Noções básicas do transistor - Tutorial do transistor de potência BD139 e BD140: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Ei, tudo bem, pessoal! Akarsh aqui da CETech.

Hoje vamos obter algum conhecimento sobre a potência dos pequenos em tamanho, mas muito maiores em circuitos de transistores de trabalho.

Basicamente, vamos discutir alguns fundamentos relacionados aos transistores e, depois disso, examinaremos alguns conhecimentos úteis sobre um tipo específico de série de transistores conhecido como transistores de potência BD139 e BD140.

E no final, também discutiremos algumas especificações técnicas. Eu espero que você esteja animado. Então vamos começar.

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Etapa 2: O que é um transistor

Um transistor é o bloco básico de construção de todos os circuitos eletrônicos usados atualmente. Todo e qualquer aparelho presente ao nosso redor contém transistores. Podemos dizer que a eletrônica analógica está incompleta sem um transistor.

É um dispositivo semicondutor de três terminais usado para amplificar ou alternar sinais eletrônicos e energia elétrica. É composto de material semicondutor geralmente com pelo menos três terminais para conexão a um circuito externo. Uma tensão ou corrente aplicada a um par de terminais do transistor controla a corrente por meio de outro par de terminais. Como a potência controlada (de saída) pode ser maior do que a potência de controle (entrada), um transistor pode amplificar um sinal. Hoje, alguns transistores são embalados individualmente, mas muitos mais são encontrados embutidos em circuitos integrados.

A maioria dos transistores é feita de silício muito puro e alguns de germânio, mas alguns outros materiais semicondutores às vezes são usados. Um transistor pode ter apenas um tipo de portador de carga, em um transistor de efeito de campo, ou pode ter dois tipos de portadores de carga em dispositivos de transistor de junção bipolar.

Os transistores são compostos de três partes: uma base, um coletor e um emissor. A base é o dispositivo controlador do portão para o fornecimento elétrico maior. O coletor coleta os portadores de carga e o emissor é a saída para esses portadores.

Etapa 3: Classificação de Transistores

Os transistores são de dois tipos: -

1) Transistores de junção bipolar: Um transistor de junção bipolar (BJT) é um tipo de transistor que usa elétrons e lacunas como portadores de carga. Um transistor bipolar permite que uma pequena corrente injetada em um de seus terminais controle uma corrente muito maior fluindo entre dois outros terminais, tornando o dispositivo capaz de amplificação ou chaveamento. Os BJTs são de dois tipos conhecidos como transistores NPN e PNP. Nos transistores NPN, os elétrons são os principais portadores de carga. Ele consiste em duas camadas do tipo n separadas por uma camada do tipo p. Por outro lado, os transistores PNP usam Holes como seus portadores de carga majoritários e consiste em duas camadas do tipo p separadas por uma camada do tipo n.

2) Transistores de efeito de campo: transistores de efeito de campo, são transistores unipolares e usam apenas um tipo de portador de carga. Os transistores FET têm três terminais: porta (G), Dreno (D) e Fonte (S). Os transistores FET são classificados em transistores de efeito de campo de junção (JFET) e FET de porta isolada (IG-FET) ou transistores MOSFET. Para as conexões no circuito, consideramos também o quarto terminal denominado base ou substrato. Os transistores FET têm controle sobre o tamanho e a forma de um canal entre a fonte e o dreno, criado por uma tensão aplicada. Os transistores FET têm alto ganho de corrente do que os transistores BJT.

Etapa 4: Par de transistor de potência BD139 / 140

Os transistores estão disponíveis em vários tipos de pacotes, como a série 2N ou a série MMBT de montagem em superfície; todos eles têm suas vantagens e aplicações específicas. Destes, existe um outro tipo de série de transistores, a série BD, que é uma série de transistores de potência. Os transistores desta série são geralmente projetados para gerar energia extra e, portanto, são um pouco maiores do que outros transistores.

Os transistores BD 139 são transistores NPN e os transistores BD140 são transistores PNP. Semelhante a outros transistores, eles também possuem 3 pinos e sua configuração de pinos é mostrada na imagem acima.

Vantagens dos transistores de potência: -

1) É muito fácil ligar e desligar o transistor de potência.

2) O transistor de potência pode transportar grandes correntes no estado LIGADO e bloquear tensões muito altas no estado DESLIGADO.

3) O transistor de potência pode ser operado em frequências de chaveamento na faixa de 10 a 15 kHz.

4) As quedas de tensão no estado LIGADO no transistor de potência são baixas. Pode ser usado para controlar a potência entregue à carga, em inversores e choppers.

Desvantagens dos transistores de potência: -

1) O transistor de potência não pode operar satisfatoriamente acima da frequência de chaveamento de 15 kHz.

2) Pode ser danificado devido à fuga térmica ou segunda avaria.

3) Possui uma capacidade de bloqueio reverso muito baixa.

Etapa 5: Especificações técnicas de BD139 / 140

As especificações técnicas dos transistores BD139 são:

1) Tipo de transistor: NPN

2) Corrente máxima do coletor (IC): 1,5A

3) Tensão máxima do coletor-emissor (VCE): 80V

4) Tensão máxima da base do coletor (VCB): 80V

5) Tensão Base Máxima do Emissor (VEBO): 5V

6) Dissipação máxima do coletor (Pc): 12,5 Watt

7) Frequência máxima de transição (fT): 190 MHz

8) Ganho de corrente CC mínimo e máximo (hFE): 25 - 250

9) A temperatura máxima de armazenamento e operação deve ser: -55 a +150 centígrados

As especificações técnicas do transistor BD140 são:

1) Tipo de transistor: PNP

2) Corrente máxima do coletor (IC): -1,5A

3) Tensão máxima do coletor-emissor (VCE): –80V

4) Tensão máxima da base do coletor (VCB): –80V

5) Tensão Base Máxima do Emissor (VEBO): –5V

6) Dissipação máxima do coletor (Pc): 12,5 Watt

7) Frequência máxima de transição (fT): 190 MHz

8) Ganho de corrente CC mínimo e máximo (hFE): 25 - 250

9) A temperatura máxima de armazenamento e operação deve ser: -55 a +150 centígrados

Se você deseja obter algum conhecimento extra sobre os transistores BD139 / 140, consulte a ficha técnica aqui.

Etapa 6: Aplicações de Transistores

Os transistores são usados para muitas operações, mas as duas operações para as quais os transistores são usados com mais frequência são comutação e amplificação:

1) Transistor como amplificador:

Um transistor atua como um amplificador, aumentando a força de um sinal fraco. A tensão de polarização DC aplicada à junção de base do emissor faz com que ela permaneça na condição de polarização direta. Essa polarização direta é mantida independentemente da polaridade do sinal. A baixa resistência no circuito de entrada permite que qualquer pequena mudança no sinal de entrada resulte em uma mudança apreciável na saída. A corrente do emissor causada pelo sinal de entrada contribui com a corrente do coletor, que então flui através do resistor de carga RL, resultando em uma grande queda de tensão nele. Assim, uma pequena tensão de entrada resulta em uma grande tensão de saída, o que mostra que o transistor funciona como um amplificador.

2) Transistor como uma chave:

Os interruptores do transistor podem ser usados para comutar e controlar lâmpadas, relés ou até motores. Ao usar o transistor bipolar como uma chave, eles devem estar "totalmente DESLIGADOS" ou "totalmente LIGADOS". Os transistores que estão totalmente "LIGADOS" estão em sua região de saturação. Os transistores que estão totalmente “desligados” estão na região de corte. Ao usar o transistor como uma chave, uma pequena corrente de base controla uma corrente de carga do coletor muito maior. Ao usar transistores para comutar cargas indutivas, como relés e solenóides, um “Diodo volante” é usado. Quando grandes correntes ou tensões precisam ser controladas, os transistores Darlington podem ser usados.

Etapa 7: Circuito BD139 e BD140 H-Bridge

Portanto, agora após tanto da parte teórica, estaremos discutindo uma aplicação dos pacotes de transistores BD139 e BD140. Esta aplicação é o circuito H-Bridge que é usado em circuitos de driver de motor. Quando precisamos operar motores DC, é necessário que uma grande quantidade de energia seja entregue aos motores que não pode ser preenchida pelo microcontrolador sozinho, então precisamos conectar um circuito de transistor entre o controlador e o motor que funciona como um amplificador e ajuda a operar o motor sem problemas. O diagrama de circuito para esta aplicação é mostrado na imagem acima. Com este circuito em ponte H, energia suficiente é fornecida para operar dois motores CC sem problemas e, com isso, também podemos controlar a direção de rotação dos motores. Uma coisa que precisamos ter em mente ao usar o BD139 / 140 ou qualquer outro transistor de potência é que os transistores de potência geram uma grande quantidade de energia que também é gerada na forma de calor, para evitar um problema de superaquecimento, precisamos adicionar um dissipador de calor a esses transistores para os quais já existe um orifício no transistor.

Embora a melhor escolha para transistores de potência seja BD139 e BD140, se eles não estiverem disponíveis, você também pode escolher BD135 e BD136, que são transistores NPN e PNP, respectivamente, mas deve-se dar preferência ao par BD139 / 140. Então é isso, pelo tutorial, espero que tenha sido útil para você.