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Como usar transistores

Se você entendeu corretamente, como usar transistores em circuitos, talvez já tenha conquistado metade da eletrônica e seus princípios. Neste post fazemos um esforço nesse sentido.

Introdução

Transistores são dispositivos semicondutores de 3 terminais que são capazes de conduzir energia relativamente alta em seus dois terminais, em resposta a uma entrada de energia significativamente baixa no terceiro terminal.

Os transistores são basicamente de dois tipos: transistor de junção bipolar (BJT), e transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFET)

Para um BJT, os 3 terminais são designados como base, emissor, coletor. Um sinal de baixa potência através do terminal base/emissor permite que o transistor comute uma carga de potência comparativamente alta em seu terminal coletor.

Para MOSFETs, eles são designados como Gate, Source, Drain. Um sinal de baixa potência através do terminal Gate/Source permite que o transistor comute uma carga de potência comparativamente alta em seu terminal coletor.

Por uma questão de simplicidade, discutiremos aqui os BJTs, uma vez que suas características são menos complexas em comparação com os MOSFETs.

Transistores (BJTs) são os blocos de construção de todos os dispositivos semicondutores encontrados hoje. Se não houvesse transistores, não haveria nenhum CI ou qualquer outro componente semicondutor. Até mesmo os CIs são compostos de milhares de transistores estreitamente entrelaçados que constituem as características do chip em particular.

Os novos amadores eletrônicos geralmente acham difícil lidar com esses componentes úteis e configurá-los como circuitos para uma aplicação pretendida.

Aqui estudaremos as funções e a forma de manusear e implementar transistores bipolares em circuitos práticos.

Como usar transistores como um switch

Os transistores bipolares são geralmente um componente eletrônico ativo de três condutores que fundamentalmente funcionam como um interruptor para ligar ou desligar a energia para uma carga externa ou um estágio eletrônico associado do circuito.

Um exemplo clássico pode ser visto abaixo, onde um transistor é conectado como um amplificador emissor comum:

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Este é o método padrão de usar qualquer transistor como um interruptor para controlar uma determinada carga. Você pode ver quando uma pequena tensão externa é aplicada à base, o transistor liga e conduz uma corrente mais pesada através dos terminais do emissor do coletor, ligando uma carga maior.

O valor do resistor de base pode ser calculado usando a fórmula:

Rb = (Fornecimento de base Vb – Tensão Direta Base-Emissor) x hFE / Corrente de Carga

Lembre-se também que, o negativo ou a linha de aterramento da tensão externa deve ser conectado à linha de aterramento do transistor ou ao emissor, caso contrário, a tensão externa não afetará o transistor.

Usando transistor como um driver de relé

Eu já expliquei em um dos meus posts anteriores sobre como fazer um circuito de driver de transistor.

Basicamente, ele usa a mesma configuração mostrada acima. Aqui está o circuito padrão para o mesmo:

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Se você estiver confuso sobre o relé, consulte este artigo abrangente que explica tudo sobre as configurações do relé.

Usando transistor para dimmer de luz

A configuração a seguir mostra como um transistor pode ser usado como um dimmer de luz usando um circuito seguidor de emissor.

Você pode ver como o resistor variável ou o potenciômetro é variado, a intensidade da lâmpada também varia. Nós o chamamos de seguidor de emissor, porque a tensão no emissor ou através da lâmpada segue a tensão na base do transistor.

Para ser preciso, a tensão do emissor estará apenas 0,7 V atrás da tensão de base. Por exemplo, se a tensão de base for 6 V, o emissor será 6 – 0,7 = 5,3 V e assim por diante. A diferença de 0,7 V é devido à classificação mínima de queda de tensão direta do transistor através do emissor de base.

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Aqui, a resistência do potenciômetro junto com o resistor de 1 K forma uma rede divisora ​​resistiva na base do transistor. À medida que o controle deslizante do potenciômetro é movido, a tensão na base do transistor é alterada, e isso altera correspondentemente a tensão do emissor através da lâmpada, e a intensidade da lâmpada muda de acordo.

Usando transistor como um sensor

Das discussões acima, você pode ter observado que o transistor está fazendo uma coisa crucial em todas as aplicações. É basicamente amplificar a tensão em sua base, permitindo que uma grande corrente seja comutada através de seu emissor coletor.

Este recurso de amplificação também é explorado quando um transistor é usado como sensor. O exemplo a seguir mostra como ele pode ser usado para detectar a diferença na luz ambiente e ligar/desligar um relé de acordo.

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Aqui também o LDR e o preset de 300 ohm/5 k formam um divisor de potencial na base do transistor.

O 300 ohm não é realmente necessário. Ele está incluído para garantir que a base do transistor nunca seja totalmente aterrada e, portanto, nunca seja completamente desabilitada ou desligada. Também garante que a corrente através do LDR nunca exceda um certo limite mínimo, não importa quão brilhante seja a intensidade da luz no LDR.

Quando está escuro, o LDR tem uma alta resistência que é muitas vezes maior que o valor combinado de 300 ohm e o preset de 5 K.

Devido a isso, a base do transistor recebe mais tensão do lado terra (negativa) do que a tensão positiva, e sua condução coletor/emissor permanece desligada.

No entanto, quando luz suficiente incide sobre o LDR, sua resistência cai para alguns valores de quilo-ohms.

Isso permite que a tensão de base do transistor suba bem acima da marca de 0,7 V. O transistor agora fica polarizado e liga a carga do coletor, que é o relé.

Como você pode ver, nesta aplicação também os transistores estão basicamente amplificando a pequena tensão de base de modo que uma carga maior em seu coletor possa ser ligada.

O LDR pode ser substituído por outros sensores, como um termistor para detecção de calor, um sensor de água para detecção de água, um fotodiodo para detecção de feixe IR e assim por diante.

Pergunta para você: O que acontece se a posição do LDR e a predefinição de 300/5 K forem trocadas?

Pacotes de transistores

Os transistores são normalmente reconhecidos por seu pacote externo no qual o dispositivo específico pode ser incorporado. Os tipos mais comuns de embalagem em que esses dispositivos úteis são incluídos são o T0-92, TO-126, TO-220 e TO-3. Tentaremos entender todas essas especificações dos transistores e também aprender a usá-los em circuitos práticos.

Entendendo os transistores de pequeno sinal TO-92:

Transistores como BC547, BC557, BC546, BC548, BC549, etc, todos estão nesta categoria.

Estes são os mais elementares do grupo e são utilizados para aplicações que envolvem baixas tensões e correntes. Curiosamente, esta categoria de transistores é usada mais extensivamente e universalmente em circuitos eletrônicos devido aos seus parâmetros versáteis.

SÍMBOLO BJT DO TRANSISTOR NPN
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Normalmente, esses dispositivos são projetados para lidar com tensões entre 30 e 60 volts em seu coletor e emissor.

A tensão de base não é superior a 6, mas eles podem ser facilmente acionados com um nível de tensão tão baixo quanto 0,7 volts em sua base. No entanto, a corrente deve ser limitada a 3 mA aproximadamente.

Os três terminais de um transistor TO-92 podem ser identificados da seguinte maneira:

Mantendo o lado impresso voltado para nós, o fio do lado direito é o emissor, o do centro é a base e a perna do lado esquerdo é o coletor do aparelho.


ATUALIZAR: Quer saber como usar transistores com Arduino? Leia aqui


Como configurar um transistor TO-92 em projetos práticos

Os transistores são principalmente de dois tipos, um tipo NPN e um tipo PNP, ambos são complementares entre si. Basicamente, ambos se comportam da mesma maneira, mas em referências e direções opostas.

Por exemplo, um dispositivo NPN exigirá um disparo positivo em relação ao solo, enquanto um dispositivo PNP exigirá um disparo negativo com referência a uma linha de alimentação positiva para implementar os resultados especificados.

Os três terminais do transistor explicados acima precisam ser atribuídos com entradas e saídas especificadas para fazê-lo funcionar para uma aplicação específica que obviamente é para alternar um parâmetro.

As derivações precisam ser atribuídas com os seguintes parâmetros de entrada e saída:

O emissor de qualquer transistor é a pinagem de referência do dispositivoo que significa que precisa ser atribuída à referência de alimentação comum especificada para que os dois terminais restantes possam operar com referência a ela.

Um transistor NPN sempre precisará de uma fonte negativa como referência, conectada em seu terminal emissor para funcionamento adequado, enquanto que para um PNP, será a linha de alimentação positiva para seu emissor.

O coletor é o condutor de carga de um transistor e a carga que precisa ser comutada é introduzida no coletor de um transistor (veja a figura).

DETALHES DA FIAÇÃO DO TRANSISTOR NPN, PNP
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A base de um transistor é o terminal de disparo que deve ser aplicado com um pequeno nível de tensão para que a corrente através da carga possa passar, através da linha do emissor, completando o circuito e operando a carga.

A remoção da alimentação do gatilho para a base desliga imediatamente a carga ou simplesmente a corrente através dos terminais do coletor e do emissor.

Entendendo os transistores de potência TO-126, TO-220:

Estes são transistores de potência do tipo médio usados ​​para aplicações que requerem comutação de cargas relativamente poderosas, transformadores, lâmpadas, etc.

DIAGRAMA DE PINAGEM BD139 E TIP32
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Identificando pinagens BJT

A pinagem é identificada da seguinte maneira:

Segurando o dispositivo com a superfície impressa voltada para você, o fio do lado direito é o emissor, o fio do centro é o coletor e o fio do lado esquerdo é a base.

O funcionamento e o princípio de disparo é exatamente semelhante ao explicado na seção anterior.

O dispositivo é operado com cargas de 100 mA a 2 amperes em seu coletor para emissor.

O gatilho base pode ser de 1 a 5 volts com correntes não superiores a 50 mA, dependendo da potência das cargas a serem comutadas.

Entendendo os transistores de potência TO-3:

Estes podem ser vistos em embalagens metálicas como mostrado na figura. Os exemplos comuns de transistores de potência TO-3 são 2N3055, AD149, BU205, etc.

TO3 2N3055 DETALHES DE PINAGEM COLETOR DE EMISSOR DE BASE
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Os condutores de um pacote TO-3 podem ser identificados da seguinte forma:

Segurando o lado do cabo do dispositivo em sua direção de forma que a parte metálica ao lado dos cabos com área maior fique para cima (veja a figura), o cabo do lado direito é a base, o cabo do lado esquerdo é o emissor enquanto o corpo metálico do dispositivo forma o coletor do pacote.

A função e o princípio de operação são praticamente os mesmos explicados para o transistor de pequeno sinal, no entanto, as especificações de potência aumentam proporcionalmente, conforme indicado abaixo:

A tensão coletor-emissor pode estar em qualquer lugar entre 30 a 400 volts e corrente entre 10 a 30 Amps.

O disparo da base deve ser idealmente em torno de 5 volts, com níveis de corrente de 10 a 50 mA dependendo da magnitude da carga a ser acionada. A corrente de disparo da base é diretamente proporcional à corrente de carga.

Tem dúvidas mais específicas? Por favor, pergunte a eles através de seus comentários, estou aqui para resolvê-los todos para você.

Hashtags: #Como #usar #transistores
 

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