Faça uma revisão e explique a construção e o funcionamento dos seguintes componentes eletrônicos:
Transistor;

Passo 1

O enunciado pede uma revisão sobre o transistor, isto é, queremos entender o que é esse componente, como ele é construído internamente e qual é seu princípio de funcionamento básico. Para isso precisamos recorrer aos conceitos de semicondutores do tipo PN, junções PN, dopagem e comportamento de correntes de portadores (elétrons e lacunas).

Passo 2

A construção de um transistor bipolar de junção (BJT) consiste em três regiões de semicondutor alternadas: ou é um transistor NPN (camada P muito fina entre duas N) ou um PNP (camada N muito fina entre duas P). As três regiões recebem nomes: emissor (E), base (B) e coletor (C).
1. O emissor é fortemente dopado para injetar alta densidade de portadores (elétrons em NPN, lacunas em PNP).
2. A base é muito fina e fracamente dopada, de tipo oposto ao emissor, para permitir que a maioria dos portadores injetados atravesse até o coletor.
3. O coletor é moderadamente dopado e geralmente maior em volume para dissipar calor e coletar portadores sem saturar.

Passo 3

O funcionamento básico no modo ativo (amplificação) usa duas polarizações de junção:
– A junção base–emissor é polarizada a frente, isto é, a barreira de potencial cai e portadores são injetados da base para o emissor (ou vice-versa em PNP).
– A junção base–coletor é polarizada reversa, de modo a recolher esses portadores que atravessam a base.
Nos transistores NPN, ao aplicar V_{BE}>0,7\text{ V} e V_{BC}<0, muitos elétrons saem do emissor, cruzam a base e são atraídos pelo coletor, gerando uma corrente de coletor I_C. A corrente de base I_B é pequena, e a relação
\beta = \frac{I_C}{I_B}
é o ganho de corrente, tipicamente entre 20 e 200.

Passo 4

Existem três regiões de operação principais:
Corte: V_{BE} abaixo do limiar (~ 0,7 V em silício) faz I_C\approx0 e I_E\approx0.
Ativo: V_{BE} suficiente para injeção e V_{CE} alto o bastante para manter a junção base–coletor reversa. Aqui o transistor amplifica, com I_C=\beta\,I_B.
Saturação: V_{BE} e V_{BC} ambas em frente; o transistor conduz como um “interruptor fechado”, V_{CE} cai a uns 0,1 0,2 V.

Passo 5

O transistor pode ser usado em três configurações básicas:
1. Emissor comum: maior ganho de tensão e corrente, fase invertida, muito usado em estágios amplificadores.
2. Base comum: ganho de corrente alto, ganho de tensão < 1, sem inversão de fase, usado em alta frequência.
3. Coletor comum (seguidor): ganho de corrente moderado, ganho de tensão \approx 1, alta impedância de entrada e baixa de saída, ideal como buffer.

Resposta

O transistor é um dispositivo semicondutor de três camadas PN ou NPN com três terminais (emissor, base e coletor). Seu princípio de funcionamento baseia-se na injeção de portadores na junção base–emissor e na coleta desses portadores na junção base–coletor. Na região ativa ele opera como amplificador ( I_C=\beta I_B), e nas regiões de corte ou saturação serve como chave eletrônica. As configurações emissor-comum, base-comum e coletor-comum permitem aplicações em amplificação de sinais, buffers e circuitos de alta frequência.

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