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ELETRÔNICA ANALÓGICA
PROF. ME. RAFAEL RODRIGUES BARBOSA
Reitor: 
Prof. Me. Ricardo Benedito de 
Oliveira
Pró-reitor: 
Prof. Me. Ney Stival
Gestão Educacional: 
Prof.a Ma. Daniela Ferreira Correa
PRODUÇÃO DE MATERIAIS
Diagramação:
Alan Michel Bariani
Thiago Bruno Peraro
Revisão Textual:
Gabriela de Castro Pereira
Letícia Toniete Izeppe Bisconcim 
Luana Ramos Rocha
Produção Audiovisual:
Heber Acuña Berger 
Leonardo Mateus Gusmão Lopes
Márcio Alexandre Júnior Lara
Gestão de Produção: 
Kamila Ayumi Costa Yoshimura
Fotos: 
Shutterstock
© Direitos reservados à UNINGÁ - Reprodução Proibida. - Rodovia PR 317 (Av. Morangueira), n° 6114
 Prezado (a) Acadêmico (a), bem-vindo 
(a) à UNINGÁ – Centro Universitário Ingá.
 Primeiramente, deixo uma frase de Só-
crates para reflexão: “a vida sem desafios não 
vale a pena ser vivida.”
 Cada um de nós tem uma grande res-
ponsabilidade sobre as escolhas que fazemos, 
e essas nos guiarão por toda a vida acadêmica 
e profissional, refletindo diretamente em nossa 
vida pessoal e em nossas relações com a socie-
dade. Hoje em dia, essa sociedade é exigente 
e busca por tecnologia, informação e conheci-
mento advindos de profissionais que possuam 
novas habilidades para liderança e sobrevivên-
cia no mercado de trabalho.
 De fato, a tecnologia e a comunicação 
têm nos aproximado cada vez mais de pessoas, 
diminuindo distâncias, rompendo fronteiras e 
nos proporcionando momentos inesquecíveis. 
Assim, a UNINGÁ se dispõe, através do Ensino 
a Distância, a proporcionar um ensino de quali-
dade, capaz de formar cidadãos integrantes de 
uma sociedade justa, preparados para o mer-
cado de trabalho, como planejadores e líderes 
atuantes.
 Que esta nova caminhada lhes traga 
muita experiência, conhecimento e sucesso. 
Prof. Me. Ricardo Benedito de Oliveira
REITOR
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01
SUMÁRIO DA UNIDADE
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................................. 4
1 - MATERIAIS CONDUTORES E SEMICONDUTORES ............................................................................................ 5
1.1. CONDUTORES ...................................................................................................................................................... 5
1.2. SEMICONDUTORES ............................................................................................................................................ 7
1.2.1. DOPAGEM ........................................................................................................................................................ 9
2 - DIODO ................................................................................................................................................................... 11
2.1. CARACTERÍSTICAS DE UM DIODO IDEAL ....................................................................................................... 14
2.2. CARACTERÍSTICAS DE UM DIODO REAL ...................................................................................................... 15
2.3. EXEMPLO DE CÁLCULO DO DIODO IDEAL ..................................................................................................... 16
2.4. CÁLCULO DA APROXIMAÇÃO REAL ................................................................................................................ 17
2.5. INTERPRETAÇÃO DATASHEET ........................................................................................................................ 18
3 - APLICAÇÕES DO DIODO ..................................................................................................................................... 19
4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................................................. 19
SEMICONDUTORES E TEORIA DOS 
DIODOS
PROF. ME. RAFAEL RODRIGUES BARBOSA
ENSINO A DISTÂNCIA
DISCIPLINA:
ELETRÔNICA ANALÓGICA
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INTRODUÇÃO
A teoria dos diodos semicondutores está no centro de grande parte da indústria 
eletrônica de hoje. De fato, a tecnologia de semicondutores está presente em quase todas as áreas 
da tecnologia moderna e, assim, se expressa como um elemento muito importante da eletrônica.
Uma das estruturas fundamentais dentro da tecnologia de semicondutores é a junção 
PN. É o bloco de construção fundamental de diodos semicondutores e transistores e uma série 
de outros componentes eletrônicos.
O diodo semicondutor tem a valiosa propriedade de que os elétrons só fluem em uma 
direção através dele e, como resultado, atua como um retificador. Como tem dois eletrodos, 
recebe seu nome – diodo. Em vista disso, é uma das estruturas mais fundamentais na tecnologia 
de semicondutores. Vastos números de diodos são fabricados a cada ano e, claro, o diodo 
semicondutor é a base de muitos outros dispositivos. 
O transistor de junção bipolar, FET junção e muitos outros dependem da junção PN para 
a sua operação. Isso faz com que o diodo de junção PN semicondutor seja um dos principais 
facilitadores da tecnologia eletrônica.
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1 - MATERIAIS CONDUTORES E SEMICONDUTORES
 
Antes de falar sobre semicondutores, é interessante verificarmos o conceito de condutor.
1.1. Condutores
Um condutor elétrico é uma substância na qual portadores de carga elétrica, geralmente 
elétrons, se movem facilmente de átomo para átomo com a aplicação de uma diferença de 
potencial. Condutividade, em geral, é a capacidade de transmitir algo, como eletricidade ou calor.
A prata elementar pura é o melhor condutor elétrico encontrado na vida diária. Cobre, 
aço, ouro, alumínio e latão também são bons condutores. Em sistemas elétricos e eletrônicos, 
todos os condutores compreendem metais sólidos moldados em fios ou gravados em placas de 
circuito.
Alguns líquidos são bons condutores elétricos. Mercúrio é um excelente exemplo. Uma 
solução saturada de água salgada atua como um condutor interessante. Gases são normalmente 
maus condutores porque os átomos estão muito distantes para permitir uma livre troca de 
elétrons. No entanto, se uma amostra de gás contém um número significativo de íons, pode agir 
como um condutor.
Uma substância que não conduz eletricidade é chamada isolante ou material dielétrico. 
Exemplos comuns incluem a maioria dos gases, porcelana, vidro, plástico e água destilada. Um 
material que conduz, mas não muito bem, é conhecido como um resistor. O exemplo mais comum 
é uma combinação de carbono e argila, misturados em uma proporção específica para produzir 
uma oposição constante e previsível à corrente elétrica.
Substâncias chamadas semicondutores atuam como bons condutores em algumas 
condições e maus condutores sob outras condições. O silício, o germânio e vários óxidos 
metálicos são exemplos de materiais semicondutores. Num semicondutor, tanto os elétrons como 
os chamados buracos (ausências de elétrons) atuam como portadores de carga.
Em temperaturas extremamente baixas, alguns metais conduzem a eletricidade melhor 
do que qualquer substância conhecida à temperatura ambiente. Este fenômeno é chamado de 
supercondutividade e uma substância que se comporta dessa forma é chamada de supercondutor.
Como é mostrado na Figura 1, o núcleo do átomo de cobre contém 29 prótons. Um 
átomo de cobre neutro deve, portanto, ter 29 elétrons distribuídos entre suas várias órbitas. As 
órbitas k, n = 1 e m são cheios até a capacidade com um total de 28 elétrons, portanto, há apenas 
um elétron em N. A camada mais externa de um átomo, neste caso, é chamada de valência e o 
número de elétrons que contém influencia fortemente as propriedades elétricas do elemento que 
o átomo representa.
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DAque ativamos na base faz um grande fluxo de corrente entre o emissor 
e o coletor. Ao transformar uma pequena corrente de entrada em uma grande corrente de saída, 
o transistor age como um amplificador. Mas também funciona como um interruptor ao mesmo 
tempo. Quando não há corrente para a base, pouca ou nenhuma corrente flui entre o coletor e 
o emissor. Ligue a corrente de base e uma grande corrente. Portanto, a corrente de base liga e 
desliga todo o transistor. Tecnicamente, este tipo de transistor é chamado de bipolar porque dois 
tipos diferentes (ou “polaridades”) de carga elétrica (elétrons negativos e furos positivos) estão 
envolvidos na geração do fluxo de corrente.
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Figura 4 - Diagrama das camadas de um transistor de junção bipolar. Fonte: Radio Amadores (2016).
Também podemos entender um transistor pensando nisso como um par de diodos. Com 
a base positiva e a negativa do emissor, a junção base-emissora é como um diodo polarizado para 
a frente, com os elétrons movendo-se em uma direção através da junção (da esquerda para a 
direita, na Figura 4) e os orifícios do caminho oposto (da direita para esquerda). A junção base-
coletor é como um diodo polarizado inversamente. A tensão positiva do coletor puxa a maioria 
dos elétrons através e dentro do circuito externo (embora alguns elétrons se recombinem com 
furos na base).
2.2. Correntes no Transistor
Então, podemos ver que o transistor é um dispositivo operado atualmente (modelo Beta), 
e que uma grande corrente (Ic) flui livremente através do dispositivo entre o coletor e os terminais 
do emissor quando o transistor é “totalmente ligado”. No entanto, isso só acontece quando uma 
pequena corrente de polarização (Ib) está fluindo para o terminal de base do transistor ao mesmo 
tempo, permitindo assim que a Base atue como uma espécie de entrada de controle de corrente.
A corrente do transistor em um transistor NPN bipolar é a proporção dessas duas 
correntes (Ic / Ib), denominada Ganho Corrente DC do dispositivo e recebe o símbolo de hfe 
ou hoje Beta, (β). O valor de β pode ser grande até 200 para transistores padrão e é essa grande 
relação entre Ic e Ib que faz o transistor NPN bipolar um dispositivo de amplificação útil quando 
usado em sua região ativa, pois Ib fornece a entrada e Ic fornece a saída. Note que a Beta não tem 
unidades, pois é uma relação.
Além disso, o ganho de corrente do transistor do terminal do coletor para o terminal 
do emissor, Ic / Ie, é chamado Alpha (α) e é uma função do próprio transistor (elétrons que se 
difundem através da junção). À medida que a corrente de emissor é a soma.
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Ou seja, com base na lei das correntes de Kirchhoff, implica-se:
 
Exemplo:
Um transistor tem uma corrente do coletor de 10 mA e uma corrente da base de 40μA. 
Qual o é o ganho de corrente do transistor?
2.3. Emissor Comum
Existem diferentes maneiras de conectar um transistor, mas a configuração de circuito 
mais comum para um transistor NPN é a do circuito emissor comum.
2.4. Curvas características do Transistor de Junção Bipolar
As características de saída curvas de um transistor bipolar são apresentadas a seguir. As 
curvas mostram a relação entre a corrente do coletor (IC) e a tensão coletor-emissor (VCE) com 
a variação da corrente de base (IB). Sabemos que o transistor é ‘ON’ somente quando pelo menos 
uma pequena quantidade de corrente e pequena quantidade de tensão é aplicada no seu terminal 
base em relação ao emissor, caso contrário o transistor está no estado ‘OFF’.
Figura 6 - Curva Característica TJB. Fonte: Communications (2017).
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Aplicando a lei de Ohm em resistor de base, como na Figura 7.
Figura 7 - Circuito de um transistor de junção bipolar com resistor na base. Fonte: o autor (2018).
Em suma, um transistor tem quatro regiões de operações distintas: ativa, corte, saturação 
e ruptura. Os transistores normalmente operam na região ativa quando são usados como 
amplificadores fracos. As regiões de corte e saturação são usadas nos circuitos digitais e circuitos 
de computador, referidos como circuitos de chaveamento.
2.5. Tensão e Potência do Coletor 
As leis de Kirchhoff afirmam que a soma das tensões numa malha fechada é igual a zero. 
Quando aplicada no circuito do coletor, as leis das tensões fornecem uma fórmula importante:
Vec → Tensão emissor coletor
Vcc → Tensão CC
Exemplo:
Figura 8 – Circuito transistorizado. Fonte: o autor.
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Calcule Ib, Ic, Vec e Pd:
Sabendo que Bcc = 300
Nesse caso calculamos para um transistor ideal. Caso queira fazer uma aproximação real, 
a tensão Base-Emissor pode ser considerada 0,7 V (como num diodo), pois é uma junção p-n 
(ver Tabela 1).
Esse tipo de aproximação é importante quando você está apurando algum defeito ou 
projetando circuitos.
Tabela 1 - Comparação transistor ideal e “Segunda” (aproximação com o real). Fonte: Malvino (2007, p. 207).
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2.6. Checando transistor com o multímetro
Aqui estou assumindo o uso de um multímetro com apenas uma única faixa de 
continuidade (resistência) para verificar as junções PN. Alguns multímetros estão equipados 
com duas funções de verificação de continuidade separadas: resistência e “verificação de diodo”, 
cada um com sua própria finalidade. Se o seu medidor tiver uma função designada de “controle 
de diodo”, use isso em vez da faixa de “resistência”, e o medidor exibirá a tensão direta real da 
junção PN e não apenas se ela atua ou não.
As leituras dos medidores serão exatamente opostas, é claro, para um transistor NPN, 
com ambas junções PN voltadas para o outro lado. As leituras de baixa resistência com o cabo 
vermelho (+) na base são a condição “oposta” para o transistor NPN (Ver Figura 9).
Figura 9 - Verificando as pontas do transistor junção bipolar. Fonte: Electronic (2014).
Se um multímetro com uma função de “controle de diodo” for usado neste teste, verificará 
que a junção do emissor-base possui uma queda de tensão direta ligeiramente maior do que a 
junção coletor-base. Esta diferença de tensão direta é devido à disparidade na concentração de 
doping entre as regiões de emissor e coletor do transistor: o emissor é um material semicondutor 
muito mais dopado do que o coletor, causando a sua união com a base para produzir uma maior 
tensão.
Sabendo disso, torna-se possível determinar qual é o emissor e coletor. Isso é importante 
porque a embalagem do transistor, infelizmente, não é padronizada. Todos os transistores 
bipolares têm três pontas, é claro, mas as posições das pontas na embalagem física real não estão 
dispostas em nenhuma ordem universal e padronizada.
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3 - DISPOSITIVOS OPTOELETRÔNICOS 
 
A optoeletrônica é o estudo e aplicação de dispositivos e sistemas eletrônicos que geram, 
detectam e controlam a luz, geralmente considerados um sub-campo da fotônica. Neste contexto, 
a luz geralmente inclui formas invisíveis de radiação, como raios gama, raios-X, ultravioleta e 
infravermelho, além da luz visível. Os dispositivos optoeletrônicos são transdutores elétricos a 
ópticos ou ópticos a elétricos, ou instrumentos que utilizam tais dispositivos em sua operação. A 
eletro-óptica é muitas vezes erroneamente usada como sinônimo, mas é um ramo mais amplo da 
física, que diz respeito a todas as interações entre campos elétricos, independentemente de serem 
ou não parte de um dispositivo eletrônico.
A optoeletrônica é baseada nos efeitos quânticos da luz em materiais eletrônicos, 
especialmente semicondutores, às vezes na presença de campos elétricos.3.1. Fotodiodo
Um fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte a luz em uma corrente elétrica. 
A corrente é gerada quando os fótons são absorvidos no fotodiodo. Uma pequena quantidade 
de corrente também é produzida quando nenhuma luz está presente. Os fotodiodos podem 
conter filtros ópticos, lentes embutidas e podem ter áreas de superfície grandes ou pequenas. 
Os fotodiodos geralmente têm um tempo de resposta mais lento à medida que sua área de 
superfície aumenta. A célula solar comum e tradicional usada para gerar energia solar elétrica é 
um fotodiodo de grande área.
Figura 10 – Fotodiodo. Fonte: TME (2015).
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Figura 11 - Símbolo Fotodiodo. Fonte: o autor (2018).
Os fotodiodos são semelhantes aos diodos semicondutores regulares, exceto que eles 
podem estar expostos (para detectar UV ou raios-X de vácuo) ou embalados com uma janela 
ou conexão de fibra óptica para permitir que a luz atinja a parte sensível do dispositivo. Muitos 
diodos projetados para uso especificamente como um fotodiodo usam uma junção PIN em vez 
de uma junção p-n, para aumentar a velocidade de resposta. Um fotodiodo foi projetado para 
operar em polarização reversa.
Figura 12 - Junção PIN. Fonte: Circuit Glob (2012).
Um diodo PIN é um diodo com uma região semicondutora intrínseca ampla e não 
dobrada entre um semicondutor de tipo p e uma região semicondutora de tipo n. As regiões do 
tipo p e do tipo n são tipicamente dopadas, porque são usadas para contatos ôhmicos.
A ampla região intrínseca contrasta com um diodo p-n comum. A ampla região intrínseca 
torna o diodo PIN um retificador inferior (uma função típica de um diodo), mas torna-o adequado 
para atenuadores, switches rápidos, fotodetectores e aplicações de eletrônica de potência de alta 
tensão.
Um diodo PIN opera sob o que é conhecido como injeção de alto nível. Em outras 
palavras, a região intrínseca “i” é inundada com transportadores de carga das regiões “p” e “n”. 
Sua função pode ser comparada ao preenchimento de um balde de água com um buraco no 
lado. Uma vez que a água chega ao nível do buraco, ela começa a derramar. Da mesma forma, 
o diodo irá conduzir a corrente uma vez que alcancem um ponto de equilíbrio, onde o número 
de elétrons é igual ao número de buracos na região intrínseca. Quando o diodo é polarizado 
diretamente, a concentração do transportador injetado é tipicamente várias ordens de grandeza 
superiores à concentração do veículo intrínseco. Devido a esta injeção de alto nível, que, por sua 
vez, é devido ao processo de depleção (vamos ver essa definição mais adiante), o campo elétrico 
se estende profundamente (quase todo o comprimento) na região. Esse campo elétrico ajuda a 
acelerar o transporte de carga da região P para a região N, o que resulta em operação mais rápida 
do diodo, tornando-o um dispositivo adequado para operações de alta frequência.
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Assim a corrente no coletor pode ser calculada:
Sendo Ir → corrente reversa dos portadores minoritários.
Ou seja, à medida que a luz aumenta, Ir aumenta e consequentemente Icea também 
aumenta.
3.2. Acoplador Ótico
Na eletrônica, um acoplador Óptico, também chamado de optoacoplador ou isolador 
óptico, é um componente que transfere sinais elétricos entre dois circuitos isolados usando luz. 
Os acopladores óticos impedem que altas tensões afetem o sistema que recebe o sinal. Podem ser 
encontrados dispositivos que suportam tensões de entrada para saída até 10 kV e transientes de 
tensão com velocidades de até 10 kV / μs. 
Um tipo comum de opto-isolador consiste em um LED e um fototransistor na mesma 
embalagem opaca. Outros tipos de combinações de fontes-sensores incluem LED-photodiode, 
LED-LASCR e pares de lâmpadas fotorresistentes. Normalmente, os opto-isoladores transferem 
sinais digitais (on-off), mas algumas técnicas permitem que eles sejam usados com sinais 
analógicos.
O design básico de um optoacoplador consiste em um LED que produz luz infravermelha 
e um dispositivo fotossensível semicondutor que é usado para detectar o feixe infravermelho 
emitido. Tanto o LED como o dispositivo fotossensível estão incluídos em um corpo ou em uma 
embalagem bem apertada com pernas metálicas para as conexões elétricas, conforme mostrado 
na Figura 13.
Figura 13 – Optoacoplador. Fonte: Electronic (2014).
Um optoacoplador ou opto-isolador consiste em um emissor de luz. O LED é um receptor 
sensível à luz que pode ser um único diodo, foto-transistor, fotoresistor, foto-SCR ou uma foto-
TRIAC (dispositivos da eletrônica de potência). 
Assuma um dispositivo fototransistor, como mostrado na Figura 13, a corrente do sinal 
da fonte passa através do LED de entrada que emite uma luz infravermelha cuja intensidade é 
proporcional ao sinal elétrico.
Esta luz emitida cai sobre a base do fototransistor, fazendo com que ele se desligue e 
conduza de forma semelhante a um transistor bipolar normal.
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A conexão de base do fototransistor pode ser deixada aberta (desconectada) para máxima 
sensibilidade aos LEDs de energia de luz infravermelha; ou conectada à terra através de um 
resistor de alto valor externo, adequado para controlar a sensibilidade de comutação, tornando-o 
mais estável e resistente ao falso disparo por Transientes elétricos externos ou transientes de 
tensão.
Quando a corrente que flui através do LED é interrompida, a luz emitida por infravermelho 
é cortada, fazendo com que o fototransistor deixe de conduzir. O fototransistor pode ser usado 
para alternar a corrente no circuito de saída. A resposta espectral do LED e do dispositivo 
fotossensível está intimamente combinada, sendo separada por um meio transparente, como 
vidro, plástico ou ar. Uma vez que não existe conexão elétrica direta entre a entrada e a saída de 
um optoacoplador, é conseguindo isolamento elétrico até 10kV.
Veja os tipos de optoacoplador disponíveis:
Figura 14 - Exemplos de Optoacoplador. Fonte: Electronic (2014).
Os optoacopladores podem ser usados por conta própria ou para alternar uma gama 
de outros dispositivos eletrônicos maiores, como transistores e triacs, fornecendo o isolamento 
elétrico necessário entre um sinal de controle de tensão mais baixo e o sinal de saída de tensão ou 
corrente mais alto. As aplicações comuns para optoacopladores incluem comutação de entrada/
saída de microprocessador, controle de energia de CC e CA, comunicações de PC, isolamento de 
sinal e regulação de energia que sofrem de loops etc. O sinal elétrico que está sendo transmitido 
pode ser analógico (linear) ou digital (Pulsos).
Nesta aplicação, o optoacoplador é usado para detectar a operação do interruptor ou outro 
tipo de sinal de entrada digital. Isso é útil se o interruptor ou o sinal que está sendo detectado 
estiver dentro de um ambiente eletricamente ruidoso. A saída pode ser usada para operar um 
circuito externo, luz ou como entrada para um PC ou microprocessador.
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4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Grande parte do progresso nos últimos 70 anos foi por causa do sucesso do transistor. 
Inventado na década de 40, substituiu os tubos de vácuo em televisores, rádios e outros 
equipamentos eletrônicos. Sua robustez, tamanho pequeno e baixo consumo de energia 
produziram uma onda de miniaturização, resultando em computadores domésticos, câmeras 
digitais, telefones celulares e outros dispositivos. Pesquisa em transistores está em andamento; a 
capacidade da eletrônica continuará a melhorar no futuro previsível.
Como vimos, os transistores são excelentes comutadores eletrônicos. Eles podem ativar 
e desativar bilhões de vezes por segundo. Computadores digitais usam transistores como um 
mecanismo básico para armazenar e mover dados.
Adequadamenteconfigurado, os transistores podem servir como amplificadores. A 
grande maioria dos amplificadores de áudio e outros sinais são transistorizados, vamos ver na 
próxima unidade exemplos de amplificadores.
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04
SUMÁRIO DA UNIDADE
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................................... 57
1 - CAPACITOR DE ACOPLAMENTO ....................................................................................................................... 58
2 - CIRCUITO AMPLIFICADOR ............................................................................................................................... 59
2.1. CAPACITOR BYPASS (DESVIO) ........................................................................................................................ 61
2.2. CIRCUITO DISCRETO VERSUS INTEGRADOS ............................................................................................... 62
2.3. FÓRMULA PARA A RESISTÊNCIA CA DO EMISSOR ..................................................................................... 63
3 - TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO (FET) .................................................................................................... 64
3.1. REGIÃO ÔHMICA .............................................................................................................................................. 66
3.2. TRANSCONDUTÂNCIA .................................................................................................................................... 67
4 - MOSFET ............................................................................................................................................................. 69
4.1. MOSFET MODO DEPLEÇÃO ............................................................................................................................. 69
5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................................................................. 71
AMPLIFICADORES E TRANSISTOR DE 
EFEITO DE CAMPO
PROF. ME. RAFAEL RODRIGUES BARBOSA
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DISCIPLINA:
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INTRODUÇÃO
Um sinal elétrico pode ser amplificado usando um dispositivo que permite uma pequena 
corrente ou tensão para controlar o fluxo de uma corrente muito maior a partir de uma fonte 
de energia. Os transistores são dispositivos básicos que fornecem esse tipo de controle. Existem 
dois tipos gerais de transistores, bipolar e efeito de campo. Este é o caso de um dispositivo 
bipolar que possui uma tensão de entrada e uma corrente de tensão. Na maioria das aplicações 
práticas, é melhor usar um amplificador operacional como fonte de ganho, em vez de construir 
um amplificador a partir de transistores discretos. Uma boa compreensão dos fundamentos 
do transistor é, no entanto, essencial. Como os amplificadores operacionais são construídos a 
partir de transistores, uma compreensão detalhada do comportamento deve basear-se em uma 
compreensão dos transistores. 
Além da importância dos transistores, os componentes dos amplificadores op, circuitos 
lógicos e uma enorme variedade de outros circuitos integrados, os transistores individuais ainda 
são importantes em muitas aplicações. São especialmente úteis para dispositivos de interface 
entre circuitos integrados e sensores e outros dispositivos utilizados para se comunicar.
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1 - CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
Os capacitores de acoplamento são úteis em muitos tipos de circuitos onde os sinais de 
CA são os sinais desejados a serem emitidos, enquanto os sinais de CC são usados apenas para 
fornecer energia a determinados componentes no circuito, mas não devem aparecer na saída.
Por exemplo, um capacitor de acoplamento normalmente é usado em circuitos de áudio, 
como um circuito de microfone. A energia CC é usada para fornecer energia a partes do circuito, 
como o microfone, que precisa de energia CC para operar. Portanto, os sinais de CC devem 
estar presentes no circuito para fins de alimentação. No entanto, quando um usuário fala no 
microfone, a fala é um sinal de CA, e este é o único sinal no final que queremos passar. Quando 
passamos os sinais de CA do microfone para o dispositivo de saída, digamos, alto-falantes a serem 
reproduzidos ou um computador a ser gravado, não queremos passar o sinal DC. Lembre-se, o 
sinal DC era apenas para alimentar partes do circuito, não queremos que apareça na gravação 
de saída. Na saída, nós só queremos o sinal de fala CA. Então, para certificar-se de que apenas o 
CA passa enquanto o sinal de CC está bloqueado, colocamos um capacitor de acoplamento no 
circuito.
Para um capacitor de acoplamento funcionar adequadamente, sua reatância deve ser 
muito menor que a resistência na frequência mais baixa da fonte CA. Geralmente a reatância 
deve ser pelo menos 10 vezes menor que a resistência na menor frequência de operação.
De acordo com Malvino (2007), para finalizar essa análise a respeito dos capacitores 
de acoplamento como a tensão CC tem uma frequência zero, a reatância de um capacitor de 
acoplamento é infinita. Portanto, é interessante utilizar duas aproximações para um capacitor:
1) Para análise CC, o capacitor é como uma chave aberta.
2) Para análise CA, o capacitor é como uma chave fechada
Exemplo 1:
Com base no circuito a seguir, se R = 2kΩ e a faixa de frequência é de 20Hz a 20kHz, 
calcule o valor de C necessário para que ele funcione como um capacitor de acoplamento.
Figura 1 - Circuito capacitor. Fonte: o autor.
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2 - CIRCUITO AMPLIFICADOR
 
As formas de onda de um amplificador com polarização da base podem ser vistas na 
Figura 2. A fonte de tensão CA é acoplada na base. De acordo com Malvino (2007) a variação na 
tensão da base produz uma variação senoidal na corrente da base. A tensão total do coletor é uma 
onda senoidal invertida superposta à tensão de 15V.
Figura 2 - Amplificador com polarização da base. Fonte: o autor (2018).
Lembrando que o capacitor de acoplamento está aberto para a corrente contínua, mas 
está em curto para a corrente alternada, ele acopla a tensão CA no coletor no resistor de carga. E 
é por isso que a tensão na carga é um sinal CA puro com um valor médio zero.
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• Ganho de tensão 
O ganho de tensão de um amplificador é definido como a tensão de saída dividida pela 
tensão de entrada. Como definição:
 
• Tensão de Saída
É uma forma derivativa do ganho de tensão:
 
Analogamente, você consegue derivar o cálculo da tensão de entrada. 
Nós também vimos que uma família de curvas conhecidas comumente como Curvas de 
Característica, relacionam a corrente do Coletor transistores (Ic) com a Voltagem do Coletor 
(Vce) para diferentes valores da corrente de base dos transistores (Ib).
Todos os tipos de amplificadores de transistores operam usando entradas de sinal 
de CA que alternam entre um valor positivo e um valor negativo, de modo que é necessária 
alguma maneira de “predefinir” o circuito do amplificador para operar entre esses dois valores 
mínimos ou máximos. Isto se consegue usando um processo conhecido como Biasing. Biasing 
é muito importante no design do amplificador, pois estabelece o ponto de operação correto do 
amplificador do transistor pronto para receber sinais, reduzindo, assim, qualquer distorção ao 
sinal de saída.
Também vimos que uma linha de carga estática ou CC pode ser desenhada nessas curvas 
de características de saída, para mostrar todos os pontos de operação possíveis do transistor de 
“ON” totalmente para fora e qual o ponto de operaçãoquiescente ou o ponto Q do amplificador 
pode ser encontrado.
O objetivo de qualquer pequeno amplificador de sinal é amplificar todo o sinal de entrada 
com a quantidade mínima de distorção possível ao sinal de saída. Ou seja, o sinal de saída deve 
ser uma reprodução exata do sinal de entrada, mas apenas maior (amplificado).
Para obter baixa distorção quando usado como amplificador, o ponto de reposição 
operacional precisa ser selecionado corretamente. Este é de fato o ponto de operação de CC do 
amplificador e sua posição pode ser estabelecida em qualquer ponto ao longo da linha de carga 
por um arranjo de polarização adequado. A melhor posição possível para este ponto Q é tão 
próxima da posição central da linha de carga como razoavelmente possível, produzindo assim 
uma operação de amplificador de tipo Classe A, ou seja. Vce = 1 / 2Vcc. 
Para saber mais sobre o ponto Q ou ponto de operação do transistor, recomendo 
ler o PDF a seguir, a partir da página 11. 
.
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Para avançar no nosso assunto é importante você compreender o que um capacitor 
“Bypass”.
2.1. Capacitor bypass (desvio)
 
Um capacitor de bypass é um capacitor que corta os sinais de CA para a terra, de modo 
que qualquer ruído de CA que possa estar presente em um sinal de CC seja removido, produzindo 
um sinal CC muito mais limpo e puro.
Um capacitor bypass essencialmente ignora o ruído de CA que pode estar em um sinal de 
CC, filtrando a corrente alternada, de modo que um sinal de CC limpo e puro passa sem qualquer 
ondulação de AC.
Para um capacitor de desvio funcionar corretamente, sua reatância deve ser muito menor 
que a resistência na menor frequência da fonte CA. A definição para um capacitor de desvio que 
apresente um bom funcionamento é idêntica à do capacitor de acoplamento.
Exemplo 2:
No circuito a seguir, a frequência de entrada de V é de 1kHz. Qual é o valor necessário 
para C curto-circuitar o ponto E com o terra?
A seguir Xc deve ser dez vezes menor que a resistência de Thevenin. Agora calculamos 
C por:
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Na figura a seguir vemos um amplificador PDT (polarização por divisor de tensão):
Figura 3 - Amplificador PDT. Fonte: o autor (2018).
Foi preciso usar um capacitor bypass entre o emissor e o terra. Sem esse capacitor, a 
corrente CA na base seria muito menor. Mas com capacitor de desvio, foi possível obter um 
ganho de tensão muito maior.
2.2. Circuito Discreto versus Integrados
Antes da invenção dos circuitos integrados (CIs) todos os transistores, diodos, resistências, 
capacitores e indutores individuais eram discretos. Qualquer circuito ou sistema pode produzir a 
saída desejada com base na entrada. Qualquer sistema pode ser construído usando componentes 
discretos e também por um IC. Não podemos colocar fisicamente todos os circuitos discretos 
múltiplos em uma placa de silício e simplesmente chamá-lo de circuito integrado. Os circuitos 
integrados são constituídos por bolachas de silício, não inseridas (ou colocadas) em bolachas de 
silício. Então, o principal é criar um CI, todos os componentes discretos processados em uma 
bolacha de silício. Mas, novamente, temos um problema; Alguns circuitos discretos podem não 
ser criados em uma bolacha de silício enquanto estamos fabricando um CI.
Um circuito discreto é construído de componentes que são fabricados separadamente. 
Mais tarde, esses componentes são conectados entre si usando fios conduzidos em uma placa de 
circuito ou placa de circuito impresso. O transistor é um dos principais componentes utilizados 
em circuitos discretos, e as combinações desses transistores podem ser usadas para criar portas 
lógicas. Esses gateways lógicos podem ser usados para obter a saída desejada de uma entrada.
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Desvantagens de Circuitos Discretos
• A montagem e a fiação de todos os componentes discretos individuais levam mais 
tempo e ocupam um espaço maior.
• A substituição de um componente falido é complicada em um circuito ou sistema 
existente.
• Na verdade, os elementos estão conectados usando o processo de soldagem, portanto, 
menos confiabilidade.
Para superar esses problemas de confiabilidade e espaço reduzido, os circuitos integrados 
são desenvolvidos.
Um circuito integrado é um conjunto microscópico de circuitos eletrônicos e componentes 
eletrônicos (resistências, capacitores, indutores...) que são difundidos ou implantados na 
superfície de bolacha de material semicondutor, como o silício. Circuito integrado inventado por 
Jack Kilby, na década de 50, consiste basicamente em um chip comumente denominado como 
circuitos integrados (CI).
Vantagens de um circuito integrado sobre circuitos discretos:
• Em um circuito integrado de tamanho bastante pequeno, praticamente cerca de 20.000 
componentes eletrônicos podem ser incorporados em uma polegada quadrada de chip.
• Muitos circuitos complexos são fabricados em um único chip e, portanto, isso simplifica 
a concepção de um circuito complexo. E também melhora o desempenho do sistema.
• O CI dará alta confiabilidade. 
• Um menor número de conexões.
• Estes estão disponíveis a baixo custo devido à produção em massa.
• CI’s consomem pouca energia.
• Pode ser facilmente substituível de outro circuito.
Desvantagens de um circuito integrado:
• Após a fabricação de um CI, não é possível modificar os parâmetros dentro dos quais 
um circuito integrado irá operar.
• Quando um componente em um CI é danificado, todo o CI deve ser substituído por 
um novo.
• Para maior valor de capacitância (> 30pF) em um CI, devemos ter que conectar um 
componente discreto externamente.
• Não é possível produzir CIs de alta potência (mais de 10W).
2.3. Fórmula para a Resistência CA do Emissor
Graças à Física da matéria condensada é possível verificar a seguinte fórmula para 
resistência CA do emissor:
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Pode-se concluir que a resistência CA do diodo emissor é igual a 25mV dividido pela 
corrente CC do emissor.
O interessante dessa fórmula é que ela é aplicável a qualquer transistor. Na prática, esse 
valor de 25mV pode variar até 50mV.
Essa razão é importante para determinar o ganho de tensão. Em outras palavras quanto 
menor for seu valor, maior o ganho de tensão de um amplificador com transistor.
3 - TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO (FET)
O Transistor de efeito de campo, ou simplesmente o FET, no entanto, usa a tensão que é 
aplicada ao seu terminal de entrada, chamado de Gate, para controlar a corrente que flui através 
deles, resultando na corrente de saída proporcional à tensão de entrada. À medida que sua 
operação depende de um campo elétrico (daí o efeito de campo) gerado pela tensão de entrada 
da entrada, isso faz com que o Transistor de efeito de campo seja um dispositivo operado por 
“TENSÃO”.
O Transistor de efeito de campo é um dispositivo semicondutor unipolar de três terminais 
que tem características muito semelhantes às de suas contrapartes de transistor bipolar. Ou seja, 
alta eficiência, operação instantânea, robusto e barato e pode ser usado na maioria das aplicações 
de circuitos eletrônicos para substituir seus transistores de junção bipolares equivalentes (BJT) 
primos.
Os transistores de efeito de campo podem ser feitos muito menores do que um transistor 
BJT equivalente e, juntamente com seu baixo consumo de energia e a sua dissipação de energia, 
os torna ideais para uso em circuitos integrados, como a gama CMOS de chips de lógica digital.
Lembre-se que existem dois tipos básicos de construção de transistor bipolar, NPN e 
PNP, que descreve basicamente o arranjo físico dos materiais semicondutores de tipo P e N do 
qual eles são fabricados. Isso também é verdadepara os FETs, pois há também duas classificações 
básicas do Field Effect Transistor, chamado FET do canal N e o FET do canal P.
Figura 4 - Representação de um transistor tipo FET Canal P e N. Fonte: Galeon (2014).
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O transistor de efeito de campo é um dispositivo de três terminais que é construído 
sem junções PN dentro do caminho de transporte de corrente principal entre os terminais de 
drenagem e fonte, que correspondem em função ao coletor e ao emissor, respectivamente, do 
transistor bipolar. O caminho atual entre esses dois terminais é chamado de “canal”, e pode ser 
feito de um material semicondutor de tipo P ou N.
O controle da corrente que flui neste canal é conseguido variando a tensão aplicada ao 
gate. Como o próprio nome indica, os transistores bipolares são dispositivos “bipolares” porque 
operam com ambos os tipos de transportadores, buracos e elétrons. O Transistor de efeito de 
campo, por outro lado, é um dispositivo “Unipolar” que depende apenas da condução de elétrons 
(canal N) ou orifícios (canal P).
Figura 5 - Representação do Canal N e P dos transistores de efeito de campo. Fonte: Universidad De Oviedo (2017).
O Transistor de efeito de campo tem uma grande vantagem em relação aos seus primos 
de transistor bipolar padrão, na medida em que sua impedância de entrada (Rin) é muito alta 
(milhares de Ohms), enquanto o BJT é comparativamente baixo. Esta alta impedância de entrada 
os torna muito sensíveis aos sinais de tensão de entrada, mas o preço desta alta sensibilidade 
também significa que eles podem ser facilmente danificados pela eletricidade estática.
Existem dois tipos principais de transistor de efeito de campo, o Transistor de Efeito de 
Campo de Junção ou JFET e o Transistor de Efeito de Campo de Entrada Isolada ou IGFET), que 
é mais comumente conhecido como o Transistor de Efeito de Campo de Metal Óxido de Metal 
Padrão ou MOSFET para curto.
O “canal” semicondutor do Transistor de efeito de campo de junção é um caminho 
resistivo através do qual uma tensão VDS faz com que uma identificação de corrente flua. Como 
tal, o transistor de efeito de campo de junção pode conduzir a corrente igualmente bem em 
qualquer direção. Como o canal é de natureza resistiva, um gradiente de tensão é assim formado 
abaixo do comprimento do canal, com esta tensão tornando-se menos positiva à medida que 
passamos do terminal de drenagem para o terminal de origem.
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O resultado é que a junção PN tem, portanto, uma polarização inversa alta no terminal de 
drenagem e uma polarização inversa inferior no terminal de origem. Este viés faz com que uma 
“camada de depleção” seja formada dentro do canal e cuja largura aumenta.
A magnitude da corrente que flui através do canal entre os terminais de drenagem e fonte 
é controlada por uma tensão aplicada ao terminal Gate, que é um polarizado reverso. Em um 
JFET de canal N, esta tensão de Porta é negativa, enquanto que para um JFET de canal P, a tensão 
Gate é positiva. A principal diferença entre o JFET e um dispositivo BJT é que, quando a junção 
JFET é polarizada inversamente, a corrente Gate é praticamente zero, enquanto a corrente Base 
do BJT é sempre um valor maior do que zero.
Veja a polarização normal de um transistor tipo FET (Figura 6).
Figura 6 - Polarização normal de transistor tipo FET. Fonte: Malvino (2007, p. 426).
3.1. Região Ôhmica 
Como podemos ver na Figura 7, porque a corrente de dreno permanece constante? 
Quando Vds = Vp, as camadas de depleção quase se tocam. O canal de condução estreito, então, 
estrangula ou evita que a corrente aumente. É por isso que a corrente tem um limite superior de 
Idss. 
A tensão mínima Vp é chamada de tensão de estrangulamento e a tensão máxima Vds 
(máx) é a tensão de ruptura. 
Idss significa a corrente de dreno onde a fonte com a gate fica curta. Esse é o valor máximo 
de corrente de dreno que um JFET pode produzir.
Podemos concluir assim que a tensão de estrangulamento separa duas principais regiões 
do JFET. A região quase horizontal é a região ativa. A parte quase vertical da curva de dreno 
abaixo do estrangulamento é chamada de região ôhmica. 
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Quando operando na região ôhmica, JFET é equivalente a um resistor com valor 
aproximado de:
Figura 7 - Curvas de Dreno. Fonte: Eletronica-Analogica (2015).
Para estabelecer a tensão no dreno basta polarizar o gate ou porta. A tensão negativa no 
gate é aplicada e isso estabelece uma corrente no dreno que é menor que Idss. Quando a corrente 
do dreno circula por Rd, ela estabelece uma tensão no dreno que é proporcional:
3.2. Transcondutância 
A transcondutância será útil na compreensão do comportamento dos amplificadores 
FET. Você pode interpretá-la como a inclinação de ID vs VGS na região saturada e depende da 
sua escolha de ID. Uma curva de gm (VGS) e gm (ID) geralmente são mostradas nas folhas de 
dados e têm formas complicadas.
Figura 8 – Transcondutância. Fonte: UFPB (2013).
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Em virtude da função elevada ao quadrado nesta equação, os JFETs são frequentemente 
chamados de dispositivos quadráticos. A função quadrática produz a curva não-linear.
Exemplo: Amplificador tipo JFET. Qual é a tensão de saída do dreno?
Figura 9 - Circuito Amplificador JFET. Fonte: o autor.
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4 - MOSFET 
O transistor de efeito de campo semicondutor de metal-óxido (MOSFET, MOS-FET ou 
MOSFET) é um tipo de transistor de efeito de campo (FET). Possui um gate isolado, cuja tensão 
determina a condutividade do dispositivo. Esta capacidade de mudar a condutividade com a 
quantidade de tensão aplicada pode ser usada para amplificar ou trocar sinais eletrônicos.
O princípio básico do transistor de efeito de campo foi primeiro patenteado por Julius 
Edgar Lilienfeld, em 1925.
De acordo Bakshi e Godse (2007), a principal vantagem de um MOSFET é que ele requer 
quase nenhuma corrente de entrada para controlar a corrente de carga, quando comparado com 
transistores bipolares. Num MOSFET de “modo de aprimoramento”, a tensão aplicada ao terminal 
do portão aumenta a condutividade do dispositivo. Nos transistores do “modo de depleção”, a 
tensão aplicada no portão reduz a condutividade.
O “metal” no MOSFET conhecido agora é, muitas vezes, um nome incorreto porque o 
material do gate é frequentemente uma camada de polissilício (silício policristalino). O “óxido” 
no nome também pode ser incorreto, pois diferentes materiais dielétricos são utilizados com 
o objetivo de obter canais fortes com voltagens aplicadas menores. Um transistor de efeito de 
campo semicondutor de metal-isolador ou MISFET é um termo quase sinônimo de MOSFET. 
Outro sinônimo é IGFET para transistor de efeito de campo de porta isolada.
O MOSFET é, de longe, o transistor mais comum nos circuitos digitais, pois centenas de 
milhares ou milhões deles podem ser incluídos em um chip de memória ou microprocessador. 
Uma vez que os MOSFETs podem ser feitos com semicondutores de tipo p ou tipo n, pares 
complementares de transistores MOS podem ser usados para fazer circuitos de comutação com 
muito baixo consumo de energia, na forma de lógica CMOS.
4.1. MOSFET Modo Depleção
Sendo um dispositivo em modo de depleção, esse tipo de MOSFET “normalmente 
ativado” atua como um interruptor “normalmente fechado” e não requer que a corrente do gate 
funcione. O modo de depleção opera aplicando uma tensão de porta mais negativa do que a 
tensão de limiar -Vth ou -Vgs (desligado), que tem o efeito de “esgotar” ou desligar a corrente 
no canal pré-formado abaixo do gate. Isso muda o tamanho da região de depleção sob a área do 
gate, aumentando,assim, a resistência do canal e reduzindo o fluxo de corrente. A área de seção 
transversal (L x W) do canal do MOSFET é fixada pela geometria do dispositivo.
Caso queira saber mais sobre CMOS, sugiro ler o link disponível a seguir: 
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Figura 10 - Exemplo do MOSFET modo depleção. Fonte: UFPB (2013).
Vamos ver um amplificador com MOSFET no modo depleção:
Exemplo:
Figura 11 - Circuito Transistorizado. Fonte: o autor.
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O MOSFET tem algumas aplicações, como circuitos integrados digitais, microprocessadores 
e dispositivos de memória. Contém de milhares a milhões de transistores MOSFET integrados 
em cada dispositivo, fornecendo as funções básicas de comutação necessárias para implementar 
portas lógicas e armazenamento de dados. Os dispositivos discretos são amplamente utilizados 
em aplicações como fontes de alimentação de modo alternativo, unidades de frequência variável 
e outras aplicações de eletrônica de potência em que cada dispositivo pode estar comutando 
centenas ou milhares de watts. Os amplificadores de radiofrequência até o espectro UHF usam 
transistores MOSFET como sinal analógico e amplificadores de potência. Os sistemas de rádio 
também usam MOSFETs como osciladores ou misturadores para converter frequências. Os 
dispositivos MOSFET também são aplicados em amplificadores de potência de áudio-frequência 
para sistemas diversos.
5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
O transistor de efeito de campo, FET, é um dispositivo ativo fundamental para a indústria 
eletrônica. O FET é usado em muitos circuitos construídos a partir de componentes discretos em 
áreas de tecnologia de RF para controle de potência e comutação para amplificação geral.
No entanto, o principal uso do transistor de efeito de campo, o FET, está dentro dos 
circuitos integrados. Nesta aplicação, os circuitos FET são capazes de consumir apenas níveis 
muito pequenos de energia, e isso permite que os enormes circuitos integrados de grande escala 
operem. Se a tecnologia bipolar fosse usada, o consumo de energia seria maior em magnitude e a 
energia gerada seria muito grande para acomodar dentro de um único circuito integrado.
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 1
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Figura 1 - Representação das órbitas do átomo de cobre. Fonte: Flickr (2017).
Como os elétrons na camada de valência são os mais afastados de seu núcleo, eles 
experimentam a menor força de atração para o núcleo. Juntamente com o fato de que os elétrons 
em uma órbita quase vazia são facilmente desalojados dessa camada, descobrimos que o elétron 
solitário na camada de valência de cobre pode facilmente “fugir”. Quando um elétron quebra 
longe de seu átomo “pai”, ele é chamado de elétron livre, uma vez que é então livre para vagar 
aleatoriamente através do material.
Um átomo que produz esse elétron livre adquire uma carga positiva líquida, porque seu 
número total de prótons é, então, maior do que seu número total de elétrons. Um tal átomo é 
chamado de íon positivo. Para tornar-se livre, um elétron deve adquirir energia suficiente para 
superar a força que a liga ao seu núcleo. Em cobre, há energia térmica suficiente à temperatura 
ambiente comum para liberar um vasto número de elétrons de valência levemente detidos.
A presença de um grande número de elétrons livres no cobre, como em outros metais, 
é o que o torna um bom condutor de eletricidade. Conforme vamos aprender, a condução é 
a transferência de carga elétrica através de um material, um processo que é aumentado pela 
disponibilidade de um grande número de elétrons livres. Em um condutor isolado que não tem 
conexões de circuitos elétricos (sem conexões de bateria, por exemplo), os elétrons livres são 
continuamente submetidos a forças aleatórias e movem-se em todas as direções diferentes, sob a 
influência de outros elétrons e núcleos. Veja, por curiosidade, o material cobre na figura 2.
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Figura 2 – Cobre. Fonte: Portal Geólogo (2014).
1.2. Semicondutores
Um semicondutor é uma substância, geralmente um elemento químico sólido ou 
composto, que pode conduzir eletricidade em algumas condições, tornando-se um bom meio 
para o controle de corrente elétrica. Sua condutância varia dependendo da corrente ou tensão 
aplicada a um eletrodo de controle ou da intensidade de irradiação por infravermelho (IR), luz 
visível, ultravioleta (UV) ou raios X.
As propriedades específicas de um semicondutor dependem das impurezas ou dopantes 
adicionadas a ele. Um semicondutor do tipo N transporta corrente, principalmente na forma de 
elétrons carregados negativamente, de forma semelhante à condução de corrente em um fio. Um 
semicondutor do tipo P carrega a corrente predominantemente como deficiências de elétrons 
chamadas buracos. Um buraco tem uma carga elétrica positiva igual e oposta à carga em um 
elétron. Em um material semicondutor o “fluxo de buracos” ocorre em uma direção oposta ao 
fluxo de elétrons.
Os semicondutores elementares incluem antimônio, arsênio, boro, carbono, germânio, 
selênio, silício, enxofre e telúrio. O silício é o mais conhecido destes, formando a base da maioria 
dos circuitos integrados (ICs). Os compostos semicondutores comuns incluem arseneto de 
gálio, antimonieto de índio e óxidos da maioria dos metais. Destes, o arsenieto de gálio (GaAs) 
é amplamente utilizado em dispositivos de amplificação de baixo sinal, de alto ganho e de baixo 
ruído.
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Um dispositivo semicondutor pode desempenhar a função de uma válvula de vácuo 
(Figura 3) com centenas de vezes o seu volume. Um único circuito integrado (IC), como um chip 
de microprocessador (Figura 4), pode fazer o trabalho de um conjunto de válvulas de vácuo que 
encheriam um grande edifício e exigiriam sua própria usina de geração elétrica.
Figura 3 - Válvula de Vácuo. Fonte: Giovanna (2014).
 
Figura 4 - Circuito Integrado (IC). Fonte: Monqueiro (2009).
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1.2.1. Dopagem 
 
Segundo Sedra e Smith (2007), dopagem significa a introdução de impurezas em um 
cristal semicondutor para a modificação definida de condutividade. Dois dos materiais mais 
importantes de silício podem ser dopados com boro (3 elétrons de valência) e fósforo (5 elétrons 
de valência). Outros materiais são alumínio, índio e arsénio, antimónio.
O dopante tipo N tem um elétron externo a mais do que os átomos de silício. Quatro 
elétrons externos combinam com um átomo de silício, enquanto o quinto elétron é livre para se 
mover e serve como portador de carga. Este elétron livre requer muito menos energia para “subir” 
da banda de valência para a banda de condução do que os elétrons que causam a condutividade 
intrínseca do silício. O dopante, que emite um elétron, é conhecido como um doador de elétrons.
Os dopantes são carregados positivamente pela perda de portadores de carga negativa e 
são construídos na rede, somente os elétrons negativos podem se mover. Semicondutores dopados 
cuja condutividade é baseada em elétrons livres (negativos) são n-tipo ou n-dopado (Figura 5). 
Devido ao maior número de elétrons livres aqueles também são nomeados como portadores de 
carga maioritária, enquanto os “buracos” móveis livres são nomeados como portadores de carga 
minoritários.
Figura 5 - Dopagem tipo N. Fonte: Energy Education (2018).
Como são fabricados os chips de computadores, disponível em: 
. (8:53)
Um vídeo interessante mostrando como se fabricam os chips de computadores.
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O arsênico é usado como uma alternativa ao fósforo, porque seu coeficiente de difusão 
é menor. Isto significa que a difusão de dopante durante os processos subsequentes é menor do 
que a do fósforo e, assim, o arsénio permanece na posição onde foi introduzido na estrutura 
originalmente.
Em contraste com o elétron livre devido ao doping com fósforo, o efeito dopante tipo 
P é exatamente o oposto. Os dopantes tipo P (Figura 6) podem capturar um elétron externo 
adicional, deixando, assim, um buraco na banda de valência de átomos de silício. Portanto, os 
elétrons na faixa de valência tornam-se móveis. Os “buracos” se movem na direção oposta ao 
movimento dos elétrons. A energia necessária para elevar um elétron para o nível de energia 
do Boro, como um dopante, é apenas 1% da energia que é necessária para elevar um elétron de 
valência de silício para a banda de condução.
Com a inclusão de um elétron o dopante é carregado negativamente, tais dopantes são 
chamados de aceitadores. Novamente, o dopante é fixado na rede cristalina, apenas as cargas 
positivas podem se mover. Devido a buracos positivos, estes semicondutores são chamados 
p-condutores ou p-dopados. Analógico para n-dopados semicondutores, os buracos são os 
portadores de carga majoritários, elétrons livres são os portadores de carga minoritários.
Figura 6 - Dopagem tipo P. Fonte: Energy Education (2018).
Os semicondutores dopados são eletricamente neutros. Os termos tipo N e P referem-
se apenas aos portadores de carga majoritários. Cada portador de carga positivo ou negativo 
pertence a um dopante fixo negativo ou positivo carregado.
Os semicondutores dopados em N e P se comportam aproximadamente iguais em 
relação ao fluxo de corrente. Com a quantidade crescente de dopantes, o número de portadores 
de carga aumenta no cristal semicondutor. Aqui requer apenas uma quantidade muito pequena 
de dopantes. Os cristais de silício dopado fraco contêm apenas 1 impureza por 1.000.000.000 
átomos de silício, semicondutores de dopagem elevada, por exemplo, contém 1 átomo impuro 
por 1.000 átomos de silício.
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Caso queira saber mais sobre os semicondutores e suas aplicações, sugiro ler o 
seguinte artigo, no site: 
.
2 - DIODO
O que é um diodo? Um diodo é um dispositivoque permite apenas o fluxo unidirecional 
de corrente se operado dentro de um nível de tensão especificado. Um diodo só bloqueia a corrente 
no sentido inverso enquanto a tensão inversa está dentro de uma faixa limitada, caso contrário 
a barreira reversa quebra a tensão na qual ocorre. Esta avaria é chamada de tensão de ruptura 
reversa. O diodo atua como uma válvula no circuito eletrônico e elétrico. Uma junção PN é a 
forma mais simples do diodo, que se comporta como idealmente curto-circuito quando está em 
polarização direta, e se comporta como circuito idealmente aberto quando está na polarização 
inversa. Ao lado de diodos de junção PN simples, existem diferentes tipos de diodos, embora os 
princípios fundamentais são mais ou menos iguais. Assim, um arranjo particular de diodos pode 
converter AC para DC pulsante e, portanto, às vezes também é chamado como um retificador. O 
nome diodo é derivado de “di-ode”, que significa um dispositivo com dois eletrodos.
Figura 7 – Diodo. Fonte: Nova Eletrônica (2017).
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Em suma, a propriedade fundamental de um diodo é sua tendência para conduzir a 
corrente elétrica em somente uma direção. Quando o cátodo é carregado negativamente em 
relação ao ânodo, a uma tensão superior a um certo mínimo, chamado de ruptura para a frente, 
então, a corrente flui através do diodo. Se o cátodo é positivo em relação ao ânodo, está na mesma 
tensão que o ânodo ou é negativo em uma quantidade menor do que a tensão de ruptura para 
frente, então, o diodo não conduz a corrente. Esta é uma visão simplista, mas é verdade para 
diodos operando como retificadores, comutadores e limitadores. A tensão para a polarização é 
de aproximadamente 0,7 V para dispositivos de silício, 0,3 V para dispositivos de germânio e 1 
V para dispositivos de selênio.
Apesar da regra geral mencionada, se a tensão do catodo for positiva em relação à tensão 
do ânodo, em uma quantidade suficientemente grande, o diodo conduzirá a corrente. A tensão 
necessária para produzir este fenômeno, conhecido como tensão de avalanche, varia muito 
dependendo da natureza do material semicondutor a partir do qual o dispositivo é fabricado. A 
tensão avalanche pode variar de alguns volts até várias centenas de volts.
Quando um sinal analógico passa através de um díodo que opera próximo do seu ponto 
de ruptura, a forma de onda do sinal é distorcida. Por conta desta situação não há linearidade 
permitindo modulação, desmodulação e mistura de sinais. Além disso, os sinais são gerados em 
harmônicos ou múltiplos inteiros da frequência de entrada. Alguns diodos também têm uma 
característica que é imprecisamente denominada resistência negativa. Diodos deste tipo, com a 
aplicação de uma tensão no nível correto e a polaridade, geram sinais analógicos em frequências 
de rádio de microondas.
Os diodos semicondutores podem ser projetados para produzir corrente contínua 
quando a luz visível, a transmissão infravermelha (IR) ou a energia ultravioleta (UV) os atingem. 
Estes diodos são conhecidos como células fotovoltaicas e são a base para sistemas de energia 
elétrica solar e fotossensores. Ainda outra forma de diodo, comumente usada em equipamentos 
eletrônicos, emite luz visível ou energia IR quando a corrente passa através dela. Tal dispositivo é 
o familiar diodo emissor de luz (LED) (Figura 8).
Figura 8 - Diodo Emissor de Luz (LED). Fonte: Felipe Flop (2017).
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Caso queira entender a utilização do LED, sugiro que assista o vídeo a seguir: 
. (4:49)
Materiais semicondutores (Si, Ge) são usados para formar variedade de dispositivos 
eletrônicos. A junção P-N (Figura 9) é formada trazendo um material do tipo P em contato com 
o material do tipo N. Quando um material do tipo P é posto em contato com o material do tipo 
N, os elétrons e os buracos começam a recombinar-se perto da junção. De acordo com Malvino 
(2007) o campo elétrico entre os íons é equivalente a uma diferença de potencial chamada barreira 
potencial.
Figura 9 - Junção PN de um diodo típico. Fonte: Electrical4u (2012).
 
Quando, o terminal P é mais positivo em comparação ao terminal N, isto é, o terminal P 
ligado ao terminal positivo da bateria e o terminal N ligado ao terminal negativo da bateria, diz-
se que está diretamente polarizado. Veja o lado direito da Figura 10. 
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Figura 10 - A direita o diodo diretamente polarizado, a esquerda o diodo está reversamente polarizado. Fonte: Ele-
trônica Didática (2016).
O terminal positivo da bateria repele os portadores majoritários, as lacunas (buracos). 
Na região P o terminal negativo repele os elétrons na região N e os empurra para a junção. 
Resultando no aumento na concentração de portadores de carga perto da junção, assim ocorre 
a recombinação, diminuindo a largura da região de depleção. À medida que a tensão de 
polarização direta é aumentada, a região de depleção continua a diminuir em largura e cada vez 
mais portadores se recombinam. Isso resulta em aumento exponencial da corrente.
Em polarização inversa, P é conectado ao terminal negativo da bateria e N ao terminal 
positivo da bateria. Assim, a tensão aplicada torna o lado N mais positivo do que o lado P. Veja o 
lado esquerdo da Figura 10. 
O terminal negativo da bateria atrai os portadores majoritários, lacunas, na região P e 
o terminal positivo atrai elétrons na região N e puxa-os para longe da junção. Isso resulta na 
diminuição da concentração de portadores de carga perto da junção e a largura da região de 
depleção aumenta. Como a tensão de polarização inversa é aumentada, a região de depleção 
continua a aumentar em largura e o fluxo de corrente que passa na junção é quase desprezível. 
De acordo com Malvino (2007), existe uma corrente além de portadores minoritários 
produzida termicamente. Há uma outra corrente em um diodo polarizado reversamente, 
esta é chamada corrente de fuga na superfície e ela é causada pelas impurezas da superfície e 
imperfeições na estrutura do cristal.
Existe um limite de tensão que podemos aplicar num diodo reversamente polarizado sem 
que ele se danifique. Por isso é importante verificar a folha de dados dos componentes.
2.1. Características de um Diodo Ideal
Se a tensão através de um diodo é reversa, nenhuma corrente pode fluir (desprezível), e o 
diodo ideal se parece com um circuito aberto. Em tal situação, diz-se que o diodo está desligado 
ou invertido.
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Enquanto a tensão através do diodo não é negativa, ele vai “ligar” e conduzir a corrente. 
Idealmente, um diodo iria agir como um curto-circuito (0V através dele) se ele estava realizando 
corrente. Veja a corrente em função da tensão na Figura 11. Quando um diodo está conduzindo 
a corrente, ele é polarizado diretamente (jargão eletrônico para “ligado”).
Figura 11 - Corrente em função da tensão aplicada quando o diodo está reversamente polarizado. Fonte: Sparkfun 
(2013).
2.2. Características de um Diodo Real 
O diodo real ou diodo prático é um dispositivo de dois terminais, que permitem a maior 
parte da corrente elétrica sob polarização direta, e bloqueia a maior parte da corrente elétrica sob 
polarização reversa.
Sob polarização direta, os diodos reais permitem a maior parte da corrente elétrica e 
bloqueiam a pequena corrente elétrica enquanto que sob polarização reversa, diodos reais 
bloqueiam a maior parte da corrente elétrica e permitem pequena corrente elétrica. Ou seja, 
existem perdas relacionadas quando está diretamente e reversamente polarizado.
Mas antes que possamos usar a junção PN como um dispositivo prático ou como um 
dispositivo de retificação, precisamos primeiro polarizar a junção, ou seja, conectarum potencial 
de voltagem através dele. No eixo de tensão acima, “Região inversa” refere-se a um potencial de 
tensão externo que aumenta a barreira de potencial. Quando uma tensão externa que diminui a 
barreira de potencial atua na direção de “região direta”.
Existem duas regiões de operação e três possíveis condições de “polarização” para o 
Diodo de Junção padrão e estas são:
1. Zero - Nenhum potencial de tensão externo é aplicado ao diodo de junção PN.
2. Reversa - O potencial de tensão é conectado negativo (-) ao material do tipo P e, 
positivo (+) ao material do tipo N através do diodo que tem o efeito de Aumentar a 
largura do diodo de junção PN.
3. Diretamente - O potencial de tensão é conectado positivo (+) ao material do tipo P e, 
negativo (-) ao material do tipo N através do diodo que tem o efeito de Diminuir a largura 
dos diodos de junção PN.
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Figura 12 - Curva do diodo real. Fonte: Malvino (2007, p. 61). 
2.3. Exemplo de Cálculo do Diodo Ideal
Veja a Figura 13 a seguir:
Figura 13 - Circuito simples de diodo diretamente polarizado. Fonte: o autor (2018).
Como é um diodo ideal, podemos considerar como uma chave fechada para encontramos 
a corrente que passa pelas resistências:
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2.4. Cálculo da Aproximação Real
Exemplo: um diodo tem uma resistência interna de corpo de cerca de 0,23 Ω. Qual é a 
tensão e a corrente na carga e potência no diodo?
Figura 14 - Circuito simples de diodo aproximação real. Fonte: o autor (2018).
Solução:
A resistência total é: 
A tensão total em Rt:
Portanto, a corrente na carga é:
A tensão na carga é:
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2.5. Interpretação Datasheet
Figura 15 - Datasheet (folha de dados), dos componentes 1N4001 até 1N4007. Fonte: adaptado de Pan Jit Interna-
tional Inc.
Podemos verificar na Figura 15 a máxima tensão de ruptura dos diodos, o componente 
1N4007 aguenta até 1000 V de tensão reversa. Entretanto, tem um limite de 1.0 A, como visto na 
Figura 16.
Figura 16 - Datasheet (folha de dados), dos componentes 1N4001 até 1N4007. Fonte: adaptado de Pan Jit Interna-
tional Inc.
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3 - APLICAÇÕES DO DIODO
A conversão de corrente alternada em corrente contínua é conhecida como retificação. 
Um diodo de junção P-N permite que a corrente elétrica seja direcionada quando for polarizada. 
Essa ação do diodo de junção P-N nos permite usá-lo como retificador.
• Diodos são usados em circuitos de fixação para restauração DC.
• Os diodos são usados em circuitos para modelagem de ondas.
• Os diodos são usados em multiplicadores de tensão.
• Os diodos são usados como switch em circuitos de lógica digital usados em computadores.
• Os diodos são usados em circuitos de desmodulação.
• Diodos laser são usados em comunicações ópticas.
• Os diodos emissores de luz (LEDs) são usados em monitores digitais.
• Os diodos são usados em reguladores de tensão.
4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Nesta unidade estudamos as características dos materiais semicondutores e verificamos o 
funcionamento de um diodo e sua junção PN. 
Devemos levar em conta que os dispositivos semicondutores têm características 
únicas, como baixo consumo de energia, alta resistência à temperatura, alta tensão de ruptura 
e melhor estabilidade térmica. Bem como alta mobilidade de elétrons os torna mais aplicáveis, 
especialmente na indústria da eletrônica.
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U N I D A D E
02
SUMÁRIO DA UNIDADE
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................................ 21
1 - TRANSFORMADOR ............................................................................................................................................. 22
2 - RETIFICADORES ................................................................................................................................................. 27
2.1. RETIFICADORES DE MEIA-ONDA ................................................................................................................... 27
2.2. RETIFICADORES DE ONDA COMPLETA COM LIGAÇÃO (CENTER-TAPPED) ............................................. 29
2.3. RETIFICADORES DE ONDA COMPLETA EM PONTE ...................................................................................... 31
2.4. FILTRO CAPACITIVO ......................................................................................................................................... 32
3 - DIODOS ESPECIAIS ........................................................................................................................................... 34
3.1. DIODO ZENER .................................................................................................................................................... 34
4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................................................. 36
CIRCUITOS DE DIODOS
PROF. ME. RAFAEL RODRIGUES BARBOSA
ENSINO A DISTÂNCIA
DISCIPLINA:
ELETRÔNICA ANALÓGICA
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INTRODUÇÃO
A eletrônica de potência é a aplicação da eletrônica de estado sólido para o controle e 
conversão de energia elétrica. É um assunto muito visto em pesquisas de engenharia eletrônica 
e elétrica. O objetivo das pesquisas é buscar inovações em sistemas eletrônicos, processamento e 
controle.
Os primeiros dispositivos eletrônicos de alta potência foram válvulas de vapor de 
mercúrio. Nos sistemas modernos, a conversão é executada com dispositivos de comutação 
de semicondutores, como diodos, tiristores e transistores, desenvolvidos na década de 50. Um 
conversor CA/CC (retificador) é o mais típico dispositivo de eletrônica de potência encontrado 
em muitos dispositivos eletrônicos de consumo, por exemplo, televisores, computadores pessoais 
e carregadores, entre outros. Na indústria, uma aplicação comum é a unidade de velocidade 
variável, que veremos mais adiante.
Inventado por Peter Cooper Hewitt, em 1902, o retificador de vapor de mercúrio foi 
usado para converter corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). Alguns anos depois, 
Uno Lamm desenvolveu uma válvula de mercúrio com eletrodos capaz de transmitir energia em 
corrente contínua de alta tensão. 
Somente em 1950, o diodo semicondutor de potência tornou-se disponível e substituíram 
os tubos de vácuos. Em 1956, o retificador controlado de silício (SCR) foi introduzido pela General 
Electric, aumentando a gama de aplicações de eletrônica de potência.
Nesta Unidade iremos estudar os circuitos de diodos.
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1 - TRANSFORMADOR
O transformador de potência elétrica é um dispositivo estático que transforma a energia 
elétrica de um circuito para outro sem qualquer ligação elétrica direta, mas com a ajuda da 
indução mútua entre dois enrolamentos. Ele transforma a energia de um circuito para outro sem 
alterar sua frequência, mas pode estar em diferentes níveis de tensão. Esta é uma definição muito 
curta e simples de transformador. É necessário entender o princípio de funcionamento de um 
transformador como introdução para montagem de retificadores.
Uma das principais razões pelas quais usamos tensões e correntes alternadas em nossas 
casas e locais de trabalho é que a eletricidade CA (Corrente Alternada) pode ser facilmente 
gerada a uma tensão conveniente, transformada (daí o nome transformador) em tensões muito 
maiores e distribuída em todo o país usando torres e cabos em distâncias muito longas (Figura 1).
Figura 1 - Transformadores deAlta tensão. Fonte: CVReal (2015).
A razão para transformar a tensão para um nível muito mais elevado é que tensões de 
distribuição mais elevadas implicam correntes mais baixas para a mesma potência e, portanto, 
menores perdas ao longo da rede de cabos. Essas tensões e correntes de transmissão de corrente 
alternada mais altas podem, então, ser reduzidas para um nível de tensão muito mais baixo, 
seguro e utilizável, onde pode ser usado para fornecer energia para equipamentos elétricos em 
nossas casas e locais de trabalho. Tudo isso é possível graças ao Transformador de Voltagem 
básico.
O transformador de tensão pode ser pensado como um componente elétrico ao invés de 
um componente eletrônico. Um transformador é, basicamente, muito simples por ser estático 
(ou estacionário). Por isso é considerado um dispositivo elétrico passivo que funciona de acordo 
com o princípio da lei de Faraday de indução por meio da conversão de energia elétrica.
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O transformador faz isso ligando dois ou mais circuitos elétricos usando um circuito 
magnético oscilante comum que é produzido pelo próprio transformador. Um transformador 
opera sobre os princípios de “indução eletromagnética”, na forma de Indução Mútua.
A indução mútua é o processo pelo qual uma bobina do fio magneticamente induz uma 
tensão em uma outra bobina situada próxima a ela. Então podemos dizer que os transformadores 
trabalham no “domínio magnético” e os transformadores obtêm seu nome do fato de que eles 
“transformam” um nível de tensão ou corrente em outro.
Os transformadores são capazes de aumentar ou diminuir os níveis de tensão e corrente 
da sua alimentação, sem modificar a sua frequência ou a quantidade de energia elétrica que está 
sendo transferida de um enrolamento para outro através do circuito magnético.
Um transformador de tensão monofásico (Figura 2) consiste basicamente em duas 
bobinas elétricas de fio, uma chamada “Enrolamento Primário” e outra chamada “Enrolamento 
Secundário”. Em um transformador de tensão monofásico o primário é geralmente o lado com a 
tensão mais alta.
Figura 2 - Transformador Monofásico Básico. Fonte: Communications (2017).
Estas duas bobinas não estão em contato elétrico entre si, mas são, em vez disso, enroladas 
em torno de um circuito de ferro magnético fechado comum, chamado de “núcleo”. Este núcleo 
de ferro macio não é sólido, mas composto de laminados individuais conectados em conjunto 
para ajudar a reduzir as perdas do núcleo.
Os dois enrolamentos de bobina são eletricamente isolados um do outro (Figura 3), 
mas são ligados magneticamente através do núcleo comum, permitindo que a energia elétrica 
seja transferida de uma bobina para a outra. Quando uma corrente elétrica passa através do 
enrolamento primário, é desenvolvido um campo magnético que induz uma tensão no 
enrolamento secundário como mostrado a seguir.
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Figura 3 - Transformador Monofásico Básico. Fonte: Mgeletronic (2013).
Em outras palavras, para um transformador não há conexão elétrica direta entre os dois 
enrolamentos da bobina, dando-lhe, assim, o nome também de um transformador de isolamento. 
Geralmente, o enrolamento primário de um transformador é ligado à alimentação de tensão 
de entrada e converte ou transforma a energia elétrica num campo magnético. O trabalho do 
enrolamento secundário é converter este campo magnético alternativo em energia elétrica, 
produzindo a tensão de saída requerida, como mostrado na Figura 4.
Figura 4 - Núcleo de um transformador monofásico. Fonte: Mundo Educação (2017).
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Observe que os dois enrolamentos da bobina não estão conectados eletricamente, mas 
são apenas ligados magneticamente. Um transformador monofásico pode operar para aumentar 
ou diminuir a tensão aplicada ao enrolamento primário. Quando um transformador é usado para 
“aumentar” a tensão no seu enrolamento secundário em relação ao primário, ele é chamado de 
transformador Step-up. Quando é usado para “diminuir” a tensão no enrolamento secundário 
em relação ao primário é chamado de transformador Step-down.
No entanto, existe uma terceira condição na qual um transformador produz a mesma 
tensão no seu secundário que é aplicado ao seu enrolamento primário. Em outras palavras, sua 
saída é idêntica em relação à tensão, corrente e potência transferidas. Este tipo de transformador 
é chamado de “Transformador de Impedância” e é usado principalmente para a correspondência 
de impedância ou o isolamento de circuitos elétricos adjacentes.
A diferença de tensão entre os enrolamentos primário e secundário é conseguida alterando 
o número de voltas da bobina no enrolamento primário (NP) em comparação com o número de 
voltas da bobina no enrolamento secundário (NS).
Como o transformador é basicamente um dispositivo linear, existe, agora, uma razão 
entre o número de espiras da bobina primária dividido pelo número de espiras da bobina 
secundária. Essa relação, chamada de relação de transformação, mais comumente conhecida como 
transformadores “se transforma” (TR). Este valor da razão das voltas determina o funcionamento 
do transformador e a tensão correspondente disponível no enrolamento secundário.
É necessário conhecer a relação entre o número de voltas no fio no enrolamento primário 
e o enrolamento secundário. A relação de espiras, que não tem unidades, compara os dois 
enrolamentos em ordem e é escrita com um dois-pontos, como 3:1 (3-para-1). Isto significa, 
neste exemplo, que se houver 3 volts no enrolamento primário, haverá 1 volt no enrolamento 
secundário, 3 volts a 1 volt. 
Os transformadores são todos sobre “relações”. A razão entre o primário e o secundário, 
a relação entre a entrada e a saída e a relação de espiras de qualquer transformador dado será a 
mesma que a sua relação de tensão. Em outras palavras, para um transformador: “transformar 
proporção = relação de tensão”. O número real de voltas em qualquer enrolamento geralmente 
não é importante, apenas a relação de espiras e esta relação é dada como:
V2 → Tensão no Secundário
V1 → Tensão no Primário
N2 → Número de voltas do secundário
N1 → Número de voltas no primário
Então, o principal objetivo de um transformador é transformar tensões em relações 
predefinidas. Podemos ver que o enrolamento primário tem uma quantidade definida ou número 
de enrolamentos (bobinas de fio) sobre ele para atender a tensão de entrada. Se a tensão de saída 
secundária for para o mesmo valor que a tensão de entrada no enrolamento primário, então 
o mesmo número de voltas de bobina deve ser enrolado no núcleo secundário, uma vez que 
existem no núcleo primário uma relação de espiras pares de 1:1 (1-para-1). Em outras palavras, 
uma bobina gira sobre o secundário a uma volta da bobina no primário.
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Se a tensão secundária de saída for maior ou maior que a tensão de entrada (transformador 
step-up), então, deve haver mais voltas no secundário, dando uma relação de espiras de 1: N 
(1-para-N). Onde N representa o número da razão das voltas. Do mesmo modo, se for necessário 
que a tensão secundária seja inferior ou inferior ao primário (transformador de redução), então 
o número de enrolamentos secundários deve ser menor, dando uma razão de espiras de N: 1 
(N-para-1). Se você medir com um multímetro o secundário o valor V2 será em RMS.
Vamos resolver um exemplo: quais os valores do secundário do transformador e a tensão 
de pico?
Figura 5 - Exemplo de um transformador monofásico ligado ao um diodo. Fonte: o autor (2018).
Solução: 
O transformador tem uma relação 5:1. Isso significa que a tensão RMS no secundário é 
um quinto da tensão no primário.
E a tensão de pico é:
Lembrando que você chega no mesmoresultado multiplicando por raiz de 2. Observação: 
o resultado foi arredondado.
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2 - RETIFICADORES
Um retificador é um dispositivo elétrico que converte corrente alternada (AC) em 
contínua, que flui em apenas uma direção. O processo é conhecido como retificação. O 
componente eletrônico semicondutor utilizado para retificação é o diodo e tem a característica 
de conduzir corrente somente em um sentido.
Os retificadores podem ser classificados segundo sua capacidade de ajustar o valor da 
tensão de saída; de acordo com o número de fases da tensão alternada; em função do tipo de 
conexão dos elementos retificadores. 
Neste material iremos verificar os retificadores monofásicos que são utilizados em 
aparelhos eletrônicos e circuitos industriais.
2.1. Retificadores de Meia-Onda 
O tipo mais simples do circuito retificador é o retificador de meia-onda. Ele só permite 
uma metade de uma forma de onda de CA passar.
Figura 6 - Circuito retificador de meia-onda. Fonte: IMGUR (2016).
Analisando o circuito anterior, no sentido positivo (A) o diodo está polarizado diretamente, 
a corrente passa pelo diodo e RL. Caso o inverso aconteça, no caso negativo (B), estará polarizado 
inversamente. Portanto, haverá corrente em RL, somente, nos semiciclos positivos de entrada. Os 
semiciclos negativos ficarão no diodo.
O Diodo conduz corrente elétrica sob determinadas condições.
Ele pode ser ligado de duas maneiras básicas:
• Polarização reversa.
• Polarização direta.
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Para a maioria das aplicações de energia, a retificação de meia-onda é insuficiente, pois só 
fornece a metade da carga de cada ciclo completo. Detalhe: sua frequência é inalterada.
Portanto, retificação de meia-onda é uma maneira muito simples para reduzir a energia 
para uma carga resistiva.
Podemos calcular a tensão média contínua (Vmed) que passa em RL.
Vcc = Vp/π
Somos capazes de identificar a tensão máxima ou chamada tensão de pico (Vp):
Vp = Vs/√2
Vs → Tensão alternada no secundário do transformador.
Exemplo: utilizando do mesmo circuito da Figura 5, vamos calcular o valor da tensão 
média contínua. Para isso devemos utilizar a tensão de pico encontrada no exemplo anterior, 
lembrando que o diodo é ideal.
Se quisermos fazer uma aproximação real, devemos considerar a perda:
Assim:
Na Figura 7 a seguir podemos ver o tipo de onda formada pelo circuito que calculamos.
Figura 7 - Gráfico característico de retificador meia onda. Fonte: Communications (2017).
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2.2. Retificadores de Onda Completa com Ligação (center-
tapped)
Conforme vimos anteriormente, o diodo conduz a corrente no momento em que a tensão 
é positiva e bloqueia quando é negativa. Agora, vamos analisar a Figura 8:
Figura 8 - Retificadores de onda completa com ligação (center-tapped). Fonte: IMGUR (2016).
É interessante notar que temos dois diodos e uma ligação central que sai do secundário 
do transformador que se chama (center-tapped) ou derivação central, isso é, ligado à saída RL. 
No primeiro momento, o diodo (D1) está diretamente polarizado (positivamente), fazendo 
com que a corrente flua na direção RL. O segundo diodo (D2) está polarizado inversamente 
(negativamente), bloqueando a corrente.
Essa ideia está bem ilustrada na Figura 9:
Figura 9 - Gráficos dos diodos quando polarizados. Fonte: IMGUR (2016).
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Uma desvantagem deste circuito é a necessidade de um transformador com ligação 
(center-tapped), se o circuito em questão é de alta potência, o tamanho e o custo são significativos. 
Consequentemente, esse projeto é visto apenas para aplicações de baixa potência. O resultado é 
dupla polaridade de onda completa. 
Exemplo: calcule as tensões de pico na entrada e saída, depois calcule a tensão média 
contínua.
Figura 10 - Ligação de bancada de um retificador de onda completa utilizando um transformador de ligação central. 
Fonte: o autor (2018).
Solução: 
A tensão de pico no primário é de
Como o transformador e Step-Down, a tensão no secundário é de:
O retificador de onda completa no circuito utiliza dois retificadores de meia onda em 
virtude da ligação central. Ou seja, a tensão média contínua é a metade da tensão no secundário.
Caso considere uma aproximação real:
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2.3. Retificadores de Onda Completa em Ponte
Outro projeto popular de retificador de onda completa é a ponte, constituído de uma 
configuração de ponte de quatro diodos. Esse circuito é vantajoso, pois utiliza um transformador 
secundário simples sem (center-tapped).
Vamos analisar o circuito na Figura 11:
Figura 11 - Retificadores de onda completa em ponte. Fonte: IMGUR (2016).
Quando A é positivo, a corrente passa pelo diodo (D1), passando por RL, chegando ao 
diodo (D3) para o ponto B.
Quando B é positivo, a corrente sai de B, passa pelo diodo (D2), passando por RL, 
chegando ao diodo (D4) e chega ao ponto A. 
Vamos analisar a onda considerando um diodo ideal:
Figura 12 - Gráficos dos diodos quando polarizados. Fonte: IMGUR (2016).
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Para qualquer polaridade de A ou B, a corrente circula em um único sentido em RL, 
portanto, a corrente em RL é contínua. 
Para calcular o valor médio de tensão contínua que passa em RL:
Vmed = (2⋅Vp)/π
O valor da tensão de pico é:
Vp = Vef⋅√2
Vef → Valor eficaz da tensão de entrada.
Figura 13 - Retificador de onda completa em ponte. Fonte: o autor (2018).
Exemplo: calcule, de acordo com a Figura 13, a tensão média contínua do retificador de 
onda completa em ponte. Considere as perdas nos diodos.
Solução: Considerando a aproximação real.
Como visto, um retificador de onda completa utiliza dois diodos para retificar o semiciclo 
da onda. Então, a perda média é 15,6V.
2.4. Filtro Capacitivo
O capacitor é um componente que armazena cargas elétricas, e essa propriedade é bem 
utilizada em circuitos retificadores. Essa energia armazenada, quando descarregada, ajuda a 
amenizar as ondulações de saída, proporcionando um maior valor médio na tensão de saída, 
deixando a onda mais contínua. Como representado na Figura 14:
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Figura 14 - Gráfico do filtro capacitor. Fonte: IMGUR (2016).
A configuração do circuito ficará:
Figura 15 - Representação do capacitor em circuitos retificadores. Fonte: IMGUR (2016).
O diodo conduz e carrega o capacitor com o valor de pico (VP) da tensão. Assim que o 
diodo parar de conduzir, o capacitor mantém-se carregado e descarrega lentamente em RL. 
Para calcular ou estimar o valor de pico da ondulação de qualquer filtro capacitivo é: 
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Um exemplo para entender melhor esse cálculo. Vamos supor que uma corrente cc na 
carga é de 10 mA e a capacitância de 200 uF, considere a frequência de um retificador de onda 
completa 120 Hz.
A tensão de ondulação pico a pico será:
3 - DIODOS ESPECIAIS
3.1. Diodo Zener
Os diodos Zener (Figura 15) são um tipo especial de diodo semicondutor – dispositivos 
que permitem que a corrente flua em uma única direção – que também permite que a corrente 
flua na direção oposta, mas somente quando exposta à tensão suficiente. E enquanto isso soa 
um pouco esotérico, eles estão entre os componentes mais práticos, proporcionando grandes 
soluções para um número de necessidades comuns em design de circuito (Figura 16).
No que se segue, mostraremos como (e quando) usar um Zener, para aplicações que 
incluem tensões de referência simples, sinais parafaixas de tensão específicas facilitando a carga 
em um regulador de tensão.
Figura 15 - Diodo Zener. Fonte: Flickr (2017).
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Figura 16 - Circuito utilizando um diodo zener. Fonte: Flickr (2011).
No entanto, o diodo Zener ou “Diodo Breakdown”, como eles são por vezes referidos, 
também são basicamente os mesmos que o diodo de junção PN padrão. Mas eles são especialmente 
concebidos para ter uma tensão de ruptura reversa baixa e especificada que tira proveito de 
qualquer tensão inversa aplicada para ele.
O diodo Zener se comporta exatamente como um diodo normal de uso geral, que consiste 
em uma junção PN de silício. Quando polarizado na direção para a frente, que é ânodo positivo, 
em relação ao seu cátodo, ele se comporta exatamente como um diodo de sinal normal que passa 
a corrente nominal.
No entanto, ao contrário de um diodo convencional que bloqueia qualquer fluxo de 
corrente através de si mesmo quando polarizado inversamente. Isto é, o cátodo torna-se mais 
positivo do que o ânodo. Assim que a tensão inversa atinge um valor pré-determinado, o diodo 
zener começa a conduzir na direção oposta.
Isso ocorre porque quando a tensão inversa aplicada através do diodo zener excede a 
tensão nominal do dispositivo, um processo chamado Avalanche Breakdown ocorre na camada 
de depleção de semicondutores e uma corrente começa a fluir através do diodo para limitar este 
aumento na tensão.
A corrente que passa agora pelo diodo zener aumenta drasticamente para o valor máximo 
do circuito (que normalmente é limitada por uma resistência em série) e, uma vez alcançado, 
esta corrente de saturação inversa permanece bastante constante numa ampla gama de tensões 
inversas. O ponto de tensão no qual a tensão através do diodo zener se torna estável é chamado 
de “tensão zener” (Vz). Para diodos zener esta tensão pode variar de menos de um volt a algumas 
centenas de volts.
O ponto no qual a tensão de zener dispara a corrente flui através do diodo, podendo ser 
precisamente controlado (a menos de 1% de tolerância). Ou seja, isso é a tensão de ruptura zener 
específica (Vz), por exemplo, 4.3V ou 7.5V em alguns diodos comerciais. Esta tensão de ruptura 
zener na curva I-V é quase uma linha reta vertical (ver Figura 17).
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Figura 17 - Curva característica do diodo Zener. Fonte: 3BP (2017).
O diodo Zener é utilizado no seu modo de “polarização inversa”, isto é, o ânodo do diodo 
liga-se à alimentação negativa. A partir da curva de características apresentada, podemos ver 
que o diodo zener tem uma região chamada zona de trabalho, que independentemente do valor 
da corrente permanece quase constante. Assim, a corrente do diodo Zener permanece entre a 
corrente de ruptura IZ (min) e a corrente máxima IZ (máx.).
Esta capacidade de se controlar pode ser usada com grande efeito para regular ou 
estabilizar uma fonte de tensão contra variações de alimentação ou carga. O fato de que a tensão 
ao longo do diodo na região de decomposição é quase constante, se revela ser uma característica 
importante do diodo Zener, como ele pode ser usado nos tipos mais simples de aplicações de 
regulador de tensão.
A função de um regulador é fornecer uma tensão de saída constante para uma carga 
conectada em paralelo com ela, apesar das ondulações na tensão de alimentação ou a variação 
na corrente de carga e o diodo zener continuará a regular a tensão até a corrente do diodo cair 
abaixo do valor mínimo de Vz (min). 
4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
Vimos que os retificadores podem ser classificados segundo sua capacidade de ajustar o 
valor da tensão de saída; de acordo com o número de fases da tensão alternada; em função do 
tipo de conexão dos elementos retificadores. 
A fonte de alimentação CC regulada geralmente é necessária para muitas aplicações 
eletrônicas. Uma das maneiras mais confiáveis e convenientes é converter a fonte de alimentação 
CA disponível em fonte CC. Essa conversão do sinal AC para o sinal CC é feita usando um 
retificador, que é basicamente um sistema de diodos. Pode ser um retificador de meia onda que 
retifica apenas uma metade do sinal de CA ou um retificador de onda completa que retifica os 
dois ciclos do sinal de CA. O retificador de onda completa pode ser um retificador de derivação 
central composto de dois diodos ou um retificador de ponte que consiste em 4 diodos.
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Já o retificador da ponte consiste em 4 diodos dispostos de tal modo que os ânodos de 
dois diodos adjacentes são conectados juntos para fornecer o suprimento positivo para a saída e 
os cátodos de outros dois diodos adjacentes são conectados juntos para fornecer o suprimento 
negativo para a saída. O ânodo e o cátodo de outros dois diodos adjacentes são conectados juntos 
ao positivo do suprimento de CA, enquanto o ânodo e o cátodo de outros dois diodos adjacentes 
são conectados juntos ao negativo do suprimento de CA. Assim, 4 diodos são dispostos em uma 
configuração de ponte, de modo que, em cada meio ciclo, dois diodos alternados conduzam 
produzindo uma tensão CC com repulsões.
Com isso, finalizamos nossa análise de circuitos de diodos. Na próxima Unidade iremos 
estudar a função dos transistores de junção bipolar e circuitos transistorizados.
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U N I D A D E
03
SUMÁRIO DA UNIDADE
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................................... 39
1 - INVENÇÃO DO TRANSISTOR ............................................................................................................................. 40
2 - COMO FUNCIONA UM TRANSISTOR? ............................................................................................................. 42
2.1. DO QUE É FEITO O TRANSISTOR? .................................................................................................................. 43
2.2. CORRENTES NO TRANSISTOR ....................................................................................................................... 46
2.3. EMISSOR COMUM ........................................................................................................................................... 47
2.4. CURVAS CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR ....................................................... 47
2.5. TENSÃO E POTÊNCIA DO COLETOR ............................................................................................................. 48
2.6. CHECANDO TRANSISTOR COM O MULTÍMETRO ......................................................................................... 50
3 - DISPOSITIVOS OPTOELETRÔNICOS ............................................................................................................... 51
3.1. FOTODIODO ........................................................................................................................................................ 51
3.2. ACOPLADOR ÓTICO ......................................................................................................................................... 53
4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................................................ 55
TRANSISTORES DE JUNÇÃO 
BIPOLAR E DISPOSITIVOS 
OPTOELETRÔNICOS
PROF. ME. RAFAEL RODRIGUES BARBOSA
ENSINO A DISTÂNCIA
DISCIPLINA:
ELETRÔNICA ANALÓGICA
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INTRODUÇÃO
Década de 40, os tubos de vácuo em televisores, rádios e outros equipamentos eletrônicos 
foram substituídos. Sua robustez, tamanho pequeno e baixo consumo de energia produziram 
uma onda de miniaturização, resultando em computadores, câmeras digitais,celulares e outros 
dispositivos. A pesquisa em transistores está em andamento; a capacidade da eletrônica continuará 
a melhorar no futuro próximo.
É bom salientar que os transistores são excelentes interruptores eletrônicos. Eles podem 
ligar e desligar as correntes bilhões de vezes por segundo. Os computadores digitais usam 
transistores como um mecanismo básico para armazenar e processar dados.
Instalados corretamente, os transistores podem servir como amplificadores. A grande 
maioria dos amplificadores são de sinal de áudio e outros são transistorizados. Dependendo da 
aplicação, os transistores são muitos pequenos. O tamanho do transistor em 2009 é bilionésimo 
de metro. Massas de pequenos transístores embalados em chips de silício nos permitem criar 
celulares de bolso e reprodutores Mp3.
Os transistores podem ser projetados para usar muita pouca energia. Milhões deles em um 
relógio ou calculadora podem funcionar durante anos com uma bateria pequena. O equipamento 
transistorizado é usado em aplicações militares, espaciais e industriais. Eles podem suportar 
extremos de choque e vibração. Nesta unidade vamos explorar esse componente importante na 
eletrônica.
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1 - INVENÇÃO DO TRANSISTOR
De acordo com Gartner (2012) a primeira patente para o princípio do transistor de efeito 
de campo foi arquivada no Canadá pelo físico austríaco-húngaro Julius Edgar Lilienfeld, em 22 
de outubro de 1925. Mas Lilienfeld não publicou artigos de pesquisa sobre seus dispositivos e seu 
trabalho foi ignorado pela indústria. Em 1934, o físico alemão Dr. Oskar Heil patenteou outro 
transistor de efeito de campo. Não há provas diretas de que esses dispositivos foram construídos, 
mas, mais tarde, na década de 90, um dos projetos de Lilienfeld funcionou como descrito e 
deu um ganho substancial. Os documentos legais da patente da Bell Labs revelam que William 
Shockley e um colega de trabalho da Bell Labs, Gerald Pearson, construíram versões operacionais 
das patentes de Lilienfeld, mas nunca referiram este trabalho em nenhum dos seus trabalhos de 
pesquisa ou artigos históricos.
O trabalho do Bell Labs no transistor emergiu dos esforços do tempo de guerra para 
produzir diodos de “cristal” de germânio extremamente puros, usados em unidades de radar 
como um elemento misturador de frequência em receptores de radar de microondas. Um projeto 
paralelo sobre diodos de germânio na Universidade de Purdue conseguiu produzir os cristais 
semicondutores de germânio de boa qualidade que foram usados no Bell Labs. Os primeiros 
circuitos baseados em tubos não tiveram muito êxito, levando a equipe da Bell a usar diodos de 
estado sólido em vez de cristais.
Segundo Riordan e Hoddeson (1998), após a guerra, Shockley decidiu tentar a construção 
de um dispositivo semicondutor tipo triodo. Ele garantiu o financiamento e o espaço de laboratório 
e foi trabalhar no problema com Bardeen e Brattain. John Bardeen eventualmente desenvolveu 
um novo ramo da mecânica quântica, conhecida como física de superfície, para explicar o 
comportamento “estranho” que viram. Bardeen e Walter Brattain eventualmente conseguiram 
construir um dispositivo.
Figura 1 - Bardeen, Schockey e Brattain, em 1947. Fonte: Ipwatchdog (2017).
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A chave para o desenvolvimento do transistor foi a compreensão do processo de 
mobilidade eletrônica em um semicondutor. Verificou-se que, se houvesse alguma maneira de 
controlar o fluxo dos elétrons do emissor para o coletor deste diodo recém-descoberto (descoberto 
1874, patenteado em 1906), alguém poderia construir um amplificador. Por exemplo, se alguém 
colocasse contatos em ambos os lados de um único tipo de cristal, a corrente não fluía através 
dele. No entanto, se um terceiro contato pudesse então “injetar” elétrons ou furos no material, a 
corrente fluía.
Na verdade, fazer isso parecia ser muito difícil. Se o cristal fosse de tamanho razoável, 
o número de elétrons (ou furos) necessários para serem injetados teria que ser muito grande – 
tornando-o menos útil do que um amplificador, pois exigiria uma grande corrente de injeção 
para começar. Dito isto, toda a idéia do diodo de cristal era que o próprio cristal poderia fornecer 
os elétrons em uma distância muito pequena, a região de depleção. A chave parecia colocar os 
contatos de entrada e saída muito próximos da superfície do cristal de cada lado desta região.
Brattain começou a trabalhar na construção de um desses dispositivos, e sugestões 
tentadoras de amplificação continuaram a aparecer enquanto a equipe trabalhava no problema. 
Às vezes, o sistema funcionava, mas depois não funcionava inesperadamente. Em um caso, um 
sistema que não funcionava começou a funcionar quando colocado na água. Os elétrons em 
qualquer peça do cristal migrariam devido a cargas próximas. Os elétrons nos emissores, ou os 
“furos” nos coletores, se aglomeravam na superfície do cristal onde podiam encontrar sua carga 
oposta “flutuando” no ar (ou água). No entanto, eles poderiam ser afastados da superfície com 
a aplicação de uma pequena quantidade de carga de qualquer outro local no cristal. Em vez de 
precisar de uma grande quantidade de elétrons injetados, um número muito pequeno no lugar 
certo no cristal conseguiria o mesmo.
Seu entendimento resolveu o problema de precisar de uma área de controle muito pequena 
até certo ponto. Em vez de precisar de dois semicondutores separados conectados por uma região 
comum, mas pequena, uma única superfície maior serviria. As derivações do emissor e do coletor 
seriam ambas bem juntas na parte superior, com o cabo de controle colocado na base do cristal. 
Quando a corrente fosse aplicada ao cabo “base”, os elétrons ou buracos seriam empurrados 
para fora, através do bloco de semicondutores. Enquanto o emissor e o coletor estiverem muito 
próximos, isso deve permitir elétrons ou furos o suficiente entre eles para admitir que a condução 
seja iniciada.
Uma testemunha inicial do fenômeno foi Ralph Bray, um jovem estudante de pós-
graduação. Ele juntou-se a Universidade de Purdue em novembro de 1943 e recebeu a tarefa 
complicada de medir a resistência ao espalhamento no contato metal-semicondutor. Bray 
encontrou muitas anomalias, como barreiras internas de alta resistividade em algumas amostras 
de germânio. O fenômeno mais curioso foi a excepcionalmente baixa resistência observada 
quando os pulsos de tensão foram aplicados. Este efeito permaneceu um mistério porque 
ninguém percebeu, até 1948, que Bray havia observado a injeção de portadores minoritários – o 
efeito que identificou William Shockley no Bell Labs e fez o transistor uma realidade.
Certamente, diante da história da invenção do transistor você não entendeu alguns 
conceitos. Não se preocupe, no item a seguir vamos compreender melhor.
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A Revolução Tecnológica a História dos Transistores. 
Disponível em: 
. (1h19m)
2 - COMO FUNCIONA UM TRANSISTOR?
Nosso cérebro contém cerca de 100 bilhões de células chamadas neurônios – os pequenos 
interruptores que permitem pensar e lembrar de coisas. Os computadores também contêm 
bilhões de células cerebrais em miniatura. Eles são chamados de transistores e são feitos de 
silício, um elemento químico comumente encontrado na areia, como falado na Unidade I. Os 
transistores revolucionaram a eletrônica desde que foram inventados há mais de meio século por 
John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley. Mas o que eles são e como eles funcionam?
Um transistor é simples e ao mesmo tempo complexo. Vamos começar com a parte 
simples. Um transistor é um componente eletrônico em miniatura que pode fazer dois trabalhos 
diferentes. Pode funcionar como um amplificador ou um interruptor.
Quando funciona como umamplificador, leva uma pequena corrente elétrica em uma 
extremidade (uma corrente de entrada) e produz uma corrente elétrica muito maior (uma 
corrente de saída) na outra. Em outras palavras, é um tipo de reforço. Isso é realmente útil em 
equipamentos, como aparelhos auditivos, uma das primeiras razões pelas quais as pessoas usavam 
transistores. Um aparelho auditivo tem um minúsculo microfone que absorve sons ao seu redor 
e os transforma em flutuantes correntes elétricas. Estes são alimentados em um transistor que os 
impulsiona e alimenta um pequeno alto-falante, então você ouve uma versão muito mais alta dos 
sons ao seu redor. 
Os transistores também podem funcionar como switches. Uma pequena corrente elétrica 
que flui através de uma parte de um transistor pode produzir um fluxo de corrente muito maior 
em outra parte. Em outras palavras, a pequena corrente se torna maior. Isto é essencialmente 
como todos os chips de computador funcionam. Por exemplo, um chip de memória contém 
centenas de milhões ou mesmo bilhões de transistores, cada um dos quais pode ser ligado ou 
desligado individualmente (exemplo na Figura 2). Uma vez que cada transistor pode estar em 
dois estados distintos, ele pode armazenar dois números diferentes, zero e um. Com bilhões de 
transistores, um chip pode armazenar bilhões de zeros e outros, e quase tantos números e letras 
comuns (ou caracteres, como os chamamos). Falaremos mais sobre isso em um outro momento.
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Figura 2 - Transistores no chip Intel Quad Core i7, aproximadamente 731 milhões de transistores. Fonte: Legitre-
views (2010).
A vantagem das máquinas antigas era que você poderia desmontá-las para descobrir como 
elas funcionavam. Nunca foi muito difícil “fuçar” e cutucar para descobrir seu funcionamento. 
Mas a eletrônica é inteiramente diferente. É tudo sobre o uso de elétrons para controlar a 
eletricidade. Um elétron é uma minúscula partícula dentro de um átomo. É tão pequeno que 
pesa pouco menos de 0,000000000000000000000000000001 kg! Para que você possa imaginar o 
quanto eles são pequenos, os transistores mais avançados funcionam controlando os movimentos 
de elétrons individuais. Em um chip de computador moderno, do tamanho de uma unha, você 
provavelmente encontrará entre 500 milhões e dois bilhões de transistores separados. Não há 
chance de desmontar um transistor para descobrir como funciona, então temos que entender 
isso com a teoria e a imaginação. Primeiro, ajuda se nós soubermos do que um transistor é feito.
2.1. Do que é Feito o Transistor?
 
Os transistores são feitos de silício, um elemento químico encontrado na areia, que 
normalmente não conduz a eletricidade (não permite que os elétrons fluam através dele 
facilmente). Silicon é um semicondutor, o que significa que não é realmente um condutor (algo 
como um metal que permite que a eletricidade flua), nem um isolador (algo parecido com 
plástico que impede a eletricidade de fluir). Se tratarmos o silício com impurezas (um processo 
conhecido como doping), podemos fazer com que ele se comporte de maneira diferente. Se nós 
contaminamos o silício com os elementos químicos arsênico, fósforo ou antimônio, o silício 
ganha alguns elétrons extras “livres” que podem transportar uma corrente elétrica – de modo 
que os elétrons fluirão dela mais naturalmente. Como os elétrons têm uma carga negativa, o 
tratamento de silício é chamado de tipo n (tipo negativo). Também podemos dopar silício com 
outras impurezas, como boro, gálio e alumínio. O Silicon tratado dessa maneira tem menos 
desses elétrons “livres”, de modo que os elétrons em materiais próximos tenderão a fluir para ele. 
Chamamos esse tipo de p-tipo de silício (tipo positivo).
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Rapidamente, de passagem, é importante notar que nem o silício de tipo n nem o tipo p 
realmente têm uma carga por si só: ambos são eletricamente neutros. É verdade que o silício de 
tipo n possui elétrons extra “livres” que aumentam sua condutividade, enquanto que o silício de 
tipo p tem menos desses elétrons livres, o que ajuda a aumentar sua condutividade de maneira 
oposta (vimos esses conceitos na Unidade I). Em cada caso, a condutividade extra vem de ter 
adicionado átomos de impurezas neutros (não carregados) ao silício que era neutro para começar 
– e não podemos criar cargas elétricas! Tudo o que precisamos lembrar é que “elétrons extras” 
significam elétrons extra livres que podem se mover livremente e ajudar a transportar uma 
corrente elétrica.
Agora, temos dois tipos diferentes de silício. Se os colocarmos em camadas, fazendo 
sanduíches de tipo p e material tipo n, podemos criar diferentes tipos de componentes eletrônicos 
que funcionam em todos os tipos de formas.
Suponhamos que juntemos um pedaço de silício tipo n a um pedaço de silício de tipo 
p e coloquemos contatos elétricos em ambos os lados. Coisas emocionantes e úteis começam a 
acontecer na junção entre os dois materiais. Se ativarmos a corrente, podemos fazer os elétrons 
fluírem através da junção do lado do tipo n para o lado do tipo p e sair através do circuito. 
Isso ocorre porque a falta de elétrons no lado p da junção puxa os elétrons do lado tipo n e 
vice-versa. Mas se invertermos a corrente, os elétrons não fluirão em absoluto. O que fizemos 
aqui é chamado de diodo (ou retificador), situação que vimos na Unidade II. É um componente 
eletrônico que permite a circulação de corrente através dela em apenas uma direção. É útil se 
você deseja transformar corrente elétrica alternada (bidirecional) em corrente direta (one-way). 
Os diodos também podem ser feitos para que eles liberem luz quando a eletricidade flui através 
deles. Você pode ter visto esses diodos emissores de luz (LEDs) em calculadoras de bolso e 
displays eletrônicos em equipamentos estéreo de alta fidelidade
Agora suponha que usemos três camadas de silício em nosso sanduíche em vez de duas. 
Podemos fazer um sanduíche p-n-p (com uma fatia de silício de tipo n como enchimento entre 
duas fatias de tipo p) ou um sanduíche n-p-n (com o tipo p entre as duas lajes de n-tipo). Se 
juntarmos contatos elétricos a todas as três camadas do sanduíche, podemos fazer um componente 
que ampliará uma corrente ou o ligará ou o desligará – em outras palavras, um transistor. Vamos 
ver como funciona no caso de um transistor n-p-n.
Então, sabemos o que estamos falando, vamos dar nomes aos três contatos elétricos. 
Chamaremos os dois contatos reunidos para os dois pedaços de silício de tipo n o emissor e o 
coletor, e o contato unido ao silício de tipo p chamaremos a base. Quando nenhuma corrente 
está fluindo no transistor, sabemos que o silício de tipo p é curto de elétrons (mostrado, aqui, 
pelos pequenos sinais de adição, representando cargas positivas) e os dois pedaços de silício de 
tipo n possuem elétrons extras (mostrados pelos pequenos sinais negativos, representando taxas 
negativas) (Figura 3).
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Figura 3 - Esquema de funcionamento do transistor tipo NPN. Fonte: Bpiropo (2017).
Outra maneira de ver isso é dizer que enquanto o tipo n possui um excedente de elétrons, 
o tipo p tem buracos. Normalmente, os furos na base atuam como uma barreira, evitando 
qualquer fluxo de corrente significativo do emissor para o coletor enquanto o transistor está em 
estado “desligado”.
Um transistor funciona quando os elétrons e os buracos começam a se mover através das 
duas junções entre o n-tipo e o silício tipo p.
Vamos conectar o transistor a alguma bateria. Suponhamos que ligamos uma pequena 
tensão positiva à base, que o emissor seja carregado de forma negativa e que o coletor seja 
carregado positivamente. Os elétrons são puxados do emissor para a base – e depois da base para 
o coletor. E o transistor muda para o estado “ligado”.
A pequena corrente