Questão 3. Como devem ser polarizadas as duas junções de um transistor para que ele opere adequadamente como amplificador?

Passo 1

O enunciado pergunta: “Como devem ser polarizadas as duas junções de um transistor para que ele opere adequadamente como amplificador?”\n
Informações e pontos que o enunciado traz (implícitos):\n
  • Um transistor bipolar tem duas junções relevantes: junção base–emissor (BE) e junção base–coletor (BC).\n
  • Queremos a polarização que deixa o transistor em operação de amplificador (região ativa, que é a desejada para amplificação linear).\n
  • Não há valores numéricos dados; a resposta deve usar condições de polaridade e, se útil, exemplos típicos (como tensão de condução de silício).\n

Passo 2

Entendendo o que significa “polarizar” uma junção p–n (mini-aula rápida e simples).\n
  • Uma junção p–n está em polarização direta (forward) quando o lado p está mais positivo que o lado n. Nesse caso a barreira de potencial cai e a junção conduz corrente facilmente.\n
  • Uma junção p–n está em polarização reversa (reverse) quando o lado p está mais negativo que o lado n. A barreira aumenta e a corrente é muito pequena (exceto corrente de fuga).\n
    Exemplo prático: para uma junção de silício, polarização direta típica requer cerca de \,0,7\\ \text{V}\, entre os terminais para começar a conduzir fortemente. Sempre lembre: “direct = conduz; reverse = bloqueia”.

Passo 3

O que é a “região ativa” do transistor e por que ela é a região de amplificador?\n
  • Na região ativa (também chamada forward-active), a junção BE está em polarização direta (conduz) e a junção BC está em polarização reversa (bloqueia).\n
  • Nessa condição o transistor funciona como um amplificador de corrente: a corrente de coletor I_C é aproximadamente proporcional à corrente de base I_B pela relação \,I_C \approx \beta I_B\,, onde \beta é o ganho de corrente do transistor.\n
  • Intuição: a junção BE injeta portadores na base e a junção BC, estando reversamente polarizada, “puxa” esses portadores para o coletor, fazendo com que o coletor controle a saída sem entrar em saturação.

Passo 4

Condição explícita para um transistor NPN (caso mais comum em exercícios):\n
  • Junção base–emissor (BE): polarizada diretamente. Em termos de tensões isso costuma ser \,V_B > V_E\, e tipicamente \,V_{BE}\approx 0,7\\ \text{V}\ para silício.\n
  • Junção base–coletor (BC): polarizada inversamente. Em termos de tensões isso significa \,V_C > V_B\, (ou equivalentemente V_{CB}>0).\n
  • Outra forma prática de checar: garanta que \,V_{CE} seja suficientemente maior que a saturação (por exemplo \,V_{CE}\gtrsim 0,2\\ \text{V}\, — mas para boa linearidade costuma-se deixar \,V_{CE} algumas centenas de milivolts a volts acima disso).\n
    Comentário amigável: na prova, ao ver um circuito, cheque rapidamente se V_B está cerca de 0,7\\ \text{V} acima de V_E e se V_C é maior que V_B. Se sim, está na região ativa.

Passo 5

Condição explícita para um transistor PNP (simetria das polaridades):\n
  • Junção base–emissor (BE): polarizada diretamente, mas com polaridade invertida em relação ao NPN. Em tensões: \,V_B < V_E\, e tipicamente \,V_{EB}\approx 0,7\\ \text{V}\ para silício PNP.\n
  • Junção base–coletor (BC): polarizada inversamente, o que requer \,V_C < V_B\, (ou V_{CB}<0, na convenção de sinais).\n
    Resumo prático: PNP = tudo igual, só inverte sinal/ polaridade das tensões.

Passo 6

O que acontece se as junções não tiverem essas polarizações? (isso ajuda a identificar erros rápido na prova)\n
  • Se ambas as junções estiverem reversas: transistor em corte — não há corrente significativa e não há amplificação.\n
  • Se ambas estiverem diretas: transistor em saturação — o dispositivo conduz fortemente, perde linearidade e a saída fica “achatada” (ganho pequeno ou nulo) — não queríamos isso para amplificação linear.\n
  • Portanto a única condição que dá amplificação linear é BE direta e BC reversa (para NPN, com polaridades adequadas).

Passo 7

Dicas práticas de prova e montagens de polarização (mini-roteiro para aplicar em exercícios):\n
  • Identifique os terminais E, B, C no circuito e verifique as tensões relativas.\n
  • Para NPN: confirme \,V_B - V_E \approx 0,7\\ \text{V} (BE direta) e \,V_C > V_B (BC reversa).\n
  • Para PNP: confirme \,V_E - V_B \approx 0,7\\ \text{V} (BE direta em polaridade invertida) e \,V_C < V_B (BC reversa).\n
  • Use redes de polarização tipo divisor de tensão (bias por divisor) para “centralizar” o ponto de operação na região ativa — isso é comum em projetinhos e também em questões de prova.\n
  • Sempre anote: “BE = direta, BC = reversa” (ou em inglês: “BE forward, BC reverse”) — é a frase-chave.

Resposta

Para transistor NPN: junção base–emissor polarizada diretamente e junção base–coletor polarizada inversamente. \n
Para transistor PNP: junção base–emissor polarizada diretamente (com polaridade invertida) e junção base–coletor polarizada inversamente (com polaridade invertida).

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