neste tutorial Transistor, vamos aprender sobre o trabalho de um Transistor como um Switch. Comutação e amplificação são as duas áreas de aplicações de transístores e transístores como um comutador é a base para muitos circuitos digitais.
Destaque
Introdução
Como um dos mais significativos dispositivos semicondutores, transistores tem encontrado uso em enorme eletrônico de aplicações, tais como sistemas embarcados, circuitos digitais e sistemas de controle., Em ambos os domínios digitais e analógicos os transistores são extensivamente usados para diferentes aplicações como amplificação, operações lógicas, comutação e assim por diante.este artigo concentra-se principalmente e dá uma breve explicação da aplicação transistor como interruptor.
O Transístor de Junção Bipolar ou simplesmente BJT é uma camada de três, de três terminais e duas dispositivo semicondutor de junção. Quase em muitas das aplicações estes transistores são usados para duas funções básicas, tais como comutação e amplificação.,
o nome bipolar indica que dois tipos de portadores de carga estão envolvidos no trabalho de um BJT. Estes dois portadores de carga são buracos e elétrons onde buracos são portadores de carga positiva e elétrons são portadores de carga negativa.
o transistor tem três regiões, nomeadamente base, emissor e colector. O emissor é um terminal fortemente dopado e emite elétrons na base. O terminal Base é ligeiramente dopado e passa os electrões injectados no Emissor para o colector., O terminal coletor é dopado intermediadamente e coleta elétrons da base. Este coletor é grande em comparação com outras duas regiões para dissipar mais calor.
BJTs são de dois tipos NPN e PNP, ambos o funcionamento é o mesmo, mas diferem em termos de polaridade de deslocamento e fonte de energia. No transistor PNP, entre dois materiais do tipo P, O material do tipo N é colocado à pressão, enquanto no caso do material do tipo NPN transistor p, o material é colocado entre dois materiais do tipo N. Estes dois transistores podem ser configurados em diferentes tipos como emissores comuns, coletores comuns e configurações de base comuns.,
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modos de funcionamento dos transistores
depende das condições de mudança como a frente ou a marcha-atrás, os transistores têm três principais modos de operação, nomeadamente as regiões de corte, activa e de saturação.
modo activo
neste modo, o transistor é geralmente utilizado como amplificador de corrente. No modo ativo, duas junções são diferentemente enviesadas, o que significa que a junção emissor-base é enviesada para a frente, enquanto a junção Coletor-base é enviesada para trás., Neste modo, os fluxos de corrente entre o emissor e o coletor e a quantidade de fluxo de corrente são proporcionais à corrente de base.
Modo de Corte
neste modo, tanto o coletor da base de dados de junção emissor-base de junção estão inversamente polarizados. Isto por sua vez não permite que a corrente flua de coletor para emissor quando a voltagem base-emissor é baixa. Neste modo o dispositivo é completamente desligado, como resultado a corrente que flui através do dispositivo é zero.,
Modo De Saturação
neste modo de funcionamento, tanto as junções de base do emissor como do coletor são enviesadas para a frente. A corrente flui livremente de coletor para emissor quando a tensão do emissor de base é alta. Neste modo o dispositivo está totalmente ligado.
a figura abaixo mostra as características de saída de um transístor BJT. Na região de corte abaixo tem as condições de funcionamento como corrente de saída do coletor zero, corrente de entrada de base zero e tensão máxima do coletor., Estes parâmetros causam uma grande camada de depleção que ainda mais não permite que a corrente flua através do transistor. Portanto, o transistor está completamente fora de condições.
da mesma forma, na região de saturação, um transistor é distorcido de tal forma que a corrente de base máxima é aplicada que resulta em corrente máxima do coletor e tensão mínima do coletor-emissor. Isto faz com que a camada de depleção se torne pequena e permita o fluxo máximo de corrente através do transistor. Portanto, o transistor está totalmente em condições.,
portanto, a partir da discussão acima, podemos dizer que transístores podem ser feitos para funcionar como interruptor de Estado Sólido ligado/desligado por transístor operacional em regiões de corte e saturação. Este tipo de aplicação de comutação é usado para controlar motores, cargas de lâmpadas, solenóides, etc.
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Transistor as a Switch
um transistor is used for switching operation for opening or closing of a circuit. Este tipo de mudança de estado sólido oferece confiabilidade significativa e menor custo em comparação com relés convencionais.,ambos os transistores NPN e PNP podem ser usados como interruptores. Algumas das aplicações usam um transistor de potência como dispositivo de comutação, na época pode ser necessário usar outro transistor de nível de sinal para conduzir o transistor de alta potência.
transístor de NPN como comutador
com base na tensão aplicada no terminal de base de uma operação de comutação de transístores. Quando uma tensão suficiente (Vin > 0,7 V) é aplicada entre a base e o emissor, a tensão do coletor ao emissor é aproximadamente igual a 0. Portanto, o transistor atua como um curto-circuito., A corrente de coletor Vcc/Rc flui através do transistor.
similarmente, quando nenhuma tensão ou tensão zero é aplicada na entrada, o transistor opera na região de corte e atua como um circuito aberto. Neste tipo de conexão de comutação, a carga (aqui lâmpada LED) é ligada à saída de comutação com um ponto de referência. Assim, quando o transistor é ligado, a corrente fluirá da fonte para o solo através da carga.,
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Exemplo de Transistor NPN como um Switch
Considere o exemplo abaixo, onde a base da resistência Rb = 50 k ohm, coletor de resistência Rc = 0.7 k ohm, Vcc é de 5V e o valor beta é de 125. Na entrada de base um sinal variando entre 0 e 5V é dado assim que nós estamos indo ver a saída no coletor variando o Vi em dois estados que é 0 e 5V como mostrado na figura.
Ic = Vcc/Rc quando VCE = 0
Ic = 5V/0.,7k de ohm
Ic = 7.1 mA
Base Corrente Ib = Ic / β
Ib = 7.1 mA/125
Ib = 56.8 µA
a Partir de cálculos acima, o valor máximo ou valor de pico da corrente de colector do circuito é de 7,1 mA quando Vce é igual a zero. E a corrente de base correspondente à qual a corrente do colector flui é de 56,8 µA. Assim, é claro que quando a corrente de base é aumentada para além do micro ampere 56,8, então o transistor entra no modo de saturação.,
considere o caso quando zero volts é aplicado na entrada. Isto faz com que a corrente de base zero e como o emissor é aterrado, a junção de base do emissor não é enviesada para a frente. Portanto, o transistor está DESLIGADO e a condição de coletor, a tensão de saída é igual a 5V.
Quando Vi = 0V, Ib = 0 e Ic =0,
Vc = Vcc – (Cicv)
= 5 – 0
= 5
Considere que a tensão de entrada aplicada é de 5 volts, então a base atual pode ser determinada aplicando a lei de voltagem de Kirchhoff.,
Quando Vi = 5V
Ib = (Vi – Vbe) / Rb
Para o transistor de silício Vbe = 0,7 V
Assim, Ib = (5V – 0,7 V)/ 50K ohms
= 86 µA que é maior do que 56.8 µA
Portanto, a base atual é maior que a de 56,8 micro ampères de corrente, o transistor vai ser conduzido para a saturação, que é totalmente EM quando 5V é aplicado na entrada. Assim, a saída no coletor torna-se aproximadamente zero.,
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PNP Transistor as a Switch
PNP transistor works same as NPN for a switching operation, but the current flows from the base. Este tipo de comutação é usado para configurações de solo negativas. Para o transistor PNP, o terminal base é sempre tendencioso negativamente em relação ao emissor. Nesta comutação, a corrente de base flui quando a tensão de base é mais negativa. Simplesmente uma tensão baixa ou mais negativa faz transistor para curto-circuito, caso contrário, ele será aberto em circuito ou estado de alta impedância.,
neste contexto, a carga está ligada à saída de comutação do transistor com um ponto de referência. Quando o transistor é ligado, a corrente flui da fonte através do transistor para a carga e, finalmente, para o solo.
Exemplo de Transistor PNP, como um Interruptor
Similar ao do NPN transistor circuito, PNP circuito de entrada também é a base, mas o emissor é ligado a uma tensão constante e o coletor está ligado à terra através da carga, como mostrado na figura.,
nesta base de configuração é sempre tendenciosa negativamente em relação ao emissor, ligando a base no lado negativo e o emissor no lado positivo da fonte de entrada. Assim, a tensão VBE é negativa e a tensão de alimentação do emissor em relação ao coletor é positiva ( VCE positivo).
portanto, para a condução do emissor transistor deve ser mais positivo em relação tanto ao coletor quanto à base. Por outras palavras, a base deve ser mais negativa em relação ao emissor.,
para calcular as correntes de base e de colector são utilizadas as seguintes expressões.
Ic = Ie – Ib
Ic = β. Ib
Ib = Ic/β
considere o exemplo acima, que a carga requer corrente ampere de 100 Mili e o transistor tem o valor beta de 100., Em seguida, a corrente necessária para a saturação do transistor
Mínimo da base de dados atual = corrente de colector / β
= 100 mA / 100
= 1mA
Portanto, quando a base atual é de 1 mA, o transistor estará totalmente ativado. Mas praticamente 30 por cento de mais corrente é necessária para garantir a saturação do transistor. Assim, neste exemplo a corrente de base requerida é 1.3 mA.,
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Common Exemplos Práticos do Transístor como Comutador
Transistor para Mudar o LED
Como discutido anteriormente que o transistor pode ser usada como um switch. O esquema abaixo mostra como um transistor é usado para mudar o Díodo emissor de luz (LED).
- Quando o interruptor no terminal de base está aberto, nenhuma corrente flui através da base para que o transistor esteja no estado de corte. Portanto, o circuito atua como circuito aberto e o LED torna-se desligado.,
- Quando o interruptor é fechado, a corrente de base começa a fluir através do transistor e, em seguida, conduz em resultados de saturação para LED tornar-se ON.resistores são colocados para limitar as correntes através da base e LED. Também é possível variar a intensidade do LED variando a resistência no caminho da corrente base.
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Transistor para Operar o Relé
também é possível controlar a operação do relé usando um transistor., Com um pequeno arranjo de circuito de um transistor capaz de energizar a bobina do relé para que a carga externa ligada a ele seja controlada.
- considere o circuito abaixo para saber a operação de um transistor para energizar a bobina de relé. A entrada aplicada na base faz com que o transistor conduza para a região de saturação, o que resulta ainda mais que o circuito se torna curto-circuito. A bobina de relé é energizada e os contactos de relé são operados.,em cargas indutivas, particularmente a comutação de Motores e indutores, a remoção súbita de potência pode manter um elevado potencial através da bobina. Esta alta tensão pode causar danos consideráveis no circuito de descanso. Portanto, temos que usar o diodo em paralelo com a carga indutiva para proteger o circuito de tensões induzidas da carga indutiva.,
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Transistor para acionar o Motor
- Um transistor também pode ser usado para conduzir e regular a velocidade de um motor CC de uma maneira unidirecional pela comutação do transistor em intervalos regulares de tempo, como mostrado na figura abaixo.
- Como mencionado acima, o motor de corrente contínua é também uma carga indutiva, por isso temos que colocar um diodo de movimento livre através dele para proteger o circuito.ao mudar o transistor nas regiões de corte e saturação, podemos ligar e desligar o motor repetidamente.,é também possível regular a velocidade do motor de imobilização para a velocidade máxima, alterando o transístor a frequências variáveis. Podemos obter a frequência de comutação do dispositivo de controle ou IC como Microcontrolador.
