Questão 3. No circuito TBJ na configuração polarização do emissor, o TBJ está operando na região de saturação quando:
a) A corrente de base (
) é zero.
b) A tensão coletor-emissor (
) é igual à tensão de alimentação (
).
c) A corrente de coletor (
) atinge seu valor máximo teórico, e a tensão coletor-emissor
é próxima de zero
.
d) A junção coletor-base está inversamente polarizada.
a) A corrente de base (
b) A tensão coletor-emissor (
c) A corrente de coletor (
d) A junção coletor-base está inversamente polarizada.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que ele pergunta. O enunciado apresenta quatro alternativas sobre quando um TBJ (transistor bipolar de junção) em configuração com polarização do emissor está operando na região de saturação. As alternativas são:
a) A corrente de base (
) é zero.
b) A tensão coletor-emissor ( ) é igual à tensão de alimentação (
).
c) A corrente de coletor ( ) atinge seu valor máximo teórico, e a tensão coletor-emissor
é próxima de zero
.
d) A junção coletor-base está inversamente polarizada.
b) A tensão coletor-emissor (
c) A corrente de coletor (
d) A junção coletor-base está inversamente polarizada.
O que o exercício pede: identificar qual dessas alternativas descreve corretamente a condição de saturação do TBJ.
Passo 2
Conceitos básicos que vou usar (explicados de forma direta e sem pular etapas):
- Um TBJ tem duas junções importantes: junção base-emissor (BE) e junção coletor-base (CB).
- “Polarizar uma junção no sentido direto (forward)” significa aplicar uma tensão que faz a junção conduzir (no silício típico, a junção BE fica direta por volta de
). “Polarizar no sentido inverso (reverse)” significa aplicar tensão que impede a condução usual da junção. - Três regiões de operação importantes (resumidas):
- Corte: as junções BE e CB estão estatisticamente no sentido inverso (ou BE não está direta), resultando em correntes praticamente nulas.
- Região ativa direta: BE está direta e CB está inversa; nesta região vale a relação aproximada
, onde é o ganho de corrente (constante de proporcionalidade). - Saturação: tanto BE quanto CB estão polarizadas diretamente; o transistor “satura” porque não consegue aumentar
proporcionalmente ao aumento de . Nessa condição cai até um valor baixo chamado (típico – , comumente ~ ).
Passo 3
Explicando detalhadamente a região de saturação (para entender o porquê da alternativa correta):
- Na saturação a junção coletor-base (CB) está polarizada diretamente, ou seja, não está inversamente polarizada. Isso significa que a alternativa (d) está incorreta: ela afirma o oposto do que ocorre.
- Quando a base é fortemente excitada (muito
), o transistor tenta conduzir o máximo que o circuito externo permite entre coletor e emissor; porém, a corrente de coletor deixa de obedecer a relação linear . Em vez disso, o circuito limita (por exemplo, pela resistência de coletor e pela tensão de alimentação), e a queda atinge um valor pequeno . Por isso costuma-se dizer que fica próximo de . - Nota importante sobre a expressão “atinge seu valor máximo teórico” na alternativa (c): na prática, em saturação a corrente de coletor fica limitada pelo circuito (resistores,
, etc.). Alguns enunciados afirmam que está “no máximo que o circuito permite” — isso é consistente com a ideia de saturação. O ponto crucial é que em saturação o transistor já não consegue aumentar proporcionalmente a (a relação efetiva diminui).
Passo 4
Análise opção a opção, justificando por que cada uma está certa ou errada:
-
Alternativa (a): “A corrente de base (
) é zero.”
Se, não há injeção de portadores na base; o transistor fica em corte, não em saturação. Então (a) é falsa. -
Alternativa (b): “A tensão coletor-emissor (
) é igual à tensão de alimentação ( ).”
Isso aconteceria quando não há queda significativa no circuito do coletor (por exemplo, coletor praticamente aberto) — cenário de corte ou de coletor sem corrente, não de saturação. Na saturaçãoé pequeno (próximo de ), não igual a . Então (b) é falsa. -
Alternativa (c): “A corrente de coletor (
) atinge seu valor máximo teórico, e a tensão coletor-emissor é próxima de zero .”
A parte essencial aqui é a segunda frase:próximo de é a característica clássica da saturação. A primeira frase, que diz “atinge seu valor máximo teórico”, pode ser entendida como “atinge o máximo permitido pelo circuito/condições” — e isso é compatível com saturação, porque o transistor não consegue mais aumentar mesmo com mais . Portanto (c) descreve corretamente a situação típica de saturação (embora a expressão “valor máximo teórico” seja um pouco imprecisa, o núcleo da afirmação — pequeno e corrente no limite do circuito — está certo). -
Alternativa (d): “A junção coletor-base está inversamente polarizada.”
Como já expliquei, na saturação a junção coletor-base está polarizada diretamente. Logo (d) é falsa.
Passo 5
Resumo conciso e incentivo: a alternativa que descreve corretamente a condição de saturação é a (c), porque a marca registrada da saturação é
muito baixo (valor de saturação típico
) e corrente de coletor limitada pelo circuito (o transistor não mantém a proporcionalidade
). As outras alternativas descrevem corte, condição incorreta ou são tecnicamente erradas.
Resposta
c)