Conceptes bàsics del transistor - Tutorial del transistor de potència BD139 i BD140: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Ei, què passa, nois! Akarsh aquí des de CETech.

Avui coneixerem la potència de la petita mida però molt més gran en els circuits de transistors de treball.

Bàsicament, parlarem d’alguns conceptes bàsics relacionats amb els transistors i, després d’això, examinarem alguns coneixements útils sobre un tipus específic de sèries de transistors coneguts com transistors de potència BD139 i BD140.

I cap al final, també discutirem algunes especificacions tècniques. Espero que estigueu emocionats. Comencem doncs.

Pas 1: fabriqueu PCB per als vostres projectes

Heu de comprovar PCBWAY per demanar PCB en línia de manera econòmica.

Obteniu 10 PCB de bona qualitat fabricats i enviats a casa vostra de manera econòmica. També obtindreu un descompte en l’enviament de la primera comanda. Pengeu els fitxers Gerber a PCBWAY per fabricar-los amb una bona qualitat i un temps de resposta ràpid. Consulteu la seva funció de visor Gerber en línia. Amb punts de recompensa, podeu obtenir articles gratuïts a la seva botiga de regals.

Pas 2: què és un transistor

Un transistor és el bloc bàsic de tots els circuits electrònics que s’utilitzen actualment. Tots els aparells presents al nostre voltant contenen transistors. Podem dir que l’electrònica analògica és incompleta sense un transistor.

És un dispositiu semiconductor de tres terminals que s’utilitza per amplificar o canviar senyals electrònics i energia elèctrica. Està compost de material semiconductor normalment amb almenys tres terminals per a la connexió a un circuit extern. Un voltatge o corrent aplicat a un parell de terminals del transistor controla el corrent a través d’un altre parell de terminals. Com que la potència controlada (de sortida) pot ser superior a la potència de control (d’entrada), un transistor pot amplificar un senyal. Avui en dia, alguns transistors s’envasen individualment, però se’n troben molts més incrustats en circuits integrats.

La majoria dels transistors estan fets de silici molt pur, i alguns de germani, però de vegades s’utilitzen certs altres materials semiconductors. Un transistor pot tenir només un tipus de portador de càrrega, en un transistor d’efecte de camp, o pot tenir dos tipus de portadors de càrrega en dispositius de transistor de connexió bipolar.

Els transistors es componen de tres parts: una base, un col·lector i un emissor. La base és el dispositiu de control de porta per al subministrament elèctric més gran. El col·lector recull els portadors de càrrega i l’emissor és la sortida d’aquests portadors.

Pas 3: Classificació dels transistors

Els transistors són de dos tipus: -

1) Transistors de unió bipolar: un transistor de unió bipolar (BJT) és un tipus de transistor que utilitza tant electrons com forats com a portadors de càrrega. Un transistor bipolar permet a un petit corrent injectat en un dels seus terminals controlar un corrent molt més gran que flueix entre altres dos terminals, cosa que fa que el dispositiu sigui capaç d’amplificar-se o canviar-se. Els BJT són de dos tipus coneguts com a transistors NPN i PNP. Als transistors NPN, els electrons són els portadors de càrrega majoritaris. Consta de dues capes de tipus n separades per una capa de tipus p. D’altra banda, els transistors PNP utilitzen els forats com a portadors de càrrega majoritaris i consta de dues capes de tipus p separades per una capa de tipus n.

2) Transistors d'efecte de camp: els transistors d'efecte de camp, són transistors unipolars i només utilitzen un tipus de portador de càrrega. Els transistors FET tenen tres terminals: gate (G), Drain (D) i Source (S). Els transistors FET es classifiquen en transistors d’efecte de camp de connexió (JFET) i transistors FET (IG-FET) o MOSFET. Per a les connexions del circuit, també considerem el quart terminal anomenat base o substrat. Els transistors FET tenen control sobre la mida i la forma d’un canal entre la font i el drenatge que es crea mitjançant una tensió aplicada. Els transistors FET tenen un guany de corrent elevat que els transistors BJT.

Pas 4: Parell de transistors de potència BD139 / 140

Els transistors estan disponibles en diversos tipus de paquets, com ara la sèrie 2N o la sèrie MMBT de muntatge superficial, tots tenen els seus avantatges i aplicacions específiques. D’aquests, hi ha un altre tipus de sèrie de transistors, la sèrie BD, que és una sèrie de transistors de potència. Els transistors d'aquesta sèrie generalment estan dissenyats per generar energia addicional i, per tant, són una mica més grans que altres transistors.

Els transistors BD 139 són transistors NPN i els transistors BD140 són transistors PNP. Similar a altres transistors, també tenen 3 pins i la seva configuració de pins es mostra a la imatge superior.

Avantatges dels transistors de potència: -

1) És molt fàcil encendre i apagar el transistor de potència.

2) El transistor de potència pot transportar grans corrents en estat ON i bloquejar una tensió molt alta en estat OFF.

3) El transistor de potència pot funcionar a freqüències de commutació entre 10 i 15 kHz.

4) Les caigudes de tensió en estat ON en el transistor de potència són baixes. Es pot utilitzar per controlar la potència subministrada a la càrrega, en inversors i picadors.

Inconvenients dels transistors de potència: -

1) El transistor de potència no pot funcionar satisfactòriament per sobre de la freqüència de commutació de 15 kHz.

2) Es pot danyar per fugida tèrmica o per segona avaria.

3) Té una capacitat de bloqueig inversa molt baixa.

Pas 5: Especificacions tècniques de BD139 / 140

Les especificacions tècniques dels transistors BD139 són:

1) Tipus de transistor: NPN

2) Corrent màxim del col·lector (IC): 1,5A

3) Voltatge màxim del col·lector-emissor (VCE): 80V

4) Voltatge màxim del col·lector-base (VCB): 80V

5) Voltatge màxim emissor-base (VEBO): 5V

6) Dissipació màxima del col·lector (PC): 12,5 watts

7) Freqüència de transició màxima (fT): 190 MHz

8) Guany de corrent continu mínim i màxim (hFE): 25 - 250

9) La temperatura màxima d’emmagatzematge i funcionament ha de ser de -55 a +150 centígrads

Les especificacions tècniques del transistor BD140 són:

1) Tipus de transistor: PNP

2) Corrent màxim del col·lector (IC): -1,5A

3) Voltatge màxim del col·lector-emissor (VCE): –80V

4) Voltatge màxim del col·lector-base (VCB): –80V

5) Voltatge màxim emissor-base (VEBO): –5V

6) Dissipació màxima del col·lector (PC): 12,5 watts

7) Freqüència de transició màxima (fT): 190 MHz

8) Guany de corrent continu mínim i màxim (hFE): 25 - 250

9) La temperatura màxima d’emmagatzematge i funcionament ha de ser de -55 a +150 centígrads

Si voleu obtenir algun coneixement addicional sobre els transistors BD139 / 140, podeu consultar el seu full de dades des d’aquí.

Pas 6: Aplicacions dels transistors

Els transistors s’utilitzen per a moltes operacions, però les dues operacions per a les quals s’utilitzen més sovint els transistors són la commutació i l’amplificació:

1) Transistor com a amplificador:

Un transistor actua com a amplificador elevant la força d’un senyal feble. La tensió de polarització de CC aplicada a la unió emissor-base fa que es mantingui en condicions de polarització directa. Aquest biaix cap endavant es manté independentment de la polaritat del senyal. La baixa resistència del circuit d'entrada permet que qualsevol petit canvi en el senyal d'entrada doni lloc a un canvi apreciable en la sortida. El corrent emissor causat pel senyal d'entrada aporta el corrent del col·lector, que després flueix a través de la resistència de càrrega RL, donant lloc a una gran caiguda de tensió. Per tant, una petita tensió d'entrada resulta en una tensió de sortida gran, que demostra que el transistor funciona com un amplificador.

2) Transistor com a commutador:

Els interruptors de transistor es poden utilitzar per canviar i controlar làmpades, relés o fins i tot motors. Quan s’utilitza el transistor bipolar com a interruptor, han d’estar “completament apagats” o “completament engegats”. Es diu que els transistors que estan completament “ON” a la seva regió de saturació. Es diu que els transistors totalment “DESACTIVATS” es troben a la seva regió de tall. Quan s'utilitza el transistor com a commutador, un petit corrent de base controla un corrent de càrrega del col·lector molt més gran. Quan s’utilitzen transistors per canviar càrregues inductives com relés i solenoides, s’utilitza un “díode de volant”. Quan cal controlar grans corrents o tensions, es poden utilitzar transistors Darlington.

Pas 7: circuit de pont H BD139 i BD140

Així, doncs, després de gran part de la part teòrica, parlarem d’una aplicació dels paquets de transistors BD139 i BD140. Aquesta aplicació és el circuit H-Bridge que s’utilitza en circuits de controladors de motors. Quan necessitem fer funcionar motors de corrent continu, es requereix que es lliuri una gran quantitat de potència als motors que el microcontrolador no pot complir sol, de manera que hem de connectar un circuit de transistor entre el controlador i el motor que funciona com a amplificador. i ajuda a fer funcionar el motor sense problemes. El diagrama de circuits per a aquesta aplicació es mostra a la imatge superior. Amb aquest circuit de pont en H, es proporciona prou potència per fer funcionar sense problemes dos motors de corrent continu i, amb això, també podem controlar el sentit de rotació dels motors. Una cosa que hem de tenir en compte mentre s’utilitza BD139 / 140 o qualsevol altre transistor de potència és que els transistors de potència generen una gran quantitat d’energia que també es genera en forma de calor, de manera que per evitar un problema de sobreescalfament cal afegir un dissipador de calor. a aquests transistors per als quals ja es proporciona un forat al transistor.

Tot i que la millor opció per als transistors de potència és BD139 i BD140, si no estan disponibles, també podeu optar per BD135 i BD136, que són transistors NPN i PNP respectivament, però cal donar preferència al parell BD139 / 140. Per tant, esperem que el tutorial us hagi estat útil.