Relação de Correntes no BJT: Por Que $I_E = I_B + I_C$ (Não Igualdade)
Um ponto comum de confusão para estudantes de eletrônica é a relação entre as três correntes terminais de um Transistor de Junção Bipolar (BJT). A afirmação "Corrente do emissor igual a corrente da base igual a corrente do coletor" é **incorreta**. A relação correta é regida pela **Lei das Correntes de Kirchhoff (KCL)** aplicada aos três terminais do transistor:
$I_E = I_B + I_C$
Explicação Física
- Corrente do Emissor ($I_E$): Corrente total entrando no dispositivo (para NPN). Consiste em elétrons injetados do emissor fortemente dopado para a base.
- Corrente da Base ($I_B$): Uma **pequena** fração de $I_E$ (tipicamente 0,5% – 2%) representando lacunas injetadas da base para o emissor (recombinação) e lacunas perdidas para recombinação superficial. Esta é a "corrente de controle".
- Corrente do Coletor ($I_C$): A **grande maioria** de $I_E$ (98% – 99,5%). Elétrons difundem através da base fina e são varridos através da junção Base-Coletor polarizada reversamente pelo campo elétrico.
Parâmetros-Chave: $\alpha$ e $\beta$
- Ganho de Corrente Base Comum ($\alpha$): $\alpha = \frac{I_C}{I_E} \approx 0,98 \text{ a } 0,998$.
- Ganho de Corrente Emissor Comum ($\beta$ ou $h_{FE}$): $\beta = \frac{I_C}{I_B} = \frac{\alpha}{1-\alpha} \approx 50 \text{ a } 300+$.
Como $\alpha \approx 1$, $I_C \approx I_E$. Como $\beta \gg 1$, $I_C \gg I_B$. **$I_E$ é a soma; nunca é igual a $I_B$ ou $I_C$ individualmente.**
Exemplo Numérico
Assuma $\beta = 100$ e $I_B = 20 \mu A$.
- $I_C = \beta \times I_B = 100 \times 20 \mu A = 2,0 mA$.
- $I_E = I_B + I_C = 0,02 mA + 2,0 mA = 2,02 mA$.
- Verificação $\alpha = 2,0 / 2,02 \approx 0,99$.
Nota: $I_E$ (2,02 mA) $\neq$ $I_C$ (2,0 mA) $\neq$ $I_B$ (0,02 mA).
Por Que Isso Importa para Projeto de Circuitos
- Polarização: Resistor do emissor ($R_E$) cai tensão baseada em $I_E$, não $I_C$. $V_E = I_E R_E \approx I_C R_E$.
- Dissipação de Potência: $P_D \approx V_{CE} \times I_C$ (já que $I_C \approx I_E$). Potência da base ($V_{BE} \times I_B$) é desprezível.
- Espelhos/Fontes de Corrente: Dependem de correspondência $I_C \approx I_E$.
- Chaveamento: Drive de base deve suprir $I_B = I_{C(sat)} / \beta_{forçado}$.
Conclusão
O emissor é o terminal "fonte" que fornece a soma das outras duas. Lembrar $I_E = I_B + I_C$ (KCL) previne erros fundamentais em cálculos de polarização, estimativas de potência e modelagem de pequeno sinal ($g_m = I_C / V_T$, $r_\pi = \beta / g_m$).
