Os transistores bipolares de junção (TBJ) revolucionaram a indústria de equipamentos eletrônicos, permitindo a substituição das válvulas e, consequentemente, reduzindo o consumo e as dimensões dos equipamentos eletrônicos. Considerando-se um TBJ do tipo npn, com polarização direta do diodo emissor e polarização reversa no diodo coletor, a corrente de coletor pode apresentar praticamente a mesma magnitude da corrente de emissor devido
- A)
à criação de lacunas no coletor, permitindo um fluxo de elétrons quase idêntico nas junções NP e PN.
- B)
à superação da barreira de potencial da junção emissor-base e ao campo elétrico formado pela camada de depleção na junção base-coletor, permitindo a geração de um fluxo contínuo de elétrons.
- C)
ao fato de o coletor ser a região do TBJ com menor índice de dopagem, favorecendo a passagem da maior parte dos elétrons que vem do emissor.
- D)
ao fato de a base ser uma região fortemente dopada, o que aumenta a injeção de elétrons na região do coletor.
- E)
ao baixo índice de dopagem do emissor, permitindo um fluxo de elétrons contínuo na direção do coletor.
Gabarito: letra B
Resolução comentada
Física do Funcionamento do Transistor Bipolar NPN na Região Ativa Direta
O Transistor Bipolar de Junção (TBJ) opera como amplificador de corrente na região ativa quando:
- A junção Emissor-Base () está polarizada diretamente ();
- A junção Coletor-Base () está polarizada reversamente ().
Mecanismo de Transporte de Portadores
- A polarização direta da junção emissor-base reduz a barreira de potencial intrínseca, promovendo a injeção maciça de portadores majoritários (elétrons livres) do emissor para a região da base;
- Como a região da base é fisicamente extremamente estreita e fracamente dopada, apenas uma parcela ínfima desses elétrons (cerca de ) sofre recombinação com as lacunas da base (constituindo a diminuta corrente de base );
- Mais de dos elétrons difundem-se através da base e atingem a borda da camada de depleção da junção base-coletor. Ali, o forte campo elétrico reverso existente atrai e 'varre' energeticamente os elétrons para o coletor, gerando a corrente de coletor (, onde ).
Conclusão e Justificativa do Gabarito Oficial (B)
A igualdade quase unitária entre e decorre da superação da barreira emissor-base e da ação do campo elétrico na camada de depleção da junção base-coletor.
Pulo do gato
Física do TBJ NPN em modo ativo: o emissor (fortemente dopado tipo N) é polarizado diretamente e injeta elétrons na base (muito estreita e fracamente dopada tipo P). Apenas uma fração mínima se recombina na base (); a quase totalidade é atraída e varrida para o coletor pelo intenso campo elétrico da junção base-coletor polarizada reversamente ()!