Explicamos o que é um transistor, sua origem e como funciona. Além disso, os tipos de transistores e seus circuitos integrados.
O que é um transistor?
É chamado de transistor (do inglês:transfer reSystor, "Resistência de transferência") para um tipo de dispositivo eletrônico semicondutor, capaz de modificar um sinal elétrico de saída em resposta a um sinal de entrada, servindo como um amplificador, interruptor, oscilador ou retificador do mesmo.
É um tipo de dispositivo comumente usado em muitos dispositivos, como relógios, lâmpadas, tomógrafos, telefones celulares, rádios, televisores e, sobretudo, como componente de circuitos integrados (chips ou microchips).
Os transistores têm sua origem na necessidade de controlar o fluxo do corrente elétrica em várias aplicações, como parte da evolução do campo da eletrônicos. Seu predecessor direto foi um aparelho inventado por Julius Edgar Lilienfeld no Canadá em 1925, mas não seria até meados do século, quando poderia ser implementado usando materiais semicondutores (em vez de tubos de vácuo).
As primeiras realizações a esse respeito consistiram em expandir a potência de um sinal elétrico conduzindo-o por meio de duas hastes de ouro aplicadas a um cristal de germânio.
O nome do transistor foi proposto pelo engenheiro americano John R. Pierce, a partir dos primeiros modelos projetados pela Bell Laboratories. O primeiro transistor de contato apareceu na Alemanha em 1948, enquanto o primeiro transistor de alta frequência foi inventado em 1953 nos Estados Unidos.
Esses foram os primeiros passos para a explosão eletrônica da segunda metade do século 20, que permitiu, entre muitas outras coisas, o desenvolvimento do computadores.
Materiais como germânio (Ge), silício (Si), arsenieto de gálio (GaAs) ou ligas de silício e germânio ou silício e alumínio são usados na construção de transistores hoje. Dependendo do material usado, o dispositivo será capaz de suportar uma certa quantidade de voltagem elétrica e uma temperatura resistência máxima de aquecimento.
Como funciona um transistor?
Os transistores operam em um fluxo de corrente, operando como amplificadores (recebendo um sinal fraco e gerando um forte) ou como interruptores (recebendo um sinal e cortando-o) do mesmo. Isso ocorre dependendo de qual das três posições um transistor ocupa em um determinado momento, e quais são:
- Em ativo. Um nível de corrente variável (mais ou menos corrente) pode passar.
- Secional. Não deixa passar a corrente elétrica.
- Em saturação. Permite a passagem de todo o fluxo de corrente elétrica (corrente máxima).
Nesse sentido, o transistor funciona como uma torneira em um cano: se estiver totalmente aberto, deixa entrar todo o fluxo do Água, se está fechado não deixa passar nada, e nas suas posições intermediárias deixa passar mais ou menos água.
Agora, todo transistor é composto de três elementos: base, coletor e emissor. O primeiro é aquele que faz a mediação entre o emissor (por onde entra o fluxo da corrente) e o coletor (por onde sai o fluxo da corrente). E o faz, por sua vez, acionado por uma corrente elétrica menor, diferente daquela modulada pelo transistor.
Dessa forma, se a base não receber corrente, o transistor fica na posição desligada; se receber uma corrente intermediária, a base abrirá o fluxo em uma certa quantidade; e se a base receber corrente suficiente, a barragem se abrirá totalmente e toda a corrente modulada passará.
Entende-se, portanto, que o transistor opera como uma forma de controlar a quantidade de eletricidade isso acontece em um determinado momento, permitindo assim a construção de relações lógicas de interconexão.
Tipos de transistores
Existem vários tipos de transistores:
- Transistor de contato pontual. Também chamado de "ponta de contato", é o tipo de transistor mais antigo e opera a base de germânio. Foi uma invenção revolucionária, embora fosse difícil de fabricar, frágil e barulhenta. Hoje não é mais usado.
- Transistor de junção bipolar. Fabricado sobre um cristal de material semicondutor, que é contaminado de forma seletiva e controlada com átomos de arsênio ou fósforo (doadores de elétrons), gerando assim as regiões de base, emissor e coletor.
- Transistor de efeito de campo. Neste caso, é utilizada uma barra de silício ou algum outro semicondutor semelhante, em cujos terminais se estabelecem os terminais ôhmicos, operando assim em tensão positiva.
- Fototransistores. Eles são chamados desta forma para os transistores sensíveis para o leve, em espectros próximos ao visível. Para que possam ser operados por meio de ondas eletromagnéticas à distância.
Circuitos integrados
Os circuitos integrados são mais conhecidos como chips ou microchips, e são pequenas estruturas de silício ou outros semicondutores, em um encapsulamento plástico cerâmica, que costumamos encontrar nos painéis eletrônicos de diversos aparelhos (computadores, calculadoras, televisores etc.).
Esses circuitos são compostos de vários pequenos transistores e resistores colocados em uma folha, para executar com eficiência tarefas de manipulação de um sinal elétrico, como o amplificação.