Mostrar código-fonte de Transístor

[[Ficheiro:Transistor-photo.JPG|thumb|right|210px|Transistores com diferentes encapsulamentos. À esquerda um transistor de sinal em encapsulamento TO-92. À direita um transistor de alta potência em encapsulamento metálico TO-3.]]

O {{PEPB|transístor|transistor}} é um [[componente eletrônico]] que começou a popularizar-se na [[década de 1950]], tendo sido o principal responsável pela revolução da [[eletrônica]] na [[década de 1960]]. São utilizados principalmente como [[amplificador]]es e [[interruptor]]es de [[sinal elétrico|sinais elétricos]], também são usados como retificadores elétricos em um circuito podendo ter variadas funções . O termo provém do [[língua inglesa|inglês]] '''''trans'''fer'' ''res'''istor''''' (resistor/resistência de transferência), como era conhecido pelos seus inventores.<ref name="GUIAHARD">{{citar web|url=http://www.hardware.com.br/termos/transistor|título=Transístor|autor=Morimoto, Carlos E.|data=26 de junho de 2005|publicado=Guia do Hardware|acessodata=13 de fevereiro de 2012}}</ref>

O processo de transferência de [[resistência elétrica|resistência]], no caso de um [[circuito analógico]], significa que a [[impedância]] característica do componente varia para cima ou para baixo da [[polarização]] pré-estabelecida. Graças a esta função, a ''[[corrente elétrica]]'' que passa entre ''coletor'' e ''emissor'' do transistor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos pelo projetista do [[circuito eletrônico]]. Esta variação é feita através da variação de ''corrente'' num dos terminais chamados ''base'', o que, consequentemente, ocasiona o processo de amplificação de sinal.

Entende-se por “amplificar” o procedimento de tornar um sinal elétrico mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados por um [[microfone]], é injetado num circuito eletrônico (transistorizado por exemplo), cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características, mas com [[potência]] suficiente para excitar os [[alto-falante]]s. A este processo todo dá-se o nome de ''ganho'' de sinal.

== Invenção ==
O transístor de [[silício]] e [[germânio]] foi inventado nos Laboratórios da [[Bell Telephone]] por [[John Bardeen]] e [[Walter Houser Brattain]] em 1947 e, inicialmente, demonstrado em [[23 de Dezembro]] de [[1948]], por John Bardeen, Walter Houser Brattain e [[William Bradford Shockley]], que foram laureados com o [[Nobel de Física]] em [[1956]]. Ironicamente, eles pretendiam fabricar um transistor de efeito de campo (FET) idealizado por Julius Edgar Lilienfeld antes de [[1925]], mas acabaram por descobrir uma amplificação da corrente no ponto de contato do transistor. Isto evoluiu posteriormente para converter-se no transistor de junção bipolar (BJT). O objetivo do projeto era criar um dispositivo compacto e barato para substituir as [[válvulas termoiônicas]] usadas nos sistemas [[telefone|telefônicos]] da época.

Os transistores bipolares passaram, então, a ser incorporados a diversas aplicações, tais como aparelhos auditivos, seguidos rapidamente por rádios ''transistorizados''. Mas a indústria norte-americana não adotou imediatamente o transistor nos equipamentos eletrônicos de consumo, preferindo continuar a usar as [[válvulas termoiônicas]], cuja tecnologia era amplamente dominada. Foi por meio de produtos japoneses, notadamente os rádios portáteis fabricados pela [[Sony]], que o transistor passou a ser adotado em escala mundial. Não houve muitas mudanças até então.

Nessa época, o [[MOSFET]]<ref name="RADIOP">{{citar web|url=http://www.radiopoint.com.br/fet.htm|título=Fet - Transistores de Efeito de Campo|publicado=Radiopoint|acessodata=13 de fevereiro de 2012}}</ref> (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor – Transistor de Efeito de Campo formado por Metal, Óxido e Silício) ficou em segundo plano, quase esquecido. Problemas de interface inviabilizavam a construção dos MOSFETs. Contudo, em 1959, Atalla e Kahng, da Bell Labs, fabricaram e conseguiram a operação de um transistor MOS. Nessa época, os transistores MOS eram tidos como curiosidade, devido ao desempenho bastante inferior aos bipolares. 

A grande vantagem dos transistores em relação às válvulas foi demonstrada em 1958, quando Jack Kilby, da Texas Instruments, desenvolveu o primeiro circuito integrado, consistindo de um transistor, três [[resistor]]es e um [[capacitor]], implementando um [[oscilador]] simples. A partir daí, via-se a possibilidade de criação de circuitos mais complexos, utilizando integração de componentes. Isto marcou uma transição na história dos transistores, que deixaram de ser vistos como substitutos das válvulas e passaram a ser encarados como dispositivos que possibilitam a criação de circuitos complexos, integrados.

Em 1960, devido a sua estrutura mais simples, o [[MOS]] passou a ser encarado como um dispositivo viável para circuitos digitais integrados. Nessa época, havia muitos problemas com estados de impurezas, o que manteve o uso do [[MOS]] restrito até o fim da década de 60. Entre 1964 e 1969, identificou-se o [[Sódio]] [[Na]] como o principal causador dos problemas de estado de superfície e começaram a surgir soluções para tais problemas.

No início da tecnologia MOS, os transistores PMOS foram mais utilizados, apesar de o conceito de Complementary MOS (CMOS) já ter sido introduzido por [[Weimer]]. O problema ainda era a dificuldade de eliminação de estados de superfície nos transistores [[NMOS]].

Em 1970, a [[Intel]] anunciava a primeira [[DRAM]], fabricada com tecnologia [[PMOS]]. Em 1971, a mesma empresa lançava o primeiro microprocessador do mundo, o 4004, baseado em tecnologia PMOS. Ele tinha sido projetado para ser usado em [[calculadora]]s. Ainda em [[1971]], resolviam-se os problemas de estado de superfície e emergia a tecnologia [[NMOS]], que permitia maior velocidade e maior poder de integração.

O domínio da tecnologia [[MOS]] dura até o final dos [[anos 70]]. Nessa época, o [[NMOS]] passou a ser um problema, pois com o aumento da densidade dos CIs, a tecnologia demonstrou-se insuficiente, pois surgem grandes problemas com consumo de potência (que é alta nesse tipo de tecnologia). Com isso, a tecnologia CMOS começava a ganhar espaço.

A partir da [[década de 80]], o uso de [[CMOS]] foi intensificado, levando a tecnologia a ser usada em 75% de toda a fabricação de circuitos, por volta do ano 2000.

== Alguns números ==
O primeiro processador de 8 bits ([[Intel 8008]]) usava tecnologia [[PMOS]] e tinha frequência de 0,2 MHz. Ano de fabricação: abril/1972 – 3500 transistores com 10&nbsp;um ou 10000&nbsp;nm, com uma tensão de trabalho de 5 V;

10 anos depois, a [[Intel Corporation|Intel]] lançou o [[80286]], com frequências de 6, 10 e 12 MHz, fabricado com tecnologia [[CMOS]] – 134.000 transistores 1,5&nbsp;mícron ou 1500&nbsp;nm, com uma tensão de trabalho de 5 V;

O [[Pentium 4]], lançado em janeiro de 2002, trabalha com [[frequência]]s de 1300 a 4000 MHz, com 55 milhões de transistores [[CMOS]] 130 nm. A série de chips Radeon 2000, por exemplo, atinge os 500 milhões de transistores, chegando à casa dos 40 nm.

A placa de vídeo da AMD [[Radeon HD 6870]], lançada em [[outubro]] de [[2010]], trabalha com frequências de [[900]] MHz na GPU, [[4200]] MHz de frequência de memória do tipo GDDR5 (interface de 256 bits), tem 1,7 bilhão de transistores, com processo de fabricação de 40 nm e um Core de 255 mm2.<ref>{{citar web |data=21 de outubro de 2011 |acessodata=10 de abril de 2013 |url=http://www.anandtech.com/show/3987/amds-radeon-6870-6850-renewing-competition-in-the-midrange-market |título=AMD’s Radeon HD 6870 & 6850: Renewing Competition in the Mid-Range Market |publicado=AnandTech.com |língua=inglês}}</ref>

== Importância ==
O transistor é considerado por muitos uma das maiores descobertas ou invenções da história moderna, tendo tornado possível a revolução dos [[computador]]es e equipamentos eletrônicos. A chave da importância do transistor na sociedade moderna é sua possibilidade de ser produzido em enormes quantidades usando técnicas simples, resultando preços irrisórios.

É conveniente salientar que é praticamente impossível serem encontrados [[Circuito Integrado|circuitos integrados]] que não possuam, internamente, centenas, milhares ou mesmo milhões de transistores<ref name="ELEPT">{{citar web|url=http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/71/37/|título=Circuitos Integrados|publicado=Electrônica-pt|acessodata=13 de fevereiro de 2012}}</ref>, juntamente com outros componentes como resistores e [[Capacitor|condensadores]]. Por exemplo, o [[microprocessador]] [[Cell]] do console [[Playstation 3]]  tem aproximadamente 234 milhões de transistores, usando uma arquitetura de fabricação de 45 [[nanômetro]]s, ou seja, a porta de controle de cada transistor tem apenas 45 milionésimos de um milímetro.

Seu baixo custo permitiu que se transformasse num componente quase universal para tarefas não-mecânicas. Visto que um dispositivo comum, como um [[refrigerador]], usaria um dispositivo mecânico para o controle, hoje é frequente e muito mais barato usar um [[microprocessador]] contendo alguns milhões de transistores e um programa de computador apropriado para realizar a mesma tarefa. Os transistores, hoje em dia, têm substituído quase todos os dispositivos eletromecânicos, a maioria dos sistemas de controle, e aparecem em grandes quantidades em tudo que envolva eletrônica, desde os computadores aos carros.

Seu custo tem sido crucial no crescente movimento para ''digitalizar'' toda a informação. Com os computadores ''transistorizados'' a oferecer a habilidade de encontrar e ordenar rapidamente informações digitais, mais e mais esforços foram postos em tornar toda a informação digital. Hoje, quase todos os meios na sociedade moderna são fornecidos em formato digital, convertidos e apresentados por computadores. Formas analógicas comuns de informação, tais como a [[televisão]] ou os jornais, gastam a maioria do seu tempo com informação digital, sendo convertida no formato tradicional apenas numa pequena fração de tempo.

== Fabricação ==
[[Ficheiro:BJT simbolos.gif|thumb|direita|150px|Símbolos dos transistores bipolares]]
Os materiais utilizados na fabricação do '''transistor''' são principalmente o [[Silício]] (Si), o [[Germânio]] (Ge), o Gálio (Ga) e alguns [[óxido]]s. Na natureza, o silício é um material [[isolante elétrico]], devido à conformação das ligações eletrônicas do seu átomo, gerando uma rede eletrônica altamente estável. Atualmente, o transistor de germânio é menos usado, tendo sido substituído pelo de silício.

O silício é purificado e passa por um processo que forma uma estrutura cristalina em seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguir vão para um processo chamado de ''dopagem'', onde são introduzidas quantidades rigorosamente controladas de materiais selecionados (conhecidos como ''impurezas'') que transformam a estrutura eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos [[átomo]]s de silício. O Silício realiza ligações covalentes de quatro elétrons. Quando adicionamos uma impureza com 3 elétrons na última camada, faltará um elétron na ligação covalente, formando os buracos e caracterizando a pastilha como pastilha P. 

Quando adicionamos uma impureza com 5 elétrons na última camada, vai sobrar um [[elétron]] na ligação covalente com o silício. Esses elétrons livres têm pouca interação com seu átomo, então qualquer energia fornecida o faz sair, sendo assim um elétron livre (assim se forma a pastilha N, que tem esse nome por ter maior número de [[elétron livre|elétrons livres]]). A pastilha P tem menos elétrons livres e mais "buracos" e a Pastilha N tem mais elétrons livres que buracos. Não podemos dizer que a pastilha P é positiva nem que a pastilha N é negativa, porque a soma total de elétrons é igual à soma total de prótons. Quando unimos a pastilha P e a pastilha N, os elétrons livres em excesso na pastilha N migram para a pastilha P e os buracos da pastilha P migram para a pastilha N. Deste modo a pastilha P fica negativa e a pastilha N fica positiva. Isto é o diodo.

O transistor é montado justapondo-se uma camada '''P''', uma '''N''' e outra '''P''' (unindo-se dois diodos), criando-se um transistor do tipo '''PNP'''. O transistor do tipo '''NPN''' é obtido de modo similar. A camada do centro é denominada ''base'', e as outras duas são o ''emissor'' e o ''coletor''. No símbolo do componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro do transistor se o componente for PNP, ou para fora, se for NPN.

Cientistas [[portugueses]] do Centro de Investigação de Materiais (Cenimat) da [[Faculdade de Ciências e Tecnologia]] da [[Universidade Nova de Lisboa]], conseguiram fabricar pela primeira vez transistores com [[papel]].<ref>[http://idpt.wordpress.com/2008/08/26/elvira-fortunato/ idPT (Ideias Portuguesas]</ref>. Essa equipe de investigadores foi liderada por [[Elvira Fortunato]] e [[Rodrigo Martins (cientista)|Rodrigo Martins]].

== Funcionamento ==
[[Ficheiro:HighPowerTransistor.JPG|thumb|direita|300px|Transístor moderno de alta potência]]

No transistor de junção bipolar ou [[TJB]] (BJT – Bipolar Junction Transistor na terminologia inglesa), o controle da corrente coletor-emissor é feito injetando corrente na base. O efeito transistor ocorre quando a junção coletor-base é polarizada reversamente e a junção base-emissor é polarizada diretamente. Uma pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais de coletor-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base, de acordo com o ganho. Isso permite que o transistor funcione como amplificador pois ao se injetar uma pequena corrente na base se obtém uma alta tensão de saída. No entanto o transistor de silício só permite seu funcionamento com uma tensão entre base e emissor acima de 0,7V e 0,3V para o germânio.

== Características de um transistor ==
[[Imagem:Transistor on portuguese pavement.jpg|right|250px|thumb|Símbolo do transístor em [[calçada à portuguesa]] na [[Universidade de Aveiro]]]]
O fator de multiplicação da corrente na base (iB), mais conhecido por Beta do transistor ou por '''hFE''', que é dado pela expressão iC = iB x β

* iC: corrente de coletor
* iB: corrente de base
* β: beta (ganho de corrente DC)

Configurações básicas de um transistor:

Existem três configurações básicas (BC, CC e EC)<ref name="ARVM">{{citar web|url=http://www.arvm.org/exames/trasistor.htm|título=Transistor|publicado=ARVM|acessodata=13 de fevereiro de 2012}}</ref>, cada uma com suas vantagens e desvantagens.

Base comum (BC)

* Baixa impedância(Z) de entrada.
* Alta impedância(Z) de saída.
* Não há defasagem entre o sinal de saída e o de entrada.
* Amplificação de corrente igual a um.

Coletor comum (CC)

* Alta impedância(Z) de entrada.
* Baixa impedância(Z) de saída.
* Não há defasagem entre o sinal de saída e o de entrada.
* Amplificação de tensão igual a um.

Emissor comum (EC)

* Média impedância(Z) de entrada.
* Alta impedância(Z) de saída.
* Defasagem entre o sinal de saída e o de entrada de 180°.
* Pode amplificar tensão e corrente, até centenas de vezes.

Os transistores possuem diversas características. Seguem alguns exemplos dos parâmetros mais comuns que poderão ser consultadas nos ''datasheets'' dos fabricantes:

* '''Tipo''': é o nome do transistor.
* '''Pol''': polarização; negativa quer dizer NPN e positiva significa PNP.
* '''VCEO''': tensão entre coletor e emissor com a base aberta.
* '''VCER''': tensão entre coletor e emissor com resistor no emissor.
* '''IC''': corrente máxima do coletor.
* '''PTOT''': é a máxima potência que o transistor pode dissipar
* '''hFE''': ganho (beta).
* '''Ft''': frequência máxima.
* '''Encapsulamento''': a maneira como o fabricante encapsulou o transistor nos fornece a identificação dos terminais.

Existem também outros tipos de '''transistores''', notadamente os de ''efeito de campo'' ('''transistores [[FET]]''', de '''F'''ield '''E'''ffect '''T'''ransistor); neste caso, o controle da corrente é feito por tensão aplicada à porta.

== Ver também ==
{{Portal de eletrónica}}
* [[Resistor]]
* [[FET]]
* [[TJB]]
* [[UJT]]
* [[Transistor Darlington]]
* [[Diodo semicondutor|Diodo]]
* [[Junção PN]]
* [[Porta lógica]]
* [[Flip-flop]]

{{Referências}}

[[Categoria:Transistores| ]]