Como devem ser polarizadas as duas junções de um transistor para que ele opere adequadamente como amplificador?

Passo 1

O enunciado pede para explicar como as duas junções de um transistor devem ser polarizadas para que ele opere adequadamente como amplificador.
O transistor bipolar tem duas junções PN importantes para o funcionamento como amplificador: a junção entre base e emissor e a junção entre base e coletor. O enunciado não pede circuito específico nem valores exatos, apenas qual polarização é necessária.

Passo 2

Para amplificação, o transistor deve estar na região ativa (ou ativa direta), onde pequenas variações da corrente ou tensão na base produzem variações muito maiores na corrente do coletor.

Passo 3

Para o transistor ficar na região ativa:
  • A junção base–emissor (BE) deve estar polarizada diretamente (forward). Para um transistor de silício do tipo NPN, a base deve estar a uma tensão cerca de 0,7\\ \text{V} acima do emissor; para PNP a polaridade é invertida (base mais negativa que o emissor). Essa polarização direta reduz a barreira da junção BE e permite a injeção de portadores (elétrons no caso NPN) do emissor para a base.
  • A junção base–coletor (BC) deve estar polarizada inversamente (reverse). Para NPN, o coletor deve estar a uma tensão mais alta que a base (por exemplo alguns volts acima); para PNP a polaridade é invertida. A polarização inversa entre base e coletor cria um campo que “varre” os portadores que chegam da base para o coletor, permitindo que a corrente do coletor seja grande mesmo com pequena corrente de base.

Passo 4

Quando BE está direta, uma pequena corrente de base I_B flui. Na região ativa, a corrente de coletor I_C é aproximadamente proporcional à corrente de base: I_C \approx \beta\, I_B
onde \beta (ou h_{FE}) é o ganho de corrente do transistor (normalmente entre dezenas e centenas). Portanto, uma pequena variação \Delta I_B provoca uma variação \Delta I_C \approx \beta\,\Delta I_B, ou seja, a corrente no coletor muda muito mais — é aí que está a amplificação.

Passo 5

Com BC reversa, a região de depleção entre base e coletor cria um campo que impede recombinação e captura rapidamente os elétrons injetados pelo emissor, dirigindo-os para o coletor. Se BC não estiver reversa, esse “varrimento” não funciona bem e o transistor perde sua capacidade de amplificar.

Passo 6

Se ambas as junções (BE e BC) estiverem polarizadas inversamente (nenhuma conduz) → transistor em corte: I_C\approx0. Não há amplificação.
Se ambas as junções estiverem polarizadas diretamente (BE e BC forward) → transistor em saturação: tanto BE quanto BC conduzem fortemente, o coletor não consegue aumentar proporcionalmente à base e o transistor perde ganho (não funciona como bom amplificador; é usado como chave saturada).
Ou seja, apenas BE direta + BC inversa dá a região ativa desejada para amplificação.

Passo 7

Para NPN: coloque o emissor no potencial mais baixo, a base cerca de 0,7\\ \text{V} acima do emissor (BE direta) e o coletor mais positivo que a base (BC reversa). Mede-se com multímetro: V_{BE}\approx0,7\\ \text{V} quando a junção BE está direta; V_{CB} será positivo (no sentido coletor em relação à base).
Para PNP: invertendo tudo: emissor mais alto, base cerca de 0,7\\ \text{V} abaixo do emissor (BE direta no PNP) e coletor mais negativo que a base (BC reversa).
Valores típicos: para transistores de silício, V_{BE}\approx0,7\\ \text{V} em condução; em germânio, \approx0,3\\ \text{V}. A tensão coletor–emissor V_{CE} na região ativa precisa ser suficientemente grande (alguns volts) para manter BC reversa; se V_{CE} cair demais, o transistor pode entrar em saturação.

Passo 8

Resumo: para o transistor como amplificador (região ativa), lembre da frase: “BE forward, BC reverse” (ou em português: BE direta, BC inversa). Para NPN a base é mais positiva que o emissor e o coletor é mais positivo que a base; para PNP as polaridades são invertidas.

Resposta

NPN: a junção base–emissor deve estar polarizada diretamente e a junção base–coletor polarizada inversamente.
PNP: polaridades invertidas — a junção base–emissor deve estar polarizada diretamente (base mais negativa que o emissor) e a junção base–coletor polarizada inversamente.

Exercícios relacionados