Um dispositivo controlado por corrente é aquele em que a corrente de saída (ou condutância) é determinada principalmente por uma corrente de entrada, e não por uma tensão de entrada. Embora os MOSFETs dominem a eletrônica moderna como dispositivos controlados por tensão, os dispositivos controlados por corrente continuam essenciais para chaveamento de alta potência, amplificação de sinal e atuação eletromecânica.
1. Transistor de Junção Bipolar (BJT) – O Arquétipo
- Física: Injeção de portadores minoritários através da junção Base-Emissor polarizada diretamente. Corrente de coletor (IC) ∝ Corrente de base (IB).
- Relação de Controle: IC = β × IB (β = hFE, tipicamente 50–500).
- Modelos: NPN / PNP. Discretos (TO-92, TO-220, TO-247, SOT-23) e Integrados.
- Aplicações: Amplificadores lineares (áudio, RF), Fontes/espelhos de corrente, Chaves low-side/high-side, Circuitos log/antilog, Sensores de temperatura (VBE), Lógica ECL/TTL (histórico).
- Limitação Chave: Corrente de acionamento de base requerida continuamente (potência estática). Desligamento lento (tempo de armazenamento). Segunda ruptura (SOA).
2. Família Tiristor – Controle de Corrente com Travamento
Uma vez disparados por um pulso de corrente de gate, eles travam LIGADOS até que a corrente de anodo caia abaixo da Corrente de Manutenção (IH).
Retificador Controlado de Silício (SCR)
- 3 terminais (Anodo, Catodo, Gate). Unidirecional.
- Corrente de gate (IGT) dispara travamento regenerativo da estrutura PNPN interna.
- Aplicações: Controle de ângulo de fase (dimmers, aquecedores), Partida suave de motores, Proteção crowbar, Válvulas HVDC, Sistemas de ignição.
TRIAC (Triodo para CA)
- Equivalente bidirecional a SCR (dois SCRs anti-paralelos + gate comum).
- Disparo em 4 quadrantes (I+/III+, I-/III-). Sensibilidade de gate assimétrica.
- Aplicações: Chaveamento CA (iluminação, aquecedores, controle de velocidade motor universal), SSR.
GTO (Gate Turn-Off Thyristor) / IGCT
- Podem ser DESLIGADOS por pulso de corrente negativa no gate (alta magnitude).
- Alta potência (faixa MW): Tração, HVDC, Grandes Acionamentos. Substituídos por IGBT/IGBT-HV em novos projetos.
3. Atuadores Eletromecânicos – Corrente → Força/Movimento
Relés (Eletromagnéticos)
- Corrente da bobina (Ibobina) → Fluxo magnético (Φ) → Força mecânica → Fechamento de contatos.
- Controlados por corrente: Corrente de atração (Ipi), Corrente de liberação (Ido). Tensão aplicada apenas para gerar corrente na bobina.
- Aplicações: Isolamento, Chaveamento alta tensão/corrente, Circuitos de segurança, Automotivo, Telecom.
Solenoides (Linear / Rotativo)
- Corrente da bobina → Campo magnético → Movimento do êmbolo/armadura.
- Força ∝ (N·I)². Compromisso curso vs força.
- Aplicações: Válvulas (pneumáticas/hidráulicas), Fechaduras, Pinball, Injetores de combustível (corrente pico-manutenção), Relés (essencialmente solenoides).
Motores de Bobina Móvel (VCM) / Atuadores de Bobina Móvel
- Força = B × L × I (Lorentz). Linear, proporcional, sem histerese.
- Aplicações: Posicionamento de cabeçote HDD, Foco de lente (celular/câmera), Alto-falantes, Mesas de precisão.
4. Circuitos Analógicos Especializados
Espelhos de Corrente / Conveyors de Corrente
- Circuitos BJT ou MOS (diodo-conectado) forçando IOUT = IIN (escalado). Bloco fundamental de CIs Analógicos (polarização, cargas ativas, referências).
Circuitos Translineares (Célula Gilbert, Amplificadores Log, Multiplicadores)
- Exploram relação exponencial IC-VBE de BJTs em laços. Realizam multiplicação, divisão, RMS, log/antilog usando sinalização modo corrente. Alta velocidade, baixa tensão.
5. Medição e Sensores
- Transformadores de Corrente (TC): Corrente primária induz corrente secundária (Is = Ip / N). Isolamento, medição, proteção.
- Bobina de Rogowski: di/dt → Tensão → Integrador → Corrente. Flexível, sem saturação.
- Sensores de Efeito Hall (Malha Aberta/Fechada): Campo magnético (da corrente) → Tensão. Malha fechada realimenta corrente da bobina para anular fluxo → Corrente de saída ∝ Corrente primária. Larga banda, CC+CA.
- Shunt Resistor + Amplificador: Queda de tensão (V = I×R) medida. Não é "dispositivo controlado por corrente" per se, mas transdução corrente-para-tensão.
Comparação: Controle por Corrente vs. Controle por Tensão
| Aspecto | Controlado por Corrente (BJT, Tiristor, Relé) | Controlado por Tensão (MOSFET, JFET, IGBT, Tubo a Vácuo) |
|---|
| Sinal de Entrada | Corrente (Iin) | Tensão (VGS, VG) |
| Impedância de Entrada | Baixa (kΩ–Ω) | Muito Alta (GΩ–∞) |
| Potência de Entrada Estática | Sim (P = Iin×VBE) | Próximo de Zero (apenas vazamento) |
| Ganho-Largura de Banda | Alto (fT 100 MHz–10 GHz) | Alto (mas Cgs limita) |
| Ruído (Baixa Freq) | Ruído shot (2qIB) | Ruído 1/f (MOS) |
| Dureza à Radiação | Boa (BJT) | Ruim (armadilhas de óxido MOS) |
| Uso Típico | Alta potência, RF, Analógico de Precisão, Travamento | Lógica, Chaveamento, Entrada Alta-Z, Gestão de Potência |
Dispositivos controlados por corrente estão longe de ser obsoletos. Eles são a **escolha nativa da física** sempre que a fonte de sinal é uma corrente (fotodiodo, TC, sensor), onde a linearidade da transcondutância (gm) importa (BJT), ou onde a ação de travamento simplifica o controle de potência (Tiristores). Projetos modernos frequentemente hibridizam: Driver controlado por tensão (MOSFET/IGBT) acionando o gate de um dispositivo de potência controlado por corrente (GTO, IGCT) ou usando BJTs em estágios frontais analógicos de precisão.
