | Principais funções dos transistores | Exemplos de Aplicações |
|---|---|---|
análogo | Amplificação | Amplificadores de áudio, transmissores de RF |
Filtragem | Circuitos de filtragem de sinal | |
Modulação | Transmissão AM/FM | |
Digital | Portões lógicos | Portas AND, OR, NOT |
Mudar | Controladores de motores, microprocessadores |
Os transistores mudaram a eletrônica de forma significativa. Antes, as pessoas usavam válvulas. Essas válvulas eram grandes e consumiam muita energia. Quando a Bell Labs inventou o transistor em 1947, os circuitos ficaram menores e funcionaram melhor. Agora, os circuitos integrados têm muitos transistores juntos. Isso tornou computadores, smartphones e viagens espaciais possíveis.
Nota: O módulo lunar da Apollo 11 tinha circuitos integrados com transistores. Isso ajudou os astronautas a pousar na Lua com segurança.
Transistores ajudam a tornar os dispositivos rápidos, menores e com menor consumo de energia. Você usa transistores quando usa uma calculadora, ouve música ou envia uma mensagem de texto.
Como funcionam os transistores
Função de mudança
Transistores estão presentes em muitas coisas que usamos no dia a dia. Você não os vê, mas eles estão lá. Eles agem como pequenos interruptores nos seus dispositivos. Quando você aperta um botão no seu celular, os transistores ajudam a ligar ou desligar dispositivos. Pense em um transistor como uma torneira. Se você abrir a torneira, a água flui. Se você fechá-la, a água para. Na eletrônica, os transistores controlam o fluxo de corrente, assim como uma torneira controla a água.
Os transistores funcionam como interruptores de duas maneiras principais. Uma delas é chamada de modo de corte. Neste modo, o transistor é como uma chave aberta. Nenhuma corrente flui entre o coletor e o emissor. A outra maneira é chamada de modo de saturação. Aqui, o transistor é como uma chave fechada. A maior parte da corrente flui por ele. Essa ação de ligar e desligar permite controlar sinais elétricos em circuitos.
Dica: Transistores podem comutar muito rápido e quase não produzem ruído. É por isso que os novos eletrônicos os utilizam em vez dos interruptores antigos.
Aqui estão alguns lugares da vida real onde os transistores atuam como interruptores:
Os processadores de computador os utilizam para alternar muito rapidamente.
Eles ajudam a controlar relés em carros e máquinas domésticas.
Os interruptores transistorizados são pequenos, leves e baratos, por isso estão presentes em quase todos os dispositivos.
Se você enviar uma pequena voltagem para a base de um transistor NPN, ele liga. Então a corrente pode fluir. Se você retirar a tensão, o transistor desliga. Isso permite controlar grandes correntes com pequenos sinais.
Função Amplificador
Transistores também podem intensificar sinais fracos. Você os usa como amplificadores. Por exemplo, quando você toca música, os transistores amplificam o som para que você possa ouvi-lo. Em um rádio, os transistores tornam o sinal da antena forte o suficiente para você ouvir.
Um pequeno sinal entra na base ou porta do transistor. Esse pequeno sinal controla uma corrente maior do coletor para o emissor. O sinal de saída fica forte o suficiente para alto-falantes ou fones de ouvido. Você vê isso em pedais de guitarra. Um único transistor torna o som fraco da guitarra mais alto.
Observação: Um transistor precisa da voltagem correta para funcionar como amplificador. Isso se chama polarização. A parte base-emissor deve ter cerca de 0.6 V a 0.7 V para transistores de silício. A voltagem coletor-emissor deve ser alta o suficiente para que o sinal se mova para cima e para baixo.
Aqui está uma tabela que mostra a faixa de ganho para um amplificador emissor comum:
Tipo de ganho | Ganho Mínimo | Ganho Máximo |
|---|---|---|
Amplificador emissor comum | -5.32 | -218 |
Você encontra transistores em equipamentos de áudio, onde eles tornam os sinais do microfone mais altos sem adicionar ruído. Eles também ajudam nos controles de tom, permitindo alterar graves, médios e agudos.
Controle Atual
Transistores ajudam a controlar a quantidade de corrente que circula em um circuito. Eles são usados para gerenciar a corrente entre diferentes partes de um dispositivo. Cada transistor possui três terminais. Para um BJT, estes são emissor, base e coletor. Para um FET, eles são fonte, porta e dreno.
Veja como os transistores controlam a corrente e a tensão:
Você envia uma pequena corrente para a base de um BJT ou uma voltagem para a porta de um FET.
Esta pequena entrada controla uma corrente muito maior do coletor para o emissor ou do dreno para a fonte.
Você pode ligar ou desligar o transistor alterando a entrada, assim como você abre uma torneira para controlar a água.
Dica: A ligação entre a corrente de base e a corrente de coletor em um BJT é importante. Uma pequena corrente de base pode controlar uma corrente de coletor muito maior. Isso se chama amplificação e mostra como os transistores controlam os sinais.
Transistores utilizam material semicondutor para funcionar. Semicondutores permitem controlar muito bem a tensão e a corrente. Isso pode ser visto em computadores, celulares e até mesmo em ferramentas espaciais.
Ao usar transistores, você pode controlar a tensão e a corrente de diversas maneiras. Você pode alternar sinais, torná-los mais fortes ou gerenciar a potência de um circuito. Isso torna os transistores os principais componentes da eletrônica moderna.
Peças de Transistor
Componentes chave
Cada transistor tem três partes principaisCada parte faz algo importante. Essas partes trabalham juntas para movimentar a eletricidade nos dispositivos.
Componente | Descrição |
|---|---|
Emissor | Envia elétrons, tem muita dopagem, é feito de cobre ou alumínio. |
Base | Controla o fluxo, tem pouca dopagem e permite que os elétrons se movam do emissor para o coletor. |
Colecionador | Coleta elétrons, maiores que o emissor e a base, possui alguma dopagem, feito de silício ou alumínio. |
O emissor emite elétrons ou lacunas. A base é fina e controla o fluxo. Apenas alguns portadores de carga conseguem passar pela base. O coletor absorve elétrons ou lacunas do emissor. O tamanho e o material de cada componente determinam o funcionamento do transistor. Quando um transistor é usado como chave, a base decide se a corrente flui do emissor para o coletor. Como um amplificador, um pequeno sinal na base gera um sinal maior no coletor.
Dica: A maneira como você configura essas peças e do que elas são feitas determina se o transistor funciona como uma chave ou um amplificador.
Material semicondutor
Transistores utilizam materiais especiais chamados semicondutores. Esses materiais ajudam a controlar a eletricidade. O silício é o semicondutor mais comum. Você encontra silício em quase todos os dispositivos eletrônicos porque é barato e funciona bem.
Aqui estão alguns materiais usados para transistores:
O germânio foi usado primeiro em semicondutores.
O silício se tornou popular na década de 1950 porque é fácil de encontrar e funciona melhor.
O arsenieto de gálio é usado em eletrônicos rápidos, mas é difícil de fabricar.
O silício é bom porque lida com o calor e é fácil de obter. O germânio ajudou nos primeiros transistores, mas derrete facilmente e não é estável. O arsenieto de gálio é melhor para circuitos muito rápidos, como os de satélites ou torres de celular.
O material escolhido altera a rapidez e a eficiência do funcionamento do seu transistor. Materiais com alta mobilidade permitem que a carga se mova rapidamente, permitindo que os dispositivos funcionem mais rapidamente. Alguns materiais novos, como semicondutores magnéticos, podem até armazenar memória dentro do transistor.
Observação: o tipo de semicondutor que você escolher pode tornar os dispositivos mais rápidos, menores e mais fortes.
Tipos de transistores
Transistores têm diferentes formatos e tipos. A maioria dos eletrônicos utiliza dois tipos principais. Cada tipo desempenha uma função específica. Aprender sobre eles ajuda você a entender como os dispositivos funcionam.
BJT
Um tipo principal é o transistor de junção bipolar. As pessoas o chamam de BJT, abreviadamente. Este transistor usa elétrons e lacunas para mover a corrente. Você o controla enviando uma pequena corrente para a base. BJTs são bons para tornar sinais fracos mais fortes. Eles também ajudam a ligar e desligar coisas.
Aqui está uma tabela com características importantes dos BJTs:
Característica | Descrição |
|---|---|
Corrente de corte do coletor (ICBO) | Corrente no coletor quando há tensão e o emissor está aberto. |
Corrente de corte do emissor (IEBO) | Corrente no emissor quando há tensão e o coletor está aberto. |
Ganho de corrente CC (hFE) | Corrente do coletor dividida pela corrente da base quando o emissor está aterrado. |
Tensão de saturação coletor-emissor (VCE(sat)) | Tensão quando o transistor está saturado sob certas condições. |
Tensão de saturação base-emissor (VBE(sat)) | Tensão entre base e emissor na saturação sob certas condições. |
Frequência de transição (fT) | Frequência em que o ganho de corrente é 1 com emissor aterrado. |
Capacitância de saída do coletor (Cob) | Capacitância base-coletor medida em certas condições. |
Figura de ruído (NF) | Relação sinal-ruído na entrada e na saída, encontrada por uma fórmula. |
Você vê BJTs em muitos lugares:
Amplificadores
osciladores
Comutação de baixa tensão
Amplificador coletor comum (seguidor de emissor)
Amplificador emissor comum
Amplificador de base comum
Circuito de comutação
Dica: Se você quiser fazer uma amplificador simples, você provavelmente usará um transistor de junção bipolar.
FET
O outro tipo principal é o transistor de efeito de campo. Você controla este transistor com tensão. Os FETs usam apenas um tipo de portador de carga. Eles consomem menos energia do que os BJTs. Você encontra transistores de efeito de campo em circuitos digitais e portas lógicas.
Aqui está uma tabela que compara transistores de efeito de campo e BJTs:
Característica | FETs | BJTs |
|---|---|---|
Tipo de controle | Tensão controlada | Corrente controlada |
Ganho atual | Baixo | Alto |
Ganho de tensão | Alto | Baixo |
Velocidade de comutação | pomposidade | Suporte: |
Consumo de energia | Baixo | Alto |
Coeficiente de temperatura | Atitude | Negativo |
Dimensões: | Menor | Maior |
Impedância de entrada | Alto | Baixo |
Aplicações | Aplicações de baixa tensão | Aplicações de baixa corrente |
Custo de fabricação | Mais elevado | Abaixe |
Existem dois tipos comuns de transistores de efeito de campo:
Tipo de FET | Descrição | Usos típicos |
|---|---|---|
JFET | Um FET simples com um canal controlado por uma porta feita de uma junção pn. | Usado em amplificadores e interruptores devido à alta impedância de entrada. |
MOSFET | O FET mais utilizado com uma porta isolada para controle de baixa potência. | Encontrado em circuitos digitais, eletrônica de potência e portas lógicas. |
Observação: Transistores de efeito de campo ajudam seus dispositivos a funcionar mais rápido e consumir menos energia. Você os encontra em computadores, celulares e carros.
Cada tipo de transistor tem sua função específica. Alguns são melhores para tornar os sinais mais fortes. Outros são bons para comutar sinais rapidamente. Saber a diferença ajuda você a escolher o transistor certo para o seu projeto.
Importância dos Transistores
Impacto na tecnologia
Os transistores mudaram o mundo em que vivemos. Esses minúsculos dispositivos tornaram a tecnologia melhor e mais fácil de usar. Quando os cientistas criaram o primeiro transistor em 1947, muitas ideias novas surgiram. Antes dos transistores, as pessoas usavam válvulas. As válvulas eram grandes e quebravam com frequência. Os transistores tornaram os eletrônicos menores e mais confiáveis.
Os transistores ajudaram a fazer dispositivos eletrônicos muito menores. Agora temos computadores, smartphones e relógios inteligentes por causa deles.
A era digital começou com os transistores. Eles nos permitiram armazenar e usar muitas informações.
Os transistores substituíram as válvulas. Isso melhorou as coisas na comunicação, no entretenimento, na saúde e na ciência.
A inteligência artificial e a Internet das Coisas precisam de transistores. Essas áreas continuam crescendo à medida que os transistores se tornam menores e mais potentes.
Você pode ver como os transistores mudaram as coisas observando estes grandes momentos:
Ano | Marco miliário | Descrição |
|---|---|---|
1947 | Primeiro Transistor | Cientistas da Bell Labs criaram o primeiro transistor funcional. |
1955 | Passivação de Superfície | Isso tornou possível fazer muitos circuitos integrados. |
1959 | Primeiro MOSFET | Agora milhares de transistores caberiam em um chip. |
1963 | Invenção do CMOS | Isso ajudou a fabricar chips de computador e memória para computadores. |
Usos do dia a dia
Você usa transistores o tempo todo, mesmo sem perceber. Eles estão presentes em quase todos os aparelhos eletrônicos em casa ou na escola. Aqui estão alguns exemplos:
Os computadores têm milhões ou bilhões de transistores em seus chips.
Os smartphones usam transistores para funcionar rapidamente e salvar suas fotos e aplicativos.
As televisões precisam de transistores para tornar os sinais mais fortes e mudar de canal.
Os rádios usam transistores para tornar o som mais alto e ajudar você a escolher as estações.
Câmeras digitais têm transistores em seus sensores e chips.
Os chips modernos podem ter bilhões de transistores. Alguns chips novos têm mais de 60 bilhões. O número de transistores em uma CPU pode ser milhões ou bilhões, dependendo do uso.
Toda vez que você envia uma mensagem de texto, assiste a um vídeo ou joga um jogo, você usa transistores. Essas pequenas peças fazem seus dispositivos favoritos funcionarem.
Transistores mudam sua vida de muitas maneiras. Você os encontra em todos os dispositivos digitais que usa.
Os transistores ajudam os computadores a funcionar ligando e desligando rapidamente.
Eles tornam os sinais fracos mais fortes para que você possa ouvir melhor a música ou as vozes.
Eles mantêm a energia segura em muitas máquinas.
Eles transformam a energia da bateria em energia que você pode usar.
Transistores ajudam a tornar os dispositivos menores e mais rápidos. Eles também os fazem funcionar melhor.
Eles iniciaram a era digital e ajudaram a tecnologia a crescer na medicina, na comunicação e na vida cotidiana.
Quando você usa seu telefone ou computador, lembre-se de que os transistores o ajudam a funcionar.
Perguntas frequentes
O que um transistor faz no seu telefone?
Um transistor permite que seu telefone processe informações e armazene dados. Ele liga e desliga sinais muito rapidamente. Você usa transistores sempre que abre um aplicativo ou envia uma mensagem.
Por que os transistores tornam os dispositivos menores?
Os transistores ocupam menos espaço do que os antigos tubos de vácuo. Você pode cabem bilhões deles em um chip. Isso ajuda você a carregar dispositivos potentes no bolso.
Você consegue encontrar transistores em objetos do cotidiano?
Sim! Você vê transistores em computadores, TVs, rádios e até brinquedos. Eles ajudam esses aparelhos a funcionar melhor e a consumir menos energia.
Como saber se um transistor está funcionando?
Você pode testar um transistor com um multímetro. Se a tensão entre os terminais estiver correta, o transistor está funcionando. Caso contrário, pode ser necessário substituí-lo.
Qual é a diferença entre um BJT e um FET?
Formato | Controlado por | Uso comum |
|---|---|---|
BJT | Atual | Amplificadores |
FET | Voltagem | Circuitos digitais |
Dica: Escolha um BJT para sinais fortes. Escolha um FET para comutação rápida.
