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Transistor

Física

O transistor é um dispositivo feito de material semicondutor que é largamente utilizado em circuitos eletrônicos e em chips de computador.
Transistores em um circuito eletrônico.
Transistores em um circuito eletrônico.
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Transistor é um dispositivo semicondutor, geralmente feito de silício ou germânio, usado para amplificar ou atenuar a intensidade da corrente elétrica em circuitos eletrônicos. Os transistores são como blocos fundamentais na construção de todos os dispositivos eletrônicos modernos, sendo usados em chips de computadores e smartphones, por exemplo.

Qual a função do transistor?

Os transistores têm duas funções básicas: amplificar a corrente elétrica ou barrar a sua passagem. Quando na função de amplificador, os transistores são alimentados por uma baixa corrente elétrica de entrada, amplificando-a e, assim, produzindo uma corrente elétrica de saída com maior intensidade.

Um exemplo de circuito que utiliza transistores nessa configuração são os microfones. O som captado pelos microfones produz uma corrente elétrica de baixa intensidade, em seguida, essa corrente passa através de um conjunto de transistores, que produz um sinal elétrico bem mais intenso, capaz de acionar os alto-falantes de uma caixa de som, por exemplo.

Os transistores também podem funcionar como interruptores, ligando ou desligando a corrente elétrica em um circuito: da mesma forma como eles são capazes de amplificar a corrente elétrica, eles também são capazes de atenuá-la, e esse processo pode ocorrer em uma grande velocidade (os transistores atuais fazem isso bilhões de vezes por segundo).

Essa função fez dos transistores os componentes básicos de todos os chips eletrônicos, como aqueles presentes em nossos computadores. Todos esses chips funcionam por meio de uma língua bastante simples, o código binário. Os computadores são capazes de traduzir um extenso código formado pelos dígitos 0 e 1 em letras, palavras e imagens. Esses dígitos, 0 e 1, são chamados de bits e são implementados pelos transistores: quando um transistor encontra-se ligado (alta corrente), o computador lê o bit 0, quando ele se encontra desligado (baixa corrente), o computador atribui-lhe o bit 1.

Veja também: A evolução dos computadores

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Como funcionam os transistores?

Todos os transistores funcionam controlando a passagem de elétrons em seu interior, no entanto, existem diferentes tipos de transistor, e cada um faz isso de uma forma diferente. Os transistores modernos, como aqueles usados em processadores de smartphones, são tão pequenos que são capazes de controlar o movimento de cada elétron individualmente. Os chips modernos, de poucos centímetros quadrados de área, podem conter de 5 a 30 bilhões de transistores.

Os transistores são feitos de materiais semicondutores. Para conduzir e amplificar o sinal de uma corrente elétrica, os semicondutores são geralmente dopados com materiais que podem oferecer-lhes cargas elétricas extras, facilitando a sua condução de eletricidade.

A dopagem é um processo em que se substituem os átomos de silício por outros átomos, como fósforo, boro, gálio e outros. Existem dois tipos de dopagem: a dopagem tipo-n e tipo-p. Na dopagem tipo-n (carga negativa), adicionam-se átomos à rede cristalina do Silício capazes de fornecer um excesso de elétrons; na dopagem tipo-p (carga positiva), adicionam-se átomos que causem uma carência de elétrons.

Veja também: Conheça as propriedades do silício

Ao todo, existem três configurações de transistores existentes: o sanduíche de silício, o transistor de junção e o transistor de efeito de campo.

• O sanduíche consiste de duas camadas de silício, uma delas com dopagem tipo p e outra com dopagem tipo n. Nesse tipo de configuração, é possível fazer com que a corrente elétrica flua apenas por um sentido. Os dispositivos que fazem uso dessa montagem são conhecidos como diodos.

• O transistor de junção é formado pela combinação de três camadas de silício em diferentes dopagens. Nessa configuração há duas formas de empilhar as camadas de silício: p-n-p e n-p-n, ou seja, três camadas de silício de acordo com suas respectivas dopagens. Nesse tipo de transistor, a corrente elétrica é amplificada pelo surgimento de “buracos”: é como se uma carga positiva viajasse para o sentido contrário dos elétrons (as cargas negativas). Nesse caso, essas cargas positivas podem ser entendidas como regiões com falta de elétrons. Esse tipo de condução é chamado de condução por buracos. Os transistores que conseguem transportar cargas pela condução de elétrons e buracos são chamados de transistores de junção bipolar.

• O transistor de efeito de campo (FET) também é formado por três camadas semicondutoras. Diferentemente dos transistores de junção, que são ativados por uma corrente elétrica, os FETs são ativados por tensões elétricas e, por isso, podem amplificar ou anular a tensão elétrica de um circuito. Esses transistores são mais baratos e mais fáceis de serem fabricados que os demais transistores, sendo largamente utilizados em chips eletrônicos.

Veja também: Saiba mais sobre a área da Informática

Onde são usados os transistores?

Os transistores podem atuar como amplificadores ou interruptores em circuitos eletrônicos. Seu uso mais comum está nos processadores de computador, nos quais são requeridos graças à sua capacidade de emular os bits por meio do aumento ou queda de tensão, de forma rápida e precisa. Os transistores estão presentes nos circuitos integrados, que compõem as portas lógicas utilizadas em circuitos elétricos de diversas máquinas, eletrodomésticos, computadores, celulares etc.

Os chips de computador mais modernos podem conter até 30 bilhões de transistores.
Os chips de computador mais modernos podem conter até 30 bilhões de transistores.

Origem dos transistores

Antes dos transistores, as válvulas eram usadas em computadores.
Antes dos transistores, as válvulas eram usadas em computadores.

O transistor de silício e germânio foi criado pelos físicos John Bardeen e Walter House Brittain em 1947, nos laboratórios de tecnologia da empresa norte-americana Bell Telephone. Em 1948, juntamente com William Bradford Shockley, foram laureados com o prêmio Nobel de Física em razão da enorme evolução tecnológica que os transistores trouxeram. A motivação dos pesquisadores na época era a de criar um dispositivo compacto e mais barato que as válvulas termoiônicas, usadas na época em que surgiram os primeiros computadores.

Por Me. Rafael Helerbrock

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Transistor"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/transistor.htm>. Acesso em 20 de abril de 2019.

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