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Como funcionam os amplificadores | Como as coisas funcionam

O componente central da maioria dos amplificadores é o transistor. Os principais elementos de um transistor são semicondutores, materiais com capacidade variável de conduzir corrente elétrica. Normalmente, um semicondutor é feito de um condutor ruim, como silício, que teve impurezas (átomos de outro material) adicionado a ele. O processo de adição de impurezas é chamado doping.

No silício puro, todos os átomos de silício se ligam perfeitamente a seus vizinhos, não deixando elétrons livres para conduzir corrente elétrica. No silício dopado, átomos adicionais alteram o equilíbrio, seja adicionando elétrons livres ou criando buracos para onde os elétrons podem ir. A carga elétrica se move quando os elétrons se movem de um buraco para outro, então qualquer uma dessas adições tornará o material mais condutivo. (Veja Como funcionam os semicondutores para uma explicação completa.)

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Tipo N semicondutores são caracterizados por elétrons extras (que têm uma carga negativa). Tipo P os semicondutores possuem uma abundância de orifícios extras (que possuem uma carga positiva).

Vejamos um amplificador construído em torno de um transistor de junção bipolar. Este tipo de transistor consiste em três camadas semicondutoras – neste caso, um tipo p semicondutor imprensado entre dois tipo n semicondutores. Essa estrutura é melhor representada como uma barra, conforme mostrado no diagrama abaixo (o design real dos transistores modernos é um pouco diferente).

A primeira camada do tipo n é chamada de emissor, a camada do tipo p é chamada de base e a segunda camada tipo n é chamada de colecionador. o circuito de saída (o circuito que aciona o alto-falante) é conectado a eletrodos no emissor e coletor do transistor. O circuito de entrada se conecta ao emissor e à base.

Os elétrons livres nas camadas do tipo n naturalmente querem preencher os buracos na camada do tipo p. Existem muito mais elétrons livres do que buracos, então os buracos se enchem muito rapidamente. Isso cria zonas de esgotamento nos limites entre o material do tipo n e o material do tipo p. Em uma zona de depleção, o material semicondutor é devolvido ao seu original estado de isolamento – todos os buracos são preenchidos, então não há elétrons livres ou espaços vazios para elétrons e a carga não pode fluir. Quando as zonas de depleção são espessas, muito pouca carga pode se mover do emissor para o coletor, embora haja uma forte diferença de voltagem entre os dois eletrodos.

Na próxima seção, veremos o que pode ser feito para mudar essa situação.

reverent-aryabhata

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