Transistores: O que são e como funcionam?

Um transistor é um componente eletrônico usado em um circuito para controlar uma grande quantidade de atual ou Voltagem com uma pequena quantidade de tensão ou corrente. Isso significa que ele pode ser usado para amplificar ou alternar (retificar) sinais ou energia elétrica, permitindo que seja usado em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos.

Isso é feito imprensando um semicondutor entre outros dois semicondutores. Como a corrente é transferida através de um material que normalmente possui alta resistência (ou seja, um resistor), é um "resistor de transferência" ou transistor.

O primeiro transistor de ponto-contato prático foi construído em 1948 por William Bradford Shockley, John Bardeen e Walter House Brattain. As patentes do conceito de transistor datam de 1928 na Alemanha, embora pareçam nunca ter sido construídas, ou pelo menos ninguém jamais tenha afirmado tê-las construído. Os três físicos receberam o Prêmio Nobel de Física de 1956 por este trabalho.

Existem essencialmente dois tipos básicos de transistores de ponto de contato, o npn transistor e o pnp transistor, onde o n e p representam negativo e positivo, respectivamente. A única diferença entre os dois é o arranjo das tensões de polarização.

Para entender como um transistor funciona, você precisa entender como os semicondutores reagem a um potencial elétrico. Alguns semicondutores serão n-type, ou negativo, o que significa que elétrons livres no material derivam de um eletrodo negativo (de, por exemplo, uma bateria à qual está conectado) em direção ao positivo. Outros semicondutores serão ptipo, nesse caso os elétrons preenchem "buracos" nas camadas atômicas dos elétrons, o que significa que ele se comporta como se uma partícula positiva estivesse se movendo do eletrodo positivo para o eletrodo negativo. O tipo é determinado pela estrutura atômica do material semicondutor específico.

Agora, considere um npn transistor. Cada extremidade do transistor é um ntipo de material semicondutor e entre eles está um ptipo de material semicondutor. Se você imaginar um dispositivo conectado a uma bateria, verá como o transistor funciona:

• a nregião do tipo anexada à extremidade negativa da bateria ajuda a impulsionar elétrons para o meio pregião
• a nregião do tipo anexada à extremidade positiva da bateria ajuda a retardar os elétrons que saem do pregião
• a pregião do tipo no centro faz as duas coisas.

Ao variar o potencial em cada região, você pode afetar drasticamente a taxa de fluxo de elétrons através do transistor.

Comparado com o tubos a vácuo que foram usados ​​anteriormente, o transistor foi um avanço incrível. Menor em tamanho, o transistor poderia ser facilmente fabricado barato em grandes quantidades. Eles também tinham várias vantagens operacionais, que são numerosas demais para serem mencionadas aqui.

Alguns consideram que o transistor é a maior invenção isolada do século 20, uma vez que abriu muito o caminho de outros avanços eletrônicos. Praticamente todo dispositivo eletrônico moderno possui um transistor como um de seus principais componentes ativos. Porque eles são os blocos de construção de microchips, computadores, telefones e outros dispositivos não poderiam existir sem transistores.

Existe uma grande variedade de tipos de transistores que foram desenvolvidos desde 1948. Aqui está uma lista (não necessariamente exaustiva) de vários tipos de transistores:

• Transistor de junção bipolar (BJT)
• Transistor de efeito de campo (FET)
• Transistor bipolar de heterojunção
• Transistor unijunção
• FET de duas portas
• Transistor Avalanche
• Transistor de película fina
• Transistor de Darlington
• Transistor balístico
• FinFET
• Transistor de porta flutuante
• Transistor de efeito T invertido
• Transistor de rotação
• Foto transistor
• Transistor bipolar de porta isolada
• Transistor de elétron simples
• Transistor nanofluídico
• Transistor Trigate (protótipo Intel)
• FET sensível a íons
• FET de diodo epitaxal de reversão rápida (FREDFET)
• FET semicondutor de óxido eletrolítico (EOSFET)

Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.