FORMAÇÃO DAS JUNÇÕES PNP E NPN

Um transistor de junção consiste em um cristal de silício ou de germânio no qual existe uma camada de silício do tipo N entre duas camadas de silício do tipo P, ou uma camada P entre duas camadas N. No primeiro caso teremos um transistor chamado PNP e, no segundo, um transistor NPN, como mostra a figura 3-1.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 3-1 Transistores PNP e NPN

Com a formação das três regiões, aparecem automaticamente duas outras pequenas regiões internas, já conhecidas como barreira de potencial ou região de depleção.

As barreiras de potencial são campos eletrostáticos formados nas linhas de junção, da seguinte maneira: na figura 3-2, os elementos P possuem grande quantidade de portadores positivos e o elemento N grande quantidade de portadores negativos. A difusão de elétrons da região N e lacunas das regiões P resulta em recombinações nas linhas das junções, ionizando os átomos das impurezas.

Os átomos ionizados com cargas diferentes (negativos na região P, porque recebem elétrons, e positivos na região N, porque doavam elétrons), formam um campo eletrostático que paralisa o processo de difusão.

A difusão é o movimento de portadores numa área, onde estão mais concentrados, para uma região onde sua concentração é menor.

168

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 3-2 Barreiras de potencial num transistor PNP

A figura 3-3 mostra a simbologia usada na representação dos transistores PNP e NPN.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 3-3 Símbolos dos transistores

Na representação simbólica do transistor, a seta identifica o emissor, que é o elemento que emite portadores. O elemento oposto ao emissor é chamado coletor, pois recebe os portadores enviados pelo emissor. O elemento intermediário é denominado base.

A base controla o fluxo de portadores entre o emissor e o coletor. A seta sempre aponta para o elemento negativo. Assim, se a seta apontar para o emissor, neste caso negativo teremos um transistor NPN. Se a seta apontar para a base, o coletor e o emissor serão do tipo P teremos então um transistor tipo PNP.

Polarização do Transistor NPN

O transistor só irá funcionar corretamente se tiver uma polarização adequada.

Quando ligamos uma bateria na junção base-emissor, como mostra a figura 3-4, observamos que corresponde a uma polarização direta.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

169 Dessa maneira fluirá então uma corrente através da baixa resistência da junção emissor- base.

Se aplicarmos tensão através da segunda junção, como mostrado na figura 3-5, fluirá uma corrente muito pequena através da resistência da junção base-coletor, pois a polarização é inversa.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 3-5 Transistor NPN em polarização inversa

Esta pequena corrente, que é causada pelos portadores minoritários, é chamada de corrente de fuga.

Consideramos até agora as duas junções polarizadas separadamente. A seguir veremos o comportamento do transistor quando nele aplicamos as duas tensões ao mesmo tempo.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 3-6 Transistor NPN polarizado

Analisando a figura 3-6, podemos ver que a corrente que passa pelo emissor ( ) se divide em dois ramais uma que vai para o terminal da base ( ) e outra que vai para o coletor ( ), temos que:

Apesar da polarização inversa entre base e coletor, o valor da corrente do coletor é muito superior ao da corrente que fluía quando o transistor era polarizado isoladamente. Nesta situação é aproximadamente 98% de , com isso podemos concluir que a quantidade de corrente depende da polarização direta entre base e emissor. Este fenômeno pode ser entendido analisando-se a figura 3-7.

170

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 3-7 Portadores em movimento no transistor NPN

Os elétrons na região do emissor são repelidos pelo potencial negativo da fonte em direção à base, passando com facilidade pela junção base-emissor, pois a mesma está polarizada diretamente apresentando assim uma baixa resistência.

Alguns elétrons se recombinam com as lacunas existentes na base, formando a corrente de base.

Como o número de lacunas na base é inferior ao número de elétrons que nela penetram, e também devido ao fato da base ter dimensões muito reduzidas, a maioria dos elétrons atinge a junção base-coletor.

Esses elétrons que estão sendo atraídos pelo potencial positivo do coletor ultrapassam a junção base-coletor, chegando ao terminal positivo da fonte.

Este movimento de elétrons nos elementos do transistor constituem as correntes elétricas através do mesmo.

Polarização de um Transistor PNP

A análise da polarização do transistor PNP é análoga ao do NPN, entretanto, para que a junção emissor-base seja polarizada diretamente e a junção base-coletor inversamente, é necessário mudar as polaridades das fontes, com relação às usadas no transistor NPN. Estas polaridades estão apresentadas na figura 3-8.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

171 As lacunas da região do emissor, que são repelidas pelo potencial positivo da fonte em direção à base, ultrapassam a junção emissor-base com facilidade, pois a mesma está polarizada diretamente e sua resistência é baixa. Novamente algumas destas lacunas se recombinam com os elétrons existentes na base, constituindo a corrente da base IB. Devido ao baixo número de elétrons existentes na base, a maioria das lacunas que nela penetram alcançam a junção base-coletor. Estas lacunas que estão sendo atraídas pelo potencial negativo do coletor ultrapassam a junção base-coletor, chegando ao terminal negativo da fonte.

Portanto enquanto o potencial positivo retira elétrons do emissor, o potencial negativo fornece elétrons ao coletor.