Conceptos básicos de transistores - Tutorial de transistores de potencia BD139 y BD140: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¡Hey, qué pasa, chicos! Akarsh aquí de CETech.

Hoy vamos a obtener algo de conocimiento sobre la potencia de los circuitos de transistores de tamaño pequeño pero mucho más grande en el trabajo.

Básicamente, vamos a discutir algunos conceptos básicos relacionados con los transistores y después de eso, analizaremos algunos conocimientos útiles sobre un tipo específico de serie de transistores conocidos como transistores de potencia BD139 y BD140.

Y hacia el final, también discutiremos algunas especificaciones técnicas. Espero que estés emocionado. Entonces empecemos.

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Paso 2: ¿Qué es un transistor?

Un transistor es el bloque de construcción básico de todos los circuitos electrónicos que se utilizan hoy en día. Todos y cada uno de los aparatos presentes a nuestro alrededor contienen transistores. Podemos decir que la electrónica analógica está incompleta sin un transistor.

Es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se utiliza para amplificar o cambiar señales electrónicas y energía eléctrica. Está compuesto de material semiconductor generalmente con al menos tres terminales para la conexión a un circuito externo. Un voltaje o corriente aplicada a un par de terminales del transistor controla la corriente a través de otro par de terminales. Debido a que la potencia controlada (salida) puede ser mayor que la potencia controladora (entrada), un transistor puede amplificar una señal. Hoy en día, algunos transistores se empaquetan individualmente, pero muchos más se encuentran integrados en circuitos integrados.

La mayoría de los transistores están hechos de silicio muy puro y algunos de germanio, pero a veces se utilizan otros materiales semiconductores. Un transistor puede tener solo un tipo de portador de carga, en un transistor de efecto de campo, o puede tener dos tipos de portadores de carga en dispositivos de transistores de unión bipolar.

Los transistores se componen de tres partes: una base, un colector y un emisor. La base es el dispositivo controlador de puerta para el suministro eléctrico más grande. El colector recoge los portadores de carga y el emisor es la salida para esos portadores.

Paso 3: Clasificación de transistores

Los transistores son de dos tipos: -

1) Transistores de unión bipolar: Un transistor de unión bipolar (BJT) es un tipo de transistor que utiliza tanto electrones como huecos como portadores de carga. Un transistor bipolar permite que una pequeña corriente inyectada en uno de sus terminales controle una corriente mucho mayor que fluye entre otros dos terminales, lo que hace que el dispositivo sea capaz de amplificación o conmutación. Los BJT son de dos tipos conocidos como transistores NPN y PNP. En los transistores NPN, los electrones son los portadores de carga mayoritarios. Consiste en dos capas de tipo n separadas por una capa de tipo p. Por otro lado, los transistores PNP usan agujeros como sus portadores de carga mayoritarios y consta de dos capas de tipo p separadas por una capa de tipo n.

2) Transistores de efecto de campo: los transistores de efecto de campo son transistores unipolares y usan solo un tipo de portador de carga. Los transistores FET tienen tres terminales: puerta (G), drenaje (D) y fuente (S). Los transistores FET se clasifican en transistores de efecto de campo de unión (JFET) y transistores FET de puerta aislada (IG-FET) o MOSFET. Para las conexiones en el circuito, también consideramos el cuarto terminal llamado base o sustrato. Los transistores FET tienen control sobre el tamaño y la forma de un canal entre la fuente y el drenaje que se crea mediante un voltaje aplicado. Los transistores FET tienen una alta ganancia de corriente que los transistores BJT.

Paso 4: Par de transistores de potencia BD139 / 140

Los transistores están disponibles en varios tipos de paquetes, como la serie 2N o la serie MMBT de montaje en superficie, todos tienen sus ventajas y aplicaciones específicas. De estos, hay otro tipo de serie de transistores, la serie BD, que es una serie de transistores de potencia. Los transistores de esta serie generalmente están diseñados para generar energía adicional y, por lo tanto, son un poco más grandes que otros transistores.

Los transistores BD 139 son transistores NPN y los transistores BD140 son transistores PNP. Al igual que otros transistores, también tienen 3 pines y su configuración de pines se muestra en la imagen de arriba.

Ventajas de los transistores de potencia: -

1) Es muy fácil encender y apagar el transistor de potencia.

2) El transistor de potencia puede transportar grandes corrientes en estado ON y bloquear voltaje muy alto en estado OFF.

3) El transistor de potencia se puede operar a frecuencias de conmutación en el rango de 10 a 15 kHz.

4) Las caídas de voltaje en estado ON a través del transistor de potencia son bajas. Se puede utilizar para controlar la potencia entregada a la carga, en inversores y choppers.

Desventajas de los transistores de potencia: -

1) El transistor de potencia no puede funcionar satisfactoriamente por encima de la frecuencia de conmutación de 15 kHz.

2) Puede dañarse debido a una fuga térmica o una segunda avería.

3) Tiene una capacidad de bloqueo inverso es muy baja.

Paso 5: Especificaciones técnicas de BD139 / 140

Las especificaciones técnicas de los transistores BD139 son:

1) Tipo de transistor: NPN

2) Corriente máxima del colector (IC): 1.5A

3) Voltaje máximo colector-emisor (VCE): 80 V

4) Voltaje máximo de colector-base (VCB): 80 V

5) Voltaje máximo de emisor-base (VEBO): 5 V

6) Disipación máxima del colector (Pc): 12,5 vatios

7) Frecuencia de transición máxima (fT): 190 MHz

8) Ganancia de corriente CC mínima y máxima (hFE): 25 - 250

9) La temperatura máxima de almacenamiento y funcionamiento debe ser: -55 a +150 centígrados

Las especificaciones técnicas del transistor BD140 son:

1) Tipo de transistor: PNP

2) Corriente máxima del colector (IC): -1.5A

3) Voltaje máximo colector-emisor (VCE): –80V

4) Voltaje máximo de colector-base (VCB): –80V

5) Voltaje máximo de emisor-base (VEBO): –5V

6) Disipación máxima del colector (Pc): 12,5 vatios

7) Frecuencia de transición máxima (fT): 190 MHz

8) Ganancia de corriente CC mínima y máxima (hFE): 25 - 250

9) La temperatura máxima de almacenamiento y funcionamiento debe ser: -55 a +150 centígrados

Si desea obtener un conocimiento adicional sobre los transistores BD139 / 140, puede consultar su hoja de datos desde aquí.

Paso 6: aplicaciones de transistores

Los transistores se utilizan para muchas operaciones, pero las dos operaciones para las que los transistores se utilizan con mayor frecuencia son la conmutación y la amplificación:

1) Transistor como amplificador:

Un transistor actúa como amplificador aumentando la fuerza de una señal débil. La tensión de polarización de CC aplicada a la unión emisor-base hace que permanezca en condición de polarización directa. Esta polarización directa se mantiene independientemente de la polaridad de la señal. La baja resistencia en el circuito de entrada permite que cualquier pequeño cambio en la señal de entrada resulte en un cambio apreciable en la salida. La corriente del emisor causada por la señal de entrada contribuye con la corriente del colector, que luego fluye a través de la resistencia de carga RL, lo que da como resultado una gran caída de voltaje a través de ella. Por lo tanto, un voltaje de entrada pequeño da como resultado un voltaje de salida grande, lo que muestra que el transistor funciona como un amplificador.

2) Transistor como interruptor:

Los interruptores de transistor se pueden usar para cambiar y controlar lámparas, relés o incluso motores. Cuando se usa el transistor bipolar como un interruptor, deben estar "completamente APAGADO" o "completamente encendido". Se dice que los transistores que están completamente "ENCENDIDOS" están en su región de saturación. Se dice que los transistores que están completamente “APAGADOS” están en su región de corte. Cuando se usa el transistor como interruptor, una pequeña corriente de base controla una corriente de carga de colector mucho mayor. Cuando se utilizan transistores para conmutar cargas inductivas como relés y solenoides, se utiliza un "diodo volante". Cuando es necesario controlar grandes corrientes o voltajes, se pueden utilizar transistores Darlington.

Paso 7: Circuito de puente en H BD139 y BD140

Entonces, ahora, después de gran parte de la parte teórica, discutiremos una aplicación de los paquetes de transistores BD139 y BD140. Esta aplicación es el circuito H-Bridge que se utiliza en circuitos de controlador de motor. Cuando necesitamos hacer funcionar motores de CC, se requiere que se entregue una gran cantidad de potencia a los motores que no puede ser cumplida por el microcontrolador solo, por lo que necesitamos conectar un circuito de transistor entre el controlador y el motor que funciona como un amplificador. y ayuda a que el motor funcione sin problemas. El diagrama de circuito para esta aplicación se muestra en la imagen de arriba. Con este circuito de puente en H, se entrega suficiente energía para hacer funcionar dos motores de CC sin problemas y con esto, también podemos controlar la dirección de rotación de los motores. Una cosa que debemos tener en cuenta al usar BD139 / 140 o cualquier otro transistores de potencia es que los transistores de potencia generan una gran cantidad de energía que también se genera en forma de calor, por lo que para evitar un problema de sobrecalentamiento necesitamos agregar un disipador de calor. a estos transistores para los que ya se proporciona un orificio en el transistor.

Aunque la mejor opción para transistores de potencia es BD139 y BD140 si no están disponibles, también puede optar por BD135 y BD136, que son transistores NPN y PNP respectivamente, pero se debe dar preferencia al par BD139 / 140. Así que eso es todo para el tutorial, espero que te haya sido útil.