O que é transístor?

Parte 6
 

Ao se juntar um elemento P a um elemento N, temos a seguinte situação: o elemento P tem excesso de lacunas; o elemento N tem excesso de elétrons. No ponto onde os dois cristais se tocam, tende a haver uma migração de elétrons e lacunas, até que se estabeleça um equilíbrio.

Formação da camada de depleção

Observe que se forma um equilíbrio na região da junção, deixando de existir portadores majoritários (elétrons livres ou lacunas). Essa camada, chamada camada de depleção (sinônimo de diminuição), impede que se gere um equilíbrio completo entre os cristais P e N. Isto porque os elétrons do cristal N não encontram lacunas para se movimentar pela camada de depleção. O mesmo ocorre com as lacunas que ficaram isoladas no lado P. Ou seja, a camada de depleção é uma espécie de "zona morta" onde não há espaço para movimentação de elétrons e lacunas.

Vamos agora submeter nosso diodo a uma tensão, ou seja, colocar uma bateria em seus terminais. Vamos conectar o terminal negativo (fluxo de elétrons) da bateria à porção N do diodo e o terminal positivo (fluxo de lacunas) à porção P. Desta forma, a região N, com excesso de elétrons, recebe ainda mais elétrons, e a porção P recebe ainda mais lacunas. Observe o que acontece:

Polarização direta

Os elétrons do lado N recebem toda a energia do pólo negativo da fonte, ganhando força suficiente para expulsar os elétrons que estão alojados na camada de depleção. Rompendo essa camada, eles encontram um terreno fértil em lacunas no lado P. Mas não param por aí: como eles são atraídos pelo pólo positivo da fonte, eles continuam a pular de lacuna em lacuna, abrindo espaço para que outros elétrons possam vir atrás deles. Com esse movimento, forma-se uma corrente elétrica. O semicondutor passa a se comportar como um condutor normal.

Um dado técnico importante: para que ocorra o que está descrito na figura, é necessário que a bateria supra mais do que 0,7 volts, que é o valor da barreira de potencial que se forma na camada de depleção de um diodo de silício.

Vamos agora inverter a polaridade da bateria. Vamos conectar o terminal positivo da bateria à porção N do diodo e o terminal negativo à porção P. Desta forma, os elétrons da região N são atraídos pelas lacunas do pólo positivo da bateria e as lacunas da região P são completadas pelos elétrons do pólo negativo. Observe o que acontece:

Polarização inversa

A camada de depleção aumenta sensivelmente. Se ela já dificultava a passagem de corrente, agora torna-se virtualmente impossível transpô-la. Os portadores majoritários de cada lado ficam ainda mais isolados. O semicondutor, então, passa a se comportar como um isolante. Não há passagem de corrente elétrica.

Esse foi um grande passo no desenvolvimento da eletrônica. As válvulas diodo puderam ser substituídas com muitas vantagens pelo diodo semicondutor. E foi dado o passo definitivo para a construção do transístor.

Diodo (ampliado 3 vezes)

Símbolo do Diodo

Dissemos no início que o diodo era capaz de separar a informação contida nas ondas de rádio recebidas. Caso você resida próximo a uma estação de rádio, poderá comprovar isso facilmente. Com apenas um diodo, facilmente encontrado em lojas de componentes ou em oficinas eletrônicas, é possível montar um rádio primitivo. Veja o esquema abaixo. Como o nosso "rádio" não possui sintonizador (separador das freqüências das diversas estações), você precisa estar próximo a uma destas estações para que o sinal seja bastante forte para ser captado. Esse era justamente o problema dos cientistas pioneiros.

Rádio primitivo

Semicondutores P e N

Finalmente o transístor