Transistor PNP! O que é e qual sua aplicação?

Você conhece o que é um transistor PNP, sabe para que serve, qual é a sua importância dentro da eletroeletrônica? Se sua resposta é não ou tem alguma dúvida sobre o assunto venha conosco aprender um pouco mais, neste artigo vamos abordar o que é um transistor PNP sem mistérios.

O que é transistor bipolar PNP

Os transistores são considerados como uma espécie de interruptor. Isso mesmo, em sua configuração mais básica os transistores operam como chaves, porém podem trabalhar de diversas maneiras e aplicações, tudo depende da configuração do circuito.

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Os transistores PNP operam com valores positivo – negativo – positivo, o transistor PNP possui duas junções PN, acomodadas uma voltada para outra, os cristais negativos ficam um em contato com o outro, sendo assim, temos a formação do transistor de junção bipolar (TJB) PNP.

Disposição de uma junção PNP de um transistor

Os transistores PNP são utilizados em circuitos eletrônicos e muitas vezes são aplicados como amplificadores de um sinal de tensão. Existem vários tipos de transistores PNP, cada um deles varia em aplicação e características de trabalho, alguns são utilizados como uma simples chave ou amplificador outros são usados em paralelo com as cargas que demandam uma corrente elétrica alta, evitando que a corrente percorra componentes eletrônicos mais sensíveis. O terminal responsável pela ativação do transistor é denominado base, a corrente na base é proporcional a corrente circulando nos terminais coletor e emissor de um transistor NPN.

Funcionamento do transistor

Para compreendermos o funcionamento do transistor PNP precisamos entender como são dispostos seus terminais, podemos encontrar esta disposição de diferentes formas no mercado, mas geralmente os transistores são fabricados apresentando três terminais ou “pernas” diferentes, sendo elas:

• B = Base, principal responsável pela ativação do transistor.
• C = Coletor, terminal positivo do transistor.
• E = Emissor, Terminal negativo do transistor.

Simbologia e diagrama elétrico de um transistor PNP

Quando um transistor PNP recebe um sinal negativo em relação ao emissor o mesmo se comporta como uma chave fechada, desta forma o mesmo permite que flua corrente elétrica do terminal coletor para o terminal emissor, este é o principio de funcionamento básico de um transistor PNP, o mesmo recebe um sinal de tensão negativo de alimentação na base, e permite que ocorra a alimentação da carga ligada ao emissor, desta forma o próximo componente do circuito é alimentado. A corrente que flui dos terminais C para E é proporcional a corrente elétrica na Base, esse fenômeno é conhecido como ganho do transistor ou β.

Quais são os principais tipos de transistores

Os transistores PNP não são os mais usuais no mercado, sendo assim, não é  fácil encontrar todos os tipos como ocorre com os transistores NPN, podemos encontrar os transistores PNP geralmente para os seguintes tipos:

Transistor Bipolar de Junção:

O transistor bipolar de junção (TBJ) possui em sua forma construtiva três terminais, sendo eles a base, o coletor e o emissor. Ao contrário dos transistor de efeito de campo, os TBJ são dispositivos controlados pela corrente elétrica, ou seja, uma pequena corrente na base provoca um fluxo de corrente muito maior no emissor. Assim com o transistor de efeito de campo também pode ser encontrado transistor bipolar de junção no tipo NPN ou PNP.
Esses transistores são os únicos que são ativados pela entrada de corrente em sua base. A baixa impedância (ou resistência) permite que a corrente flua através da base do transistor. Devido a esta baixa impedância também estes transistores tem a maior amplificação de todos. A desvantagem deles é ter baixa impedância de entrada, e poderem extrair corrente significativa de um circuito, perturbando assim a fonte de alimentação.

Transistores de força:

Transistor de força é muito utilizado em circuitos de correntes altas, onde muita energia está sendo usada (corrente e tensão). O coletor do transistor é conectado a uma base de metal que atua como um dissipador de calor para dissipar o excesso de energia.
Os transistores de potência podem ser encontrados em estruturas NPN e PNP. São muito utilizados em paralelo com circuitos mais sensíveis, de forma a permitir a passagem de corrente pelo transistor, aliviando o circuito eletrônico.

Transistores de pequenos sinais:

Os transistores de pequenos sinais são transistores usados principalmente para amplificar sinais de baixo nível, mas também podem funcionar bem como interruptores. Os pequenos transistores podem amplificar os sinais de entrada. Os valores típicos de hFE (ganho do transistor) para transistores de sinal pequeno variam de 10 a 500, com valores máximos de Ic (corrente de coletor) de cerca de 80 a 600 mA. Podem ser encontrados em construção NPN e PNP. Estes transistores são excelentes para aplicação como amplificador de sinais pequenos.

Transistores de comutação:

Os pequenos transistores de comutação são transistores usados principalmente como comutadores, mas que também podem ser usados como amplificadores. Os valores típicos de hFE para pequenos transistores de comutação variam de 10 a 200, com valores de Ic máximos de cerca de 10 a 1000 mA. Por amplificarem o sinal com menor intensidade do que outros modelos não são muito utilizados para amplificação de sinal, por terem baixa capacidade de amplificação em relação aos transistores de pequenos sinais. Trabalham como interruptores e comutadores, além de ser encontrados tanto como NPN quanto PNP

Como utilizar transistor PNP e dimensionar o circuito

O primeiro passo para aplicarmos um transistor PNP em um circuito é dimensionar a corrente que flui entre os terminais Coletor e Emissor do transistor, para isso precisamos conhecer qual é a carga ligada ao terminal E.

Para o exemplo a seguir vamos alimentar um pequeno relé de Tensão de 5V e bobina de resistência ôhmica de 150Ω, sendo assim podemos dimensionar a corrente demandada pela carga através da lei de ôhms

Modelo matemático para cálculo da corrente IC corrente no coletor

Encontramos uma corrente mínima para alimentação do relé de 33,33mA, é sempre aconselhável consultar o manual do fabricante para verificar qual é a corrente mínima, sugerida pelo fabricante para que o mesmo possa atracar os contatos e acionar a carga.

Consultando os dados do fabricante do relé, percebemos que o mesmo é capaz de acionar uma carga com corrente mínima de 100mA, desta forma precisamos dimensionar o circuito para atender este requisito

O segundo passo é dimensionar o resistor da base do transistor, esse resistor é responsável por regular a corrente na base de forma a permitir a corrente exata, na base, ela é responsável por controlar o ganho na saída do transistor de forma a permitir o fluxo de corrente correto entre coletor e emissor.

Para o circuito exemplificado dimensionamos o transistor através dos dados do fabricante, escolhemos um transistor de ganho de 120, ou seja, β 120. Para calcular a corrente necessária na base do transistor devemos utilizar da seguinte equação:

Modelo matemático para cálculo da corrente em IB

O terceiro passo é calcular a tensão no resistor da Base, desta forma poderemos dimensionar o mesmo. Para calcularmos o Rb (Resistor de base) precisamos descobrir primeiro a tensão desse resistor (VRb).

A tensão do VRb é calculada utilizando o modelo matemático abaixo, para o valor de VBE considere os dados do fabricante do transistor:

Cálculo da Tensão no resistor regulador da base

Com os dados obtidos podemos realizar o cálculo para dimensionar o resistor, ele será responsável em regular a corrente na base do transistor. Logo, o Resistor da Base do Transistor (Rb) é calculado seguindo a equação:

Dimensionamento do resistor da base do transistor

Para o circuito iremos adotar um resistor de 10KΩ devido aos valores comerciais disponíveis, a alteração não irá prejudicar nosso circuito, mas sim possibilita a polarização do transistor mesmo com oscilações de tensão na fonte.

Depois de realizar todos os cálculos para dimensionamento do circuito devemos atentar para a potência máxima no terminal IC, a potência não deve exceder a capacidade máxima de potência do transistor. Agora por fim podemos realizar a instalação dos componentes e interligar o circuito, observe o circuito abaixo conforme dimensionamos:

Diagrama elétrico do circuito do transistor PNP

Realizamos a instalação de uma chave em serie com o resistor da Base para controlarmos o circuito, quando a chave estiver aberta não existirá corrente fluindo entre os terminais de C e E. Ao dimensionarmos o circuito garantimos que o transistor será polarizado mesmo ocorrendo variações da tensão na base, podemos assim garantir que exista corrente necessária na resistência do relé.

Podemos observar que os transistores são importantes e o seu dimensionamento é essencial para o bom funcionamento do circuito disponibilizamos um vídeo que trata de circuitos elétricos mais simples que podem ajudar a esclarecer o circuito aqui dimensionado:

Finalizamos aqui este artigo e esperamos ter ajudado a tirar todas as dúvidas sobre os transistores! Se ainda tiver restado alguma dúvida ou curiosidade sobre este assunto, deixe nos comentários que iremos responder.

Sobre o autor

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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