Cómo utilizar transistores

Cómo utilizar transistores

Si ha entendido correctamente cómo usar transistores en circuitos, es posible que ya haya conquistado la mitad de la electrónica y sus principios. En este post hacemos un esfuerzo en esta dirección.

Introducción

Los transistores son dispositivos semiconductores de 3 terminales que pueden conducir una potencia relativamente alta a través de sus dos terminales, en respuesta a una entrada de potencia significativamente baja en el tercer terminal.

Los transistores son básicamente de dos tipos: Transistor de unión bipolar (BJT) y transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico ( MOSFET )



Para un BJT, los 3 terminales se designan como base, emisor, colector. Una señal de baja potencia a través del terminal base / emisor permite que el transistor cambie una carga de potencia comparativamente alta a través de su terminal colector.

Para los MOSFET, estos se designan como Puerta, Fuente, Drenaje. Una señal de baja potencia a través de la terminal Gate / Source permite que el transistor cambie una carga de potencia comparativamente alta a través de su terminal de colector.

En aras de la simplicidad, discutiremos los BJT aquí, ya que sus características son menos complejas en comparación con los MOSFET.

Los transistores (BJT) son los componentes básicos de todos dispositivos semiconductores encontrado hoy. Si no hubiera transistores, no habría circuitos integrados ni ningún otro componente semiconductor. Incluso los circuitos integrados están formados por miles de transistores muy unidos que constituyen las características del chip en particular.

Los nuevos aficionados a la electrónica suelen tener dificultades para manejar estos útiles componentes y configurarlos como circuitos para una aplicación prevista.

Aquí estudiaremos las funciones y la forma de manejar e implementar transistores bipolares en circuitos prácticos.

Cómo usar transistores como un interruptor

Transistores bipolares son generalmente un componente electrónico activo de tres conductores que fundamentalmente funcionan como un interruptor para encender o apagar la energía a una carga externa o una etapa electrónica asociada del circuito.

Un ejemplo clásico se puede ver a continuación, donde un transistor se conecta como un amplificador de emisor común :

Este es el método estándar de usar cualquier transistor como un interruptor para controlar una carga determinada. Puede ver cuando se aplica un pequeño voltaje externo a la base, el transistor se enciende y conduce una corriente más pesada a través de los terminales del emisor del colector, encendiendo una carga mayor.

El valor de la resistencia base se puede calcular mediante la fórmula:

Rb= (Suministro base Vb- Voltaje directo del emisor base) x hFE / corriente de carga

También recuerde que, la línea negativa o de tierra del voltaje externo debe estar conectada con la línea de tierra del transistor o el emisor, de lo contrario, el voltaje externo no tendrá ningún efecto en el transistor.

Uso de transistor como controlador de relé

Ya he explicado en una de mis publicaciones anteriores cómo hacer un circuito de controlador de transistor .

Básicamente, usa la misma configuración que se muestra arriba. Aquí está el circuito estándar para el mismo:

Si está confundido acerca del relé, puede consultar este artículo completo que explica todo sobre configuraciones de relés .

Uso de transistor para atenuar la luz

La siguiente configuración muestra cómo se puede usar un transistor como atenuador de luz usando un circuito seguidor emisor .

Puede ver como se varía la resistencia variable o el potenciómetro, la intensidad de la lámpara también varía. Lo llamamos emisor-seguidor , porque el voltaje en el emisor o en la bombilla sigue al voltaje en la base del transistor.

Para ser precisos, el voltaje del emisor estará solo 0,7 V por detrás del voltaje base. Por ejemplo, si el voltaje base es de 6 V, el emisor será de 6 - 0,7 = 5,3 V y así sucesivamente. La diferencia de 0,7 V se debe a la clasificación mínima de caída de voltaje directo del transistor a través del emisor base.

Aquí, la resistencia del potenciómetro junto con la resistencia de 1 K forma una red divisoria resistiva en la base del transistor. A medida que se mueve el control deslizante del potenciómetro, el voltaje en la base del transistor cambia, y esto altera correspondientemente el voltaje del emisor a través de la lámpara, y la intensidad de la lámpara cambia en consecuencia.

Usando transistor como sensor

De las discusiones anteriores, es posible que haya observado que el transistor está haciendo algo crucial en todas las aplicaciones. Básicamente, está amplificando el voltaje en su base al permitir que se cambie una gran corriente a través de su colector emisor.

Esta característica de amplificación también se aprovecha cuando se utiliza un transistor como sensor. El siguiente ejemplo muestra cómo se puede usar para detectar la diferencia en la luz ambiental y encender / apagar un relé en consecuencia.

Aquí también el LDR y los 300 ohmios / 5 k Preestablecido forma un divisor de potencial en la base del transistor.

En realidad, los 300 ohmios no son necesarios. Se incluye para garantizar que la base del transistor nunca esté completamente conectada a tierra y, por lo tanto, nunca se desactive o apague por completo. También asegura que la corriente a través del LDR nunca pueda exceder un cierto límite mínimo, sin importar cuán brillante sea la intensidad de la luz en el LDR.

Cuando está oscuro, el LDR tiene una alta resistencia que es muchas veces más alta que el valor combinado de 300 ohmios y 5 K.

Debido a esto, la base del transistor recibe más voltaje del lado de tierra (negativo) que el voltaje positivo, y su conducción de colector / emisor permanece apagada.

Sin embargo, cuando cae suficiente luz sobre el LDR, su resistencia cae a un valor de unos pocos kiloohmios.

Esto permite que el voltaje base del transistor suba muy por encima de la marca de 0,7 V. El transistor ahora se polariza y enciende la carga del colector, que es el relé.

Como puede ver, en esta aplicación también los transistores están básicamente amplificando la pequeña tensión de base de modo que se pueda encender una carga mayor en su colector.

El LDR se puede reemplazar con otros sensores como un termistor para la detección de calor, un sensor de agua para detección de agua, un fotodiodo para detección de haz de infrarrojos, etc.

Una pregunta para ti: ¿Qué sucede si la posición del LDR y el preset 300/5 K se intercambian entre sí?

Paquetes de transistores

Los transistores normalmente se reconocen por su paquete externo en el que se puede incrustar el dispositivo particular. Los tipos de paquetes más comunes en los que se incluyen estos útiles dispositivos son el T0-92, TO-126, TO-220 y TO-3. Intentaremos comprender todas estas especificaciones de los transistores y también aprenderemos a usarlas en circuitos prácticos.

Comprensión de los transistores TO-92 de pequeña señal:

Los transistores como BC547, BC557, BC546, BC548, BC549, etc. todos entran en esta categoría.

Estos son los más elementales del grupo y se utilizan para aplicaciones que involucran bajas tensiones y corrientes. Curiosamente, esta categoría de transistores se usa de manera más extensa y universal en circuitos electrónicos debido a sus parámetros versátiles.

Símbolo BJT del transistor NPN

Normalmente, estos dispositivos están diseñados para manejar voltajes entre 30 y 60 voltios a través de su colector y emisor.

El voltaje base no es más de 6, pero se pueden activar fácilmente con un nivel de voltaje tan bajo como 0,7 voltios en su base. Sin embargo, la corriente debe limitarse a 3 mA aproximadamente.

Los tres cables de un transistor TO-92 se pueden identificar de la siguiente manera:

Manteniendo el lado impreso hacia nosotros, el cable del lado derecho es el emisor, el del centro es la base y la pata del lado izquierdo es el colector del dispositivo.


ACTUALIZAR: ¿Quieres saber cómo usar transistores con Arduino? Léelo aquí


Cómo configurar un transistor TO-92 en diseños prácticos

Los transistores son principalmente de dos tipos, un tipo NPN y un tipo PNP, ambos son complementarios entre sí. Básicamente, ambos se comportan de la misma manera pero con referencias y direcciones opuestas.

Por ejemplo, un dispositivo NPN requerirá un disparo positivo con respecto al suelo, mientras que un dispositivo PNP requerirá un disparo negativo con referencia a una línea de suministro positiva para implementar los resultados especificados.

Los tres cables del transistor explicados anteriormente deben asignarse con entradas y salidas específicas para que funcione para una aplicación particular que obviamente es para cambiar un parámetro.

Los cables deben asignarse con los siguientes parámetros de entrada y salida:

los emisor de cualquier transistor es el pinout de referencia del dispositivo , lo que significa que debe asignarse la referencia de suministro común especificada para que los dos cables restantes puedan operar con referencia a ella.

Un transistor NPN siempre necesitará un suministro negativo como referencia, conectado a su cable emisor para un funcionamiento adecuado, mientras que para un PNP, será la línea de suministro positivo para su emisor.

El colector es el cable portador de carga de un transistor y la carga que debe conmutarse se introduce en el colector de un transistor (ver figura).

Detalles del cableado del transistor NPN, PNP

los base de un transistor es el terminal de disparo que debe aplicarse con un nivel de voltaje pequeño para que la corriente a través de la carga pueda pasar, a través de la línea del emisor, completando el circuito y operando la carga.

La eliminación del suministro del disparador a la base apaga inmediatamente la carga o simplemente la corriente a través del colector y los terminales del emisor.

Comprensión de los transistores de potencia TO-126, TO-220:

Estos son transistores de potencia de tipo medio que se utilizan para aplicaciones que requieren la conmutación de cargas potentes relativamente potentes, transformadores, lámparas, etc. y para controlar dispositivos TO-3, los ejemplos típicos son BD139, BD140, BD135, etc.

Diagrama de distribución de pines BD139 y TIP32

Identificación de pines BJT

los los pines están identificados en la siguiente manera:

Sosteniendo el dispositivo con su superficie impresa hacia usted, el cable del lado derecho es el emisor, el cable del centro es el colector y el cable del lado izquierdo es la base.

El funcionamiento y el principio de activación es exactamente similar a lo explicado en la sección anterior.

El dispositivo funciona con cargas de 100 mA a 2 amperios entre su colector y emisor.

El disparador base puede estar entre 1 y 5 voltios con corrientes que no excedan los 50 mA dependiendo de la potencia de las cargas que se conmutarán.

Comprensión de los transistores de potencia TO-3:

Estos se pueden ver en paquetes metálicos como se muestra en la figura. Los ejemplos comunes de transistores de potencia TO-3 son 2N3055, AD149, BU205, etc.

Colector del emisor de la base de los detalles de las patillas del TO3 2N3055

Los cables de un paquete TO-3 se pueden identificar de la siguiente manera:

Sosteniendo el lado del cable del dispositivo hacia usted de manera que la parte metálica al lado de los cables que tienen un área más grande se sostenga hacia arriba (vea la figura), el cable del lado derecho es la base, el cable del lado izquierdo es el emisor mientras que el cuerpo metálico del dispositivo forma el recolector del paquete.

La función y el principio operativo son casi los mismos que se explican para el transistor de señal pequeña, sin embargo, las especificaciones de potencia aumentan proporcionalmente como se indica a continuación:

El voltaje del colector-emisor puede estar entre 30 y 400 voltios y la corriente entre 10 y 30 amperios.

El disparador base debe estar de manera óptima alrededor de 5 voltios, con niveles de corriente de 10 a 50 mA dependiendo de la magnitud de la carga que se disparará. La corriente de activación de la base es directamente proporcional a la corriente de carga.

¿Tiene preguntas más específicas? Por favor pregúntales a través de tus comentarios, estoy aquí para resolverlos todos por ti.




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