Elementos eletrônicos

O componente central da maioria dos amplificadores é o transistor. Os elementos principais dentro de um transistor são os materiais semicondutores, com diferentes capacidades de conduzir a corrente elétrica. Um semicondutor é normalmente feito de um condutor pobre, tal como o silício, que possui impurezas (átomos de outro material) acrescentadas a ele. O processo de adicionar impurezas é chamado dopagem.

No silício puro, todos os átomos se ligam perfeitamente entre si, sem deixar elétrons livres para conduzir corrente elétrica. No silício dopado, átomos adicionais alteram o equilíbrio, tanto por acrescentar átomos livres como por criar lacunas por onde os elétrons podem passar. A cargas elétricas movem-se de lacuna em lacuna, assim, qualquer um desses acréscimos tornará o material mais condutivo (veja Como funcionam os semicondutores para uma explicação completa).

Semicondutores tipo N caracterizam-se pelos seus elétrons adicionais (que têm carga negativa) e os do tipo P têm uma abundância de lacunas (que têm carga positiva).

Vamos examinar um amplificador construído com base em um transistor bipolar de junção básico. Este tipo de transistor consiste em três camadas de semicondutores - neste caso, um semicondutor tipo P prensado entre dois semicondutores tipo N. Esta estrutura é melhor representada como uma barra, conforme mostrado no diagrama abaixo (a verdadeira estrutura de um transistor moderno é um pouco diferente).

Transistor bipolar padrão

A primeira camada tipo N é chamada de emissor, a camada tipo P é chamada base e a segunda camada tipo N é denominada coletor. O circuito de saída (o circuito que aciona o alto-falante) é ligado aos terminais coletor e emissor de um transístor. O circuito de entrada é conectado ao emissor e à base.

Os elétrons livres nas camadas tipo N preenchem as lacunas na camada tipo P. Há muito mais elétrons livres do que lacunas, então elas são preenchidas rapidamente. Isto cria as zonas de depleção nos limites entre o material tipo N e o material tipo P. Na zona de depleção, o material semicondutor retorna ao seu estado isolante original (todas as lacunas estão preenchidas, não havendo elétrons livres ou espaços para eles, e a carga não pode fluir). Quando as zonas de depleção são espessas, pouca carga pode se mover do emissor para o coletor, mesmo que ainda haja forte voltagem entre os dois terminais.

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