O Transistor
Indice
Conceito geral.
O transistor é, provavelmente, uma das maiores invenções jamais criadas, tanto que os seus inventores ganharam um prémio Nobel. É um componente multifacetado usado numa panóplia de aplicações na eletrónica isto porque tem características especiais.
Num explicação simples um transistor serve para amplificar sinais fracos em sinais fortes, além de servir como um excelente comutador/interruptor para um circuito elétricos/eletrónicos.
Para conseguir este efeito o transistor aproveita um conjunto de características físicas e elétricas de materiais como o Silício.
figura 1
Circuito Eletrico
Num circuito de uma pista de formula-1 (figura 1), os carros partem num determinado ponto e seguindo sempre a mesma direção dão a volta à pista.
Num circuito elétrico é exatamente igual, por isso se chama "circuito", só que os carros são substituídos por eletrões e a pista por fios condutores.
figura 2
Na figura 2 temos uma bateria de 9V que fecha um circuito. A bateria é o gerador de "carros", ou seja de eletrões, podemos pensar que a bateria é uma espécie de balde cheio de eletrões que são despejados para um circuito de fios elétricos (na prática é quase assim).
No exemplo da figura 2 temos todos os eletrões que saem da bateria a voltar para bateria, quando isto acontece dizemos que se deu um curto-circuito, pois os eletrões estão a fazer o caminho mais curto/rápido de um pólo da bateria para o outro.
NOTA:
Há duas definições referentes ao sentido que os eletrões seguem, o sentido real, que é do pólo - (negativo) para o + (positivo), e o convencional, que é do + (positivo) para o - (negativo).
Como na prática o sentido dos eletrões não influencia em nada os circuitos e os seus cálculos, normalmente optamos por usar o sentido convencional.
Veja este vídeo para saber mais: Qual o sentido da corrente
Já sabemos como fazer com que os eletrões circulem por fios condutores, mas de nada nos serve se não dermos alguma utilidade a esta circulação de eletrões. A figura 3 dá um exemplo básico da utilização da circulação dos eletrões num circuito.
Intercalando uma lâmpada no circuito obrigamos os eletrões a circular por esta, ora como uma lâmpada (incandescente das antigas) é munida de um fio de tungstênio, que oferece muita resistência à passagem dos elerões, este aquece tanto, devido à resistência que exerce nos eletrões, que acaba por entrar em ignição, só não derrete porque as lâmpadas estão em vácuo, e como não existe oxigênio o tungstênio brilha mas não derrete.
figura 3
Na eletricidade ou na eletrónica o principio é o mesmo: Intercalar componentes para aproveitar a circulação de eletrões para conseguir determinado efeito.
Os eletrões têm 3 tipos de relações com os diferentes materiais, são elas:
Condutores
São materiais que permitem maior ou menor circulação de eletrões de eletrões, exemplos destes materiais são o ouro, cobre, alumínio, tungstênio, entre muitos e muitos outros.
Isoladores
São materiais que oferecem muita ou total resistência à passagem de eletrões, são exemplo disto a mica, vidro, pvc, papel, entre outros.
Semi-Condutores
São materiais que permitem a passagem de eletrões apenas em determinadas condições. Estes materiais são chamados de semi-condutores e são a base dos transistores, diodos, LEDs.
É precisamente sobre os materiais semi-condutores que vamos incidir a nossa atenção, pois são a base da grande evolução/revolução tecnológica que permitiu, por exemplo, o homem ir à lua.
O vídeo seguinte explica o funcionamento dos semi-condutores.
Como conteúdo extra, para quem quiser aprofundar o conhecimento, deixamos aqui mais alguns links referentes aos semi-condutores, tal como a explicação do processo de dopagem e cristais do tipo P, do Tipo N, a junção do tipo PN e a física dos semi-condutores.
O Transistor
Com o explicado acima, podemos extrapolar que tais materiais semicondutores podem ser usados para manipular a circulação de eletrões. É precisamente isto que faz um transistor recorrendo a uma junção PNP ou NPN. O vídeo seguinte, do canal RealEngineering do youtube, explica bem a importância do transistor na sociedade modernos, o que potenciou assim como o seu principio de funcionamento. (pode ativar as legendas em PT-br)
Concluindo.
De facto o transistor foi uma invenção que revolucionou o mundo e permitiu o desenvolvimento de todos os equipamentos elétricos e eletrónicos tais quais os conhecemos hoje em dia. Permitiu a miniaturização dos circuitos a sua optimização e eficiência.