26 - Transistor
História
O transistor foi criado nos laboratórios da Bell Telephone em dezenbro de 1947.
A invenção desse componente é atribuida atrês cientistas: Bradeen, Brattain e Shockley.
O primeiro transistor surgiu por acaso durante estudos de superficies em torno de um diodo de ponto de contato e seu nome foi derivado de suas caracteristicas intrisecas: "resistor de transferência" (transfer + resistor)
Em 1955 iniciou-se a comercialização do transistor de silicio, com essa tecnolgia o preço do transistor caiu ja que o silicio ao contrario do germanio é mais abundante na natureza.

Descrição
Dispositivo de 3 terminais (alguns possuem mais) que pode funcionar como amplificador ou como chave.

Uso para o Transistor
O transistor quando opera na região linear de sua reta de carga é usado como amplificador.
E na região de corte ou saturação ele é usado como chave.

Tipos de Transistores
Vejamos os mais importantes: FET (transistor de efeito de campo), MOSFET(transistor de efeito de campo com metal oxido semicondutor), UJT (transistor de unijunção), IGBT(transistor bipolar de porta isolada).

Transistores Bipolares
Principio de Funcionamento
Funciona como um resistor variavel entre coletor e emissor controlado pela corrente da base.

Caracterisiticas dos Transistores Bipolares
Trabalha com alta potência
Funciona em alta frequência
É excitado por corrente
Possui menor resistência entre coletor e emissor quando em saturação.

Polarização
Pode ser de dois tipos PNP (conduz com negativo na base) ou NPN (conduz com positivo na base).

Símbolos

Conexão Darlington
Mostrada na figura abaixo esta forma de conexão permite que apartir de 2 transistores possamos fazer um transistor de alto ganho.


Beta do Transistor
É o seu fator de amplificação, da corrente de base (IB) IC=IB x B
Onde:
IC: corrente de coletor
IB: corrente de base
B: beta (ganho)

Configurações básicas
Existem 3 (BC, CC e EC) cada uma com suas vantagens e desvantagens.

    Base comum (BC)

  Baixa impedância(Z) de saida.
  Alta impedância(Z) de entrada.
  Não a defasagem entre o sinal de saida e o de entrada.       
  Amplificação de corrente igual a um.


    Coletor comum (CC)

  Alta impedância (Z) de saida.
  Baixa impedância (Z) de entrada.
  Não a defasagem entre o sinal de saida e o de entrada.   
  Amplificação de tensão igual a um.


    Emissor comum (EC)

  Alta impedância(Z) de saida.
  Baixa impedância(Z) de entrada.
  Defasagem entre o sinal de saida e o de entrada de 18O.
  Amplificação de corrente de 10 a 100 vezes.


Correntes de fuga
Chamada ICB0 circula entre coletor e base com emissor aberto.
Chamada IBE0 circula entre base e emissor com coletor aberto.
Chamada ICE0 circula entre coletor e emissor com base aberta.

Tensão de ruptura
VCB0 = Tensão entre coletor e base com emissor aberto.
VBE0 = Tensão entre base e emissor com coletor aberto.
VCE0 = Tensão entre coletor e emissor com base aberta.
VCES = Tensão entre coletor e emissor quando base esta ligada ao emissor.

Tabela
Material VBEsaturação VCEsaturação VBEativo VBElimiar VBEcorte
Silicio 0,8 0,2 0,7 0,5 0,0
Germanio 0,2 0,1 0,5 0,1 -0,1
Classificação de transistores
São classificados como transistores de baixa, média e alta potência.

Invólucro dos transistores
Devido ao calor produzido os transistores e outros componentes são produzidos em diversos formatos (chamados invólucros ou encapsulamento), para sua instalação em dissipadores de calor. OS transistores usam os: SOT 37, SOT 3, TO 39, SOT 9, TO 3, SOT 18, SOT 32, SOT 82, SOT 93, entre outros.

Tabelas de transistores
Apresentam as seguinte especificações
Tipo: é o nome do transistor
Pol: polarização; N quer dizer NPN e P significa PNP.
VCEO: tensão entre coletor e emissor com a base aberta.
VCER: tensão entre coletor e emissor com resistor no emissor.
IC: corrente máxima do emissor.
PTOT: È a máxima potência que o transistor pode dissipar.
Hfe: ganho (beta).
Ft: frequência máxima.
Encapsulamento: A maneira como o fabricante encapsulou o transistor nos fornece a identificação dos terminais.

Transistores comerciais
TIPO Pol Vceo Ic (mA) Pot(mW) Hfe a Ic(ma) Vce(sat) Aplicações
BC107 NPN 45 100 300 110-450 002 200 AF/ uso geral
BC108 NPN 20 100 300 110-800 002 200 AF/ uso geral
BC109 NPN 20 100 300 200-800 100 200 AF/ baixo ruído
BC327 PNP 45 500 800 100-600 100 700 AF/ até 1W
BC328 PNP 25 500 800 100-600 100 700 AF/ até 1W
BC337 NPN 45 500 800 100-600 100 700 AF/complementar BC327
BC338 NPN 25 500 800 100-600 100 700 AF/ complementar BC328
BC368 NPN 20 1000 800 085-375 500 500 AF/ até 3 W
BC369 PNP 20 1000 800 085-365 500 500 AF/ complementar BC368
BC546 NPN 65 100 500 110-450 002 600 AF/ uso geral
BC547 NPN 45 100 500 110-800 002 600 AF/ uso geral
BC548 NPN 30 100 500 110-800 002 600 AF/ uso geral
BC549 NPN 30 100 500 200-800 002 600 AF/ baixo ruído
BC557 PNP 45 100 500 075-475 002 650 AF/ uso geral
BC558 PNP 30 100 500 075-475 002 650 AF/ uso geral
AF = usado na faixa de freqüência de áudio.

Identificando os Terminais
A) Meça e as resistências no sentido direto e inverso em todos os terminais até encontrar um par em que a resistência é alta e igual em ambos os sentidos (direto e inverso).

B) O terceiro terminal que não foi usado na prova acima é:
a base: para transistores bipolares
o gate: para transistores FET
o emissor: para transistores UJT

C)Os terminais identificados em A são:
coletor e emissor: para transistores bipolares
dreno e fonte: para transistores FET
B1 e B2: para transistores UJT

Os passos seguintes só valem para transistores bipolares
D)A resistencia entre base e emissor é menor que entre base e coletor, no entanto esta diferença é muito pequena, use um multimetro digital para identificar estes terminais.

E)PNP ou NPN
Pegue um multimetro digital e faça as seguintes mediçoes
Medição Ponta vermelha na base O transistor é
RBE baixa NPN
RBE alta PNP
Teste de transistor
Fora do circuito
Coloque o multímetro na escala mais baixa de resistência
Faça o ajuste de zero do instrumento e faça as seguintes medições de resistência: RBE, RBC,RCE
As medidas devem ter os seguintes resultados para transistores em bom estado.

Terminais Resistência direta Resistência inversa
Coletor emissor alto Alto
Base emissor alto Alto
Base coletor baixo Alto
As resistência altas devem ser superior a 1 mega e as baixas inferior a 5000 ohms.

No circuito
Ligue o equipamento
Coloque o voltímetro na posição DC
Coloque a ponta de prova preta no terra e com a vermelha meça cada um dos terminais do transistor.
Caso esteja bom vc vai obter o seguinte resultado: VC > VB > VE (tensão de coletor maior que a tensão de base que devera ser maior que a tensão de emissor) para transistor NPN.

Outra Tabela de Teste
JunçãoDiretaInversaCondição
coletor-emissor alta alta bom
coletor-emissor baixa baixa curto
coletor - base baixa alta bom
coletor - base baixa baixa curto
coletor - base alta alta aberto
base - emissor baixa alta bom
base - emissor baixa baixa curto
base - emissor alta alta aberto
Teste de Fuga
Meça a resistência entre coletor e emissor observando a tabela:
LeituraCondição
> 10M ohms bom
> 1M <10M fuga
< 1M ohms grande fuga

UJT - Transistor de Unijunção
Seu simbolo e circuito equivalente podem ser vistos abaixo:

Resistência interbases do UJT
Tambem conhecida como RBB, esta resistência pode ser medida entre os terminais B1 e B2
(sendo constituida da soma de rb1 e rb2) esta resistência possui valores entre 4000 e 15K ohms.

Relação Intriseca do UJT
Representa pela letra N esta relação determina o valor de rb1 em relação a RBB sendo dado pelas formulas:
n = rb1 / RBB e Vrb1 = n * VBB
onde:
n = relação intriseca
rb1 = resistor interno da b1
Vrb1 = tensão do resistor interno da b1
VBB = tensão entre a B1 e B2.
Na verdade a relação intriseca não é exatamente isso, mas foi a melhor forma que eu consegui pensar para explicar para mais informações consulte um livro

Tensão de conduçao
Ve = VB1 + n * VBB
Ve = VB1 + Vrb1

UJT Comerciais
Pegue aqui o datasheet do 2N2646 e do 2N2647. 2N2646.zip

Teste do UJT
A) Utilize o multimetro na escala de baixas resistências.
b) A resistência entre B1 e B2 deve ser entre 4K ohms e 10K ohms.
C) A resistência direta entre o emissor e as bases deve ser baixa e a inversa deve ser alta.
D) A resistência direta entre o emissor e B2 é menor que entre emissor e B1.

Aplicações
O UJT é usado normalmente em temporizadores e osciladores (veja abaixo):

PUT - Transisotr de Unijunção Programavel
Não possuo informações sobre ele se você tiver por favor me envie.

TEC - Transistor de Efeito de Campo
Conhecido como FET do inglês (field effect transistor). Existem dois tipos de FET o fet de junção o JFET e o fet de porta isolada o MOSFET.


Ganho
É expresso por uma grandesa chamada transcondutância, tambem chamada de gm que corresponde a relação entre a corrente de dreno e a tensão de porta. A unidade de trancoduntância é o A / V (amperes por volts) ou mho ou siemens e seus submultiplos.

Caracteristicas do FET
Tamanho menor
Menor corrente de fuga
Maior dissipação de potência
Frequência de trabalho elevada
Alta impedância de entrada (por volta de 1 Teraohms!)
É excitado por tensão

Teste do FET
Com um multimetro digital coloque as pontas de prova no lugar correspondente mostrado entre ( ) na tabela abaixo:
LeituraCondição
D(+) S(-) por volta de 200 ohms
D(-) S(+) por volta de 200 ohms
G(+) S(-) baixa (p/ canal N)
G(-) S(+) baixa (p/ canal P)


Polarização

Caracteristicas do MOSFET
São sensiveis a cargas eletromagnéticas e eletrostaticas podendo ser danificada. Pode controlar a corrente dreno com uma tensão de porta positiva ou negativa. Pode possuir tambem duas portas para controlar a corrente de dreno. Alguns possuem proteção interna. Mais informações sobre transistores JFETe MOSFET nesta apostila

IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor
Ou Transistor bipolar de gate isolado foi criado para unir os pontos fortes do transistor bipolar e o FET. O IGBT como o proprio nome diz é um transistor hibrido, isto é o terminal (gate) é isolado do canal principal. Essa é uma caracteristica comum do MOSFET porem seu canal é concebido como um transistor bipolar, cujos terminais são coletor e emissor. As principais caracteristicas do IGBT são alta impedância de entrada e capacidade de trabalho com grandes potêncais em frequência elevada. Para mais informações, leia este texto do site da Universidade Federal do Rio de Janeiro clicando AQUI


Código dos Transistores
Atenção o texto abaixo foi tirado do site Transistor info (original em inglês) todos os direitos reservados.

Tipo 1 - Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC).
[DIGITO]      [LETRA]      [NUMERO DE SERIE]      [SUFIXO]
O digito é sempre um menos o numero de terminais do transistor (o autor não tem certeza absoluta disso)
( lembrando que os numero 4 e 5 são reservados para optoaclopadores )
A letra é sempre N
O numero de série varia de 100 a 9999.
O sufixo refere-se a ganho do transistor sendo:
A = baixo ganho
B = médio ganho
C = alto ganho
sem sufixo = ganho não especificado.

Tipo 2 - Japanese Industrial Standard (JIS).
[DIGITO]      [1 LETRA]      [2 LETRA]      [NUMERO DE SERIE]      [SUFIXO]
Novamente o digito é um menos o numero de pernas.
As letras indicam o tipo e a polarização:
SA: PNP transistor de HF SB: PNP transistor de AF
SC: NPN transistor de HF SD: NPN transistor de AF
SE: Diodos SF: Tiristores
SG: Gunn device SH: UJT
SJ: P-canal FET/MOSFET SK: N-canal FET/MOSFET
SM: Triac SQ: LED
SR: Retificador SS: Diodos de sinal
ST: Diodos de avalanche SV: Varicaps
SZ: Diodos Zener     
O numero de série varia de 10 a 9999.
O sufixo (quando tem) indica se o transistor é aprovado para uso por varias organizações japonesas.
NOTA: Como o código para transistores sempre começa com 2S, as vezes ele é omitido, por exemplo , uns 2SC733 são marcados como C733.

Tipo 3 - Pro-electron.
[1 LETRA]     [2 LETRA]     [3 LETRA]      [NUMERO DE SERIE]      [SUFIXO]
A primeira letra indica o material
A = Germanio
B = Silicio
C = GaAs
R = combinação de materiais
É desnecessário dizer que a maioria dos transistores começam com um B.

A segunda letra indica a aplicação do dispositivo
     A:      Diodo de RF
     B:      Variac
     C:      Transistor, AF, pequeno sinal
     D:      Transistor, AF, potencia
     E:      Diodo de túnel
     F:      transistor, HF, pequeno sinal
     K:      Dispositivo de efeito hall
     L:      Transistor, HF, alta potencia
     N:      Optoacoplador
     P:      Dispositivo sensível a radiação
     Q:      Radiation producing device
     R:      Tiristor, baixa potencia
     T:      Tiristor, alta potencia
     U:      Transistor, alta potencia,
     Y:      Retificador
     Z:      Zener, ou diodo regulador de voltagem

A terceira letra indica que dispositivo do é planejado para uso profissional ou industrial em lugar de aplicações comerciais. Normalmente esta letra é W,X,Y ou Z.
O número de série vai de 100 a9999. O sufixo indica o agrupamento de ganho, como no tipo 1 - JEDEC.

Prefixos
Alguns fabricantes introduzem no código dos transitores seus próprios códigos por razões comerciais ou para enfatizar alguma aplicação especial, os prefixos principais usados são:
MJ: Motorola power, encapsulamento de metal
MJE: Motorola power, encapsulamento plastico
MPS: Motorola baixa potencia, encapsulamento plastico
MRF: Motorola HF, VHF and microwave transistor
RCA: RCA
RCS: RCS
TIP: Texas Instruments transistor de potencia (encapsulamento plastico)
TIPL: TI planar transistor de potencia
TIS: TI transistor de baixo sinal (encapsulamento plastico)
ZT: Ferranti
ZTX: Ferranti

Bibliografia
Revista saber eletrônica consulte-a para saber mais.
Apostila do Instituto Padre Reus.
Revista Radio e TV.
Livro Eletrônica do Malvino.

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