Transistor

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TUBOS DE VÁCUO

Antes da invenção dos transistores, os tubos de vácuo desempenhavam um papel importante na eletrônica. Os tubos de vácuo também são chamados de válvulas ou válvulas eletrônicas. O tubo de vácuo consiste em um ânodo e o cátodo. O anodo e o catodo são colocados em um tubo de vidro bem fechado no qual o vácuo é preenchido. O cátodo é aquecido por um filamento que ajuda o cátodo a emitir os elétrons.       

Nos primeiros casos, diretamente o cátodo atua como um filamento, portanto, quando este cátodo é aquecido, os elétrons emitem de sua superfície. Subsequentemente, o filamento externo que aquece o catodo indiretamente é introduzido. Os elétrons produzidos fluirão para o ânodo. Isso cria a diferença de potencial entre um anodo e o catodo, de modo que uma corrente elétrica se desenvolve no circuito. O filamento deve ser carregado continuamente com energia constante para aquecer o cátodo. Para direcionar esses elétrons, os eletrodos externos que são comumente chamados de grades fluem uniformemente em direção ao ânodo. Esta construção torna o circuito volumoso e aumenta o custo.           

Nos primeiros dias, esses tubos a vácuo são utilizados na fabricação de computadores, rádios e televisores de primeira geração. Mais tarde, estes são utilizados para aplicações militares e amplificadores de áudio baseados em tubos. Mas, posteriormente, esses tubos de vácuo são substituídos por transistores e diodos. Como os tubos de vácuo são grandes, eles são um pouco caros e consomem mais energia em comparação com os transistores. Então, essas restrições dos tubos de vácuo são superadas pelos transistores. Transistores não requerem corrente de filamento.         

HISTÓRIA DOS TRANSISTORES

Cansado de alto consumo de energia e baixa confiabilidade dos diretores de tubos de vácuo, Kelly, da Bell Labs Research, nomeou William Shockley para investigar 1. Introdução aos semicondutores Transistorson para substituir esses tubos. John Bardeen , Walter Brattain realizou experimentos sob a orientação de Shockley . William Shockley experimentou o amplificador de efeito de campo, mas falhou. Mais tarde, porém, John Bardeen , Walter Brattain investigou e descobriu que os elétrons formam uma barreira na superfície até então desconhecida.Este avanço leva à descoberta do primeiro transistor.

Em dezembro de 1947, sua experiência com dois contatos dourados aplicados ao cristal de germânio produziu uma intensidade de sinal de saída maior que o sinal de entrada. Assim, a primeira tecnologia de transistor desenvolvida era conhecida como um dispositivo de contato de ponto e essa tecnologia era regulada por tipos de desempenho superior. Isto foi relatado pela primeira vez em junho de 1948.   

Mais tarde, as limitações do dispositivo de contato pontual fizeram com que a Shockley inventasse o transistor de junção que dominava o dispositivo de contato de ponto e que é fácil de fabricar.

O comércio de transistores começou na década de 1950 e o primeiro transistor comercial foi usado em equipamentos telefônicos e computadores militares em 1952. Em 1953, o transistor foi usado para ajudar pessoas surdas, um dispositivo médico. Esse aumento efetivo na tecnologia de transistores se deve principalmente à doação e incentivo de muitas empresas, incluindo a Bell Labs , a Motorola, a Philco , a Raytheon , a RCA, a Sylvania e a Texas Instruments. 

Na fabricação de cristais amplificadores, o material semicondutor desempenha um papel importante. O primeiro transistor é feito de material semicondutor, germânio em 1950. Quando uma voltagem elétrica é aplicada, este material semicondutor não é totalmente condutor ou completamente isolante.   

Posteriormente, transistores de silício são desenvolvidos. Devido ao desempenho bem-sucedido em altas temperaturas, os transistores de silício são mais usados esde 1954. Os transistores comerciais de silício estavam disponíveis na Texas Instruments. Posteriormente, uma extensa pesquisa é feita a partir de transistores de silício e agora isso leva ao desenvolvimento de circuitos integrados e dispositivos microprocessados.   

Mais tarde, em 1959, o primeiro transistor de efeito de campo foi desenvolvido. Consiste em três camadas de metal (M- gate), óxido (O- insulation), silício (S-semicondutor). 

Inicialmente, o material usado para a forma da caixa do transistor é feito de plástico epóxi. Mas os dispositivos de caixa plástica podem degradar com o tempo. Portanto, as combinações de formas plásticas e caixa de metal são desenvolvidas em meados da década de 1960.   

Durante a fabricação de um transistor, o material semicondutor é processado com a adição de pequenas quantidades de impurezas químicas, como arsênico ou antimônio. Este processo foi referido como "doping". É necessário criar uma estrutura cristalina adequada no semicondutor para permitir a ação do transistor. Dependendo dos elementos de dopagem usados o material semicondutor, os transistores podem ser classificados como PNP ou NPN. PNP e NPN são representações da polaridade elétrica que será usada com o transistor. Por exemplo, um transistor PNP exigiria um conjunto específico de polaridades de tensão positivas e negativas a serem usadas para todos os três terminais do transistor em aplicações de circuito.           O transistor NPN requer que todas as polaridades de tensão no circuito sejam invertidas daquelas usadas para um PNP.

O QUE É O TRANSISTOR?

O transistor é similar a um triodo a vácuo e relativamente pequeno em tamanho. Transistor é uma composição de duas palavras Transfer e Varistor . Um transistor consiste de três camadas de material semicondutor e cada camada tem a capacidade de transferir corrente para as outras camadas. Este dispositivo semicondutor de três camadas consiste em duas camadas de material do tipo n e uma do tipo p ou duas camadas de material do tipo p e um n. O primeiro tipo é chamado de transistor npn , enquanto o outro é chamado de transistor pnp , respectivamente.  

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O germânio e o silício são os materiais semicondutores mais preferidos que conduzem eletricidade semienergicamente . Pelo processo de dopagem do material semicondutor, o resultado adiciona elétrons extras ao material ou produz buracos no material. As camadas externas têm larguras muito maiores do que o tipo P ou o tipo N inserido, que geralmente estão em uma proporção de 10: 1 ou menos. Um nível mais baixo de doping diminui a condutividade e aumenta a resistência deste material, limitando a quantidade de portadores livres.    

A diferença entre o diodo e o transistor é: Um diodo consiste em duas camadas e uma junção. O transistor é feito de três camadas com duas juntas. Um transistor pode atuar como um interruptor liga / desliga ou um amplificador.   

SÍMBOLOS Dos TRANSISTORES:

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No símbolo de um transistor, a seta indica a direção do fluxo de corrente.

Os estados positivo e negativo da tensão e direção do fluxo de corrente estão sempre em uma direção oposta no transistor PNP em relação ao transistor NPN. No entanto, a operação realizada pelos transistores NPN e PNP é a mesma. 

MODOS DE OPERAÇÃO DO TRANSISTOR

Existem quatro modos de operação: saturação, corte, ativo e ativo inverso.

Modo de saturação: neste modo, o transistor atua como um interruptor. Do coletor ao emissor, a corrente fluirá incondicionalmente (curto-circuito). Ambos os diodos estão em um estado de polarização direta.   

Modo de corte : neste modo também o transistor atua como um interruptor, mas não há fluxo de corrente do coletor para o emissor (circuito aberto). Não há fluxo de corrente através dos terminais de emissor e coletor.   

Modo ativo : neste modo, o transistor atua como um amplificador que é a corrente do terminal do coletor para o terminal do emissor que corresponde à corrente através do terminal base. A base amplificará a corrente que se move para o terminal do coletor e sai do terminal do emissor.   

Modo ativo inverso : A corrente do terminal do coletor para o terminal do emissor corresponde à corrente através do terminal da base, mas esse fluxo está no sentido inverso. 

RETORNAR À CONEXÃO Anterior DE UM DIODO

A camada de depleção foi desenvolvida em um par de junções, ou seja, a base do coletor e a base do emissor do transistor, principalmente devido apenas aos portadores de corrente. No caso de dois diodos conectados de costas, a região de empobrecimento formada não pode passar por transportes de corrente que são tanto para buracos quanto para elétrons. Nós já sabemos que, devido à fina camada de base, apenas o transistor está funcionando e essa camada é apenas a parte inserida do emissor e do coletor. Por causa disso, o emissor e o coletor são muito iminentes um com o outro. Quando um campo elétrico forte é aplicado, isso permite que a maioria das operadoras passe pelo emissor. Esses portadores majoritários serão disseminados como portadores minoritários na base e dentro da área de exaustão da junção no coletor de base. Na lógica simples, o dispositivo com uma junção NP e uma junção PN que atua como dois diodos são colocados de volta para trás. Nesta condição, quando aplicamos grandes tensões através do terminal de base, a corrente não pode fluir através do circuito. Porque a tensão aplicada faz uma grande barreira e outra pequena barreira da qual não podemos passar a corrente.       

Para superar essa situação, além da principal fonte de alimentação que é colocada sobre os terminais NP, uma pequena fonte de tensão é adicionada nos níveis mais baixos de PN. Devido a esta pequena fonte de tensão, ele empurrará os elétrons para a parte dos buracos. A fonte de alimentação principal controlará o fluxo atual. Por essas duas ações na camada de depleção, as barreiras atuais são reduzidas. Portanto, haverá um alto aumento na tensão no transistor.