Um dos problemas que mais aflige o montador e o reparador de aparelhos eletrônicos é a substituição de transistores. Como encontrar um "equivalente" ou um "substituto" para uma determinada aplicação? Até que ponto um transistor é exatamente igual a outro, mesmo tendo outra designação e sendo de outro fabricante? Neste artigo veremos quais são os procedimentos que o leitor deve seguir para substituir um transistor, sem problemas.
A palavra "equivalente" para transistores nem sempre é usada da forma exata. Não podemos dizer que dois transistores de tipos diferentes, ou mesmo de fabricantes diferentes sejam equivalentes, mesmo que suas características sejam muito próximas.
Na verdade, mesmo quando são de um determinado tipo, os transistores tem pequenas diferenças entre si que os tornam diferentes, fazendo com que eles deixem de ser equivalentes.
Num lote de BC548, por exemplo, podemos encontrar unidades cujos ganhos vão desde 125 até 500.
Estes mesmos transistores terão ainda freqüências de corte, ligeiramente diferentes e outras características que impedem que encontramos duas unidades que sejam exatamente iguais e portanto possam ser consideradas equivalentes.
Como fazer então se vamos projetar um circuito, ou ainda se devemos reparar um circuito usando um transistor que não seja o original indicado por um diagrama ou por um fabricante?
Existem à venda os denominados guias de equivalências de transistores onde ao lado de um determinado tipo de componente, aparecem dezenas de outros que segundo estes livros são "equivalentes" (figura 1).
Na verdade, não podemos usar o termo equivalente com precisão neste caso. Muito melhor seria dizer que, dentro de certas aplicações, os transistores indicados nestes manuais podem substituir os originais, sem muitos problemas.
As características dos transistores "substitutos" podem ser consideradas próximas as do original o bastante para que a substituição seja possível.
Por exemplo, num rádio AM, um transistor BF494 pode substituir numa etapa osciladora um BF495 sem muitos problemas, mas isso não ocorre numa aplicação mais crítica onde o transistor original opera em algum limite de suas características, não atingido pelo denominado substituto (figura 2).
Em outras palavras, um transistor considerado equivalente ou substituto numa aplicação, pode não ser em outra.
Que características devemos observar num se queremos fazer sua substituição?
Existem algumas características dos transistores que podem ser consideradas básicas para a escolha de um substituto. Alguns manuais de substituição mais bem elaborados vão além da indicação de um substituto, fornecendo as características do original e do substituto, para que o usuário possa compará-las e decidir se na aplicação que tem em mente ou dois realmente são equivalentes.
Damos a seguir alguns critérios que permitem ao leitor escolher um transistor equivalente para uma determinada aplicação.
TIPO
Os transistores são classificados em grupos conforme sua utilização mais comum. Esta utilização determina as características que são comuns a todos os elementos do grupo, como por exemplo a velocidade de operação, o tipo de estrutura interna, etc.
Temos então os seguintes grupos de transistores quanto ao uso:
a) Uso geral - estes são transistores de pequena potência para aplicações em baixas e médias freqüências, normalmente encontrados em circuitos de áudio, de muito baixas freqüências, fontes, etc. São transistores cujas correntes de coletor vão até uns 500 mA e os ganhos ficam na faixa de 50 a 500 e até um pouco mais.
b) RF (rádio freqüência) - são transistores de pequena potência destinados a operação com sinais de altas freqüências até algumas centenas de megahertz. Encontramos estes transistores nos rádios, transmissores, osciladores, etc. Suas correntes de coletor vão tipicamente até 200 mA. Uma estrutura diferente na construção destes transistores reduz suas capacitâncias internas permitindo a operação em freqüências elevadas (figura 3).
c) Comutação - são transistores capazes de comutar em velocidades muito altas usados em circuitos lógicos e até mesmo circuitos de RF. Operam com sinais de pequena intensidade e têm corrente de coletor até uns 800 mA.
d) Potência de áudio - são transistores destinados a operar com correntes intensas e sinais de baixas freqüências. Geralmente são encontrados em saídas de amplificadores, inversores e fontes de alimentação. Seus invólucros permitem a montagem em radiadores de calor (figura 4).
e) Transistores de alta tensão - são transistores que se destinam a comutação sendo encontrados em televisores analógicos (com TRC) e outros aparelhos semelhantes (monitores de vídeo, fontes chaveadas, etc.). O que caracteriza estes transistores é a elevada tensão que podem suportar entre coletor e emissor, indo de 100 a 800 volts tipicamente.
f) Transistores de potência de RF - são transistores destinados a saídas de transmissores, normalmente de características bem específicas conforme a potência e faixa de onda que devem operar. São encontrados invólucros, às vezes especiais, que possibilitam a montagem em radiador de calor e oferecem o mínimo de indutâncias parasitas (figura 5).
Na troca dos transistores numa função devemos sempre optar por um substituto de mesma função. É claro que existem exceções. Num projetinho de pequena potência num transmissor de AM, a troca de um transistor de RF como o BF494 por um de uso geral como o BC548 pode dar resultados satisfatórios se bem que não seja um procedimento considerado normal.
Além da classificação dos transistores por tipo, temos de levar em conta a polaridade e material.
POLARIDADE
Depois de determinado o tipo de transistor que queremos substituir devemos conhecer a sua polaridade. Os transistores podem ser NPN ou PNP conforme seja sua estrutura interna, e isso determina o sentido de circulação das correntes (figura 6).
Na substituição só podemos substituir um NPN por outro NPN. Em projetos a serem montados, podemos eventualmente substituir um N PN por um PNP desde que a polaridade da alimentação e de todos os demais componentes seja trocada, inclusive se houver, dos demais transistores.
Mas cuidado: nem sempre isso é possível, principalmente se levarmos em conta que um transistor PNP é mais lento que seu equivalente NPN que tenha as características próximas.
Atualmente os transistores são em sua grande maioria de silício. No entanto, podemos encontrar em aparelhos e projetos antigos transistores de germânio. Um tipo não pode ser substituído por outro na maioria das aplicações, dadas as diferenças importantes de características.
Uma delas que influi na polarização está no fato de que o transistor de germânio começa a conduzir com uma tensão de 0,2 V enquanto que o de silício com 0,6 V.
COMO SUBSTITUIR
Existem casos em que a simples observação da função do transistor num circuito nos permite encontrar um substituto comum sem muitos problemas. Por exemplo, transistores de uso geral NPN podem ser substituídos por um BC548. Transistores amplificadores de FI da maioria dos rádios AM podem ser substituídos pelo BF495.
No entanto, se a função for mais critica precisamos levar em conta as características e estas devem ser iguais ou melhores para o substituto, sendo classificadas na seguinte ordem:
a) Tensão máxima coletor/emissor (VCEO)
Esta especificação nos diz qual é a tensão máxima que um transistor pode suportar entre seu coletor e o emissor, quando a base está desligada. Para um transistor substituto, ela deve ser igual ou maior do que o substituído. E claro que as vezes temos margens de segurança muito grandes. Se temos um transistor com VCEO de 30 V num circuito alimentado por 12 V, não teremos problemas se o substituto for de 25 V, pois ainda assim a margem de segurança pode ser considerada boa.
É preciso tomar cuidado que em circuitos de corrente alternada a tensão a que o transistor fica submetido é o valor de pico, ou seja, aproximadamente 1,4 vezes o valor indicado como rms.
b) Corrente de coletor (IC)
Esta especificação indica qual é a máxima corrente que pode passar pelo transistor, entre seu emissor e o coletor. O transistor substituto deve ter uma corrente de coletor maior ou igual a do substituído.
Dependendo da aplicação, se o transistor operar com certa "folga" o substituto pode até ter uma corrente um pouco menor. Mais critica é esta corrente no caso dos transistores de potência, que já trabalham em condições de alta dissipação.
c) Ganho (hFE)
Normalmente num projeto o transistor usado opera sempre com um ganho que esteja abaixo da faixa indicada pelo fabricante a não ser em condições especiais, porque esta grandeza varia muito de componente para componente no mesmo grupo. Isso é necessário porque, se projetarmos um circuito que exija um transistor mm ganho 200, e usarmos um tipo que tenha uma faixa de 100 a 300, provavelmente só a metade dos aparelhos montados funcionará se a distribuição de ganhos for uniforme (figura 8). Projetando o circuito para ganho 100 teremos certeza de que todos do grupo de 100 a 300 funcionarão.
Por este motivo, na substituição de um transistor precisamos levar em conta o ganho mínimo de substituto que deve ser igual ou maior do que o ganho mínimo do substituído. Em alguns casos, se as faixas forem ligeiramente deslocadas, como mostra a figura 9, podemos fazer experiências no sentido de encontrar num lote de substitutos um que tenha um ganho que seja maior que o mínimo do substituído.
Um medidor de ganho de transistores consiste, pois num instrumento importante para a bancada do reparador.
Para os que não possuem este instrumento, a diferença do ganho pode ser melhor percebida quando a função do transistor é osciladora ou amplificadora de RF. No primeiro caso o circuito pode negar-se a oscilar, caso em que o técnico pode experimentar outra unidade mesmo que do mesmo tipo, esperando que um ganho maior proporcione o funcionamento normal. No segundo caso podemos ter uma perda de sensibilidade que nem sempre é percebida facilmente.
d) Freqüência de transição (fT)
Esta especificação é importante nos casos em que os transistores operam em circuitos de RF. Trata-se da freqüência máxima que 'o transistor pode amplificar.
Nos circuitos de RF é muito importante que o transistor substituto tenha uma freqüência de transição igual ou maior que o substituído. Se isso não ocorrer pode não haver amplificação no nível desejado ou mesmo pode não haver oscilação.
Nos casos em que o transistor original não tem esta especificação (desconhecida) pela sua função podemos fazer a escolha do substituto. Por exemplo, num transmissor ou num rádio, o substituto deve ter uma freqüência de transição pelo menos duas vezes maior em que deve haver a operação.
Veja, entretanto,, que muitos transistores de áudio possuem freqüências de transição elevadas o que nos leva a supor que podem ser usados em circuitos de altas freqüências sem muitos problemas.
De fato, isso ocorre, mas como ganho cai rapidamente à medida que nos aproximamos da freqüência de transição, podem ocorrer problemas de oscilação. Um BC548, mesmo tendo uma freqüência de transição de 200 MHz pode não oscilar em 100 MHz num transmissor de FM, por já estar com um ganho bastante baixo, se bem que acima de um (figura 10).
Transistores de potência de áudio podem ter freqüências de transição elevadas como os BD135 (200 MHZ), no entanto, já em 100 MHz seu ganho pode estar suficientemente baixo para que a potência obtida num amplificador não seja muito maior do que a entregue na entrada (figura 11).
CONCLUSÃO
Encontrar um substituto para um transistor não é encontrar um equivalente e a simples consulta aos chamados manuais nem sempre é a solução definitiva. E preciso critério para fazer estas substituições e isso leva à necessidade de se saber não só que transistor vamos substituir mas onde vamos substituir. Um transistor que pode ser um bom substituto numa função não o será para o mesmo substituído em outra função.
