Aunque los transistores pueden parecer simples, son componentes cruciales para construir muchos proyectos interesantes.En este artículo, explicaré los principios de trabajo de los transistores para ayudarlo a utilizarlos de manera efectiva en el diseño de circuitos, especialmente en aplicaciones estáticas.Una vez que comprenda estos principios fundamentales, diseñarlos y usarlos en el futuro será mucho más fácil.
Los transistores funcionan como interruptores electrónicos, capaces de abrir y cerrar circuitos.Se pueden considerar como una especie de relé activo.Como un relevo, facilitan la acción de abrir o cerrar algo.Sin embargo, los transistores también permiten una conducción parcial, una característica muy utilizada en los circuitos de amplificación.
En este artículo, me centraré principalmente en los dos tipos más populares de transistores: transistor de unión de unión bipolar (BJT) y transistor de efecto de campo-óxido de metal-semiconductor (MOSFET).
Comencemos por explorar el clásico NPN BJT, que es un dispositivo semiconductor con tres terminales:
- Base (b)
- Coleccionista (C)
- Emisor (e)
Esquema npn bjt
Un transistor, en su estado 'conductor', forja una ruta para la corriente de coleccionista a emisor.Voltee el interruptor a 'apagado', y el flujo cesa;La corriente está prohibida, lo que hace que el diodo emisor de luz (LED) sea latente.
¿Cómo, entonces, uno podría despertar un transistor sin la batería de 0.7V que anhela?El proceso es sorprendentemente sencillo.El segmento del emisor base de un transistor se hace eco del comportamiento de un diodo.Introduzca una resistencia en serie, y ingeniosamente ingeniería la caída de 0.7V necesaria, despertando el transistor con elegancia.
Este es en realidad el mismo principio que el uso de una resistencia en serie para limitar el paso de corriente a través de un LED para garantizar que no se dañe.
Si agrega un botón, puede controlar el transistor con el botón, controlando así los estados de encendido y apagado del LED.
La selección de los valores del componente correcto requiere captar la operación del transistor: un flujo de corriente de base a emisor de la conductividad, lo que permite que una corriente más sustancial atraviese de colector a emisor.Comprender este principio es crucial.
Cómo funcionan los transistores
La magia del transistor se encuentra en su ganancia: la proporción de las magnitudes de las corrientes.Tome un transistor común, digamos un BC547 o un 2N3904, con una ganancia de alrededor de 100. Un mero corriente de 0.1Ma de base a emisor puede amplificar el flujo de colector a emisor a un robusto 10 mA.Eso es un salto de cien veces.
Los transistores de NPN dominan la escena, pero los transistores PNP existen en paralelo, lo que refleja sus contrapartes con corrientes en reversa.Funcionan de manera idéntica, aunque en la dirección opuesta.
La consideración más importante al elegir un transistor es cuánta corriente puede manejar, denominada corriente del colector (IC).Por ejemplo, el transistor 8050 ampliamente utilizado tiene un valor de 1.5a para IC.
8050 datos de transistores
Los transistores de efecto de campo-óxido-óxido-semiconductor (MOSFET) son otro tipo de transistor popular.Tienen tres terminales:
Puerta (g)
Drenaje (d)
Fuente (s)
Esquema de Mosfet
El principio operativo subyacente a un transistor de efecto de campo-óxido de metal-semiconductor (MOSFET) comparte similitudes con un transistor de unión bipolar (BJT), pero una distinción fundamental persiste:
En un MOSFET, la potencial disparidad entre la puerta y la fuente rige la magnitud de la corriente que puede atravesar el drenaje a la fuente.Por el contrario, dentro de un BJT, es el flujo de la base al emisor el que dicta el alcance de la corriente de colector a emisor.
La activación de un MOSFET depende del imperativo de que la disparidad de voltaje entre la puerta y la fuente supera el voltaje umbral del transistor.El voltaje de umbral preciso pertinente a cada modelo MOSFET es discernible dentro de la hoja de datos.
Para una operación optimizada, es aconsejable aplicar un voltaje superando marginalmente este umbral.Sin embargo, es imperativo evitar superar el umbral de voltaje de fuente máxima de puerta prescrita.
Por ejemplo, en el caso de un modelo BS170, el umbral de fuente de puerta se encuentra en 2.1V, mientras que la tapa en el voltaje de fuente de puerta asciende a 20V.
Cómo apagar un MOSFET
Al profundizar en el MOSFET, encontramos un aspecto notable, es decir, funciona de manera similar a un condensador, especialmente en la sección entre la puerta y la fuente.Cuando aplicamos un voltaje entre la puerta y la fuente, el voltaje permanece estable hasta que el condensador se quede completamente fuera de carga.
En nuestro escenario, Sans Resistor R1, el brillo del transistor persistiría indefinidamente.R1 sirve como una vía de descarga crucial para el condensador de fuente de puerta, restaurando así el transistor a su estado fuera de lugar.
Al elegir un MOSFET, tenga en cuenta estos dos elementos esenciales:
Primero, el voltaje de umbral de fuente de puerta;Es el voltaje mínimo requerido para activar el transistor.
En segundo lugar, considere la corriente de drenaje continuo, el límite superior de corriente que puede manejar el transistor.Otros parámetros son importantes, pero comience aquí.
Muchas personas pueden preguntarse: ¿por qué necesitamos transistores?¿Por qué no solo conectar el LED y la resistencia directamente a la batería?
La lógica es sencilla.Los microcontroladores, a pesar de su destreza, ofrecen alfileres IO que reunen meros miliampers a 5V o 3.3V, lo suficientemente insuficiente para dispositivos de alta potencia como luces de patio a 110 V.Por lo tanto, un transistor se vuelve indispensable.Y aunque un relé puede parecer un intermediario adecuado, también tiene sed de más corriente que un pin solo que puede suministrar.Por lo tanto, un transistor no es solo un componente;Es una necesidad para un control efectivo.
Circuitos de sensor
Por supuesto, los transistores también se pueden usar en circuitos de sensores más simples, como circuitos de sensores de luz, circuitos de sensores táctiles o circuitos de puente H.Los transistores se usan en casi todos los circuitos.Realmente es el componente más importante en los productos electrónicos.
La razón por la cual los transistores pueden funcionar como amplificadores es porque no solo pueden estar en dos estados (encendido/apagado) sino también en cualquier lugar entre "completamente abierto" y "completamente cerrado".
Esto significa que una señal pequeña con casi ninguna energía puede controlar el transistor, produciendo una versión más fuerte de esa señal en la parte del emisor colector (o fuente de drenaje) del transistor.Por lo tanto, los transistores pueden amplificar pequeñas señales.
Aquí hay un amplificador simple para conducir un altavoz.Cuanto mayor sea el voltaje de entrada, mayor es la corriente de la base al emisor y mayor es la corriente a través del altavoz.El voltaje de entrada cambiante provoca un cambio en la corriente a través del altavoz, produciendo sonido.
Transistores como amplificadores
Por lo general, necesitaría agregar algunas resistencias más para sesgar el transistor.De lo contrario, obtendrías mucha distorsión.
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