Transistores y como usarlos en el circuito

Un transistor es un componente electrónico de tres pines cuya función principal es hacer pasar la corriente de dos pines según el otro pin (junto con la amplificación de corriente). Los transistores tienen diferentes tipos, pero aquí vamos a examinar el tipo bipolar.

Los dos pines por donde pasa la corriente se llaman emisor (E) y colector (C), y el pin que deja pasar la corriente se llama base (B). En la imagen siguiente, puedes ver la apariencia de un transistor bipolar común, pero la disposición de las clavijas puede ser diferente.

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Los transistores bipolares se dividen en dos categorías: PNP y NPN.

La diferencia entre estas dos categorías es que la entrada de corriente en PNP es del emisor y la salida de corriente es del colector, y la base controla la salida de corriente, pero en los transistores NPN, la corriente entra por el colector y sale por el emisor. y la base controla la entrada actual.

El lado plano de los transistores NPN es negro y, a veces, los PNP son plateados (principalmente trate de identificar el tipo de transistor por su nombre). A continuación se muestra el esquema de estos dos tipos de transistores.

A continuación se analiza el funcionamiento general de estos dos tipos de transistores y sus cálculos relacionados.

• Examinar la estructura del transistor es muy complicado y requiere información sobre física cuántica, y su descripción general no puede ser comprensible; Por tanto, es mejor aceptar el transistor como está por ahora.

Transistores NPN y cálculos relacionados

Como se mencionó anteriormente, la corriente en este tipo de transistores ingresa al colector y sale del emisor (como su esquema).

La base determina la cantidad máxima de corriente que pasa por el colector según la corriente que entra en él.

La cantidad máxima de corriente según el siguiente circuito se obtiene de las siguientes relaciones:

En las relaciones anteriores, IB es la corriente base,
IC es la corriente que pasa por el colector,
IE es la corriente del emisor,
RB es la resistencia interna base,
RC es la resistencia de la base del colector,
RE es la resistencia de la base del emisor,
β es el coeficiente entre la intensidad de corriente de la base y el colector, que también está representado por hFE,
R es la resistencia de todo el circuito,
R4 es la suma de las resistencias antes del lugar donde se separan las corrientes de base y colector y después del polo positivo de la fuente de alimentación (entrada de alimentación),
R1 es la suma de las resistencias antes del colector y después de R4,
R2 es la suma de las resistencias antes de la base y después de R4,
y R3 es la suma de las resistencias después del emisor.

• Para calcular la resistencia del transistor se considera la resistencia del colector y de la base en paralelo y el resultado de estas dos resistencias se considera en serie con la resistencia del emisor.

Puede controlar la entrada del recolector cambiando la cantidad de R2, pero el recolector en sí no tiene ningún efecto sobre la entrada base. Al cambiar R3, cambian tanto la entrada de la base como la entrada del colector.

Cuando el colector no funciona en el circuito, puede utilizar la base-emisor como diodo.

• El factor β y las resistencias de los pines se definen en el archivo de hoja de datos del transistor. Puede buscar el archivo de hoja de datos teniendo el número de pieza en Google.

Cuanto mayor sea el voltaje y la corriente, menor será el porcentaje de error de cálculo, debido a las tasas de polarización.

• Tenga cuidado de que cada transistor acepte sólo una corriente y un voltaje limitados, de lo contrario se perderá. Puede encontrar todos estos valores indicados en el archivo de hoja de datos del transistor.

Transistores PNP y cálculos relacionados.

En este tipo de transistores, la corriente entra por el emisor (como se puede ver en su esquema) y sale por el colector.

La base determina la cantidad máxima de corriente que pasa por el colector en función de la corriente que sale del mismo.

La cantidad máxima de corriente según el siguiente circuito se obtiene de las siguientes relaciones:

En las relaciones anteriores, IB es la corriente base,
IE es la corriente del emisor,
RB es la resistencia base,
RC es la resistencia de la base del colector,
RE es la resistencia de la base del emisor,
β es el coeficiente entre la intensidad de corriente de la base y del colector (hFE),
R es la resistencia total del circuito,
R4 es la suma de las resistencias antes del lugar donde se separan las corrientes de base y colector y después del polo positivo de la fuente de alimentación,
R1 es la suma de las resistencias antes del colector y después de R4,
R2 es la suma de las resistencias antes de la base y después de R4,
y R3 es la suma de las resistencias después del emisor.

Puede controlar la salida del colector cambiando R2.

• La salida del colector no tiene ningún efecto sobre la salida de la base y al cambiar R3, tanto la salida de la base como la del colector cambian.
• El diodo D se utiliza para evitar que la corriente entre a la base, porque el retorno de la corriente a la base interrumpe la corriente de salida del colector y la entrada al emisor.

Hasta ahora se ha examinado todo el funcionamiento de un transistor. Piense nuevamente en el efecto que tienen los alfileres entre sí; Piense detenidamente en fórmulas y proporciones; Esto le brinda una comprensión completa del transistor. Comprender los transistores es una introducción a la comprensión de la electrónica avanzada y lo digital.

Aplicación de los transistores como puerta AND (y).

Un ejemplo de circuitos que se pueden crear utilizando transistores es el circuito de puerta AND. La puerta AND es otra puerta lógica digital, que si todas las corrientes de entrada están conectadas, la corriente de salida está conectada.

El siguiente circuito es el circuito de esta puerta que está formado por dos transistores NPN y un transistor PNP y tiene 2 entradas y 1 salida.

• El esquema anterior está diseñado sólo para los simuladores.

El análisis de este circuito es el siguiente:

1) Ambas teclas están apagadas: está claro que la corriente de salida (AM1) será cero.

2) El interruptor 1 (SW1) está conectado y el interruptor 2 (SW2) está desconectado:

En este caso la corriente ingresa por el lado positivo de la fuente de alimentación al circuito y luego de pasar por SW1, ingresa al emisor de T1 y va del emisor a la base, pero hasta que la corriente de la base llega a la salida de corriente, la corriente no sale por el colector.

Cuando la corriente de base de T1 llega al colector de T2, debido a que SW2 está apagado y no llega corriente a la base de T2, no sale corriente del emisor de T2.

Por lo tanto la salida será cero.

3) SW1 está desconectado y SW2 está conectado:

En este caso la corriente luego de pasar por SW2 llega a la base de T2 y sale por el emisor del mismo transistor y llega al colector de T3, pero como no hay corriente para entrar a la base de T3, casi no sale corriente de el colector de T1 a la base de T3, por lo que no llega corriente a la salida.

4) Ambas llaves están conectadas:

La corriente ingresa desde SW1, luego va al emisor de T1. En T1, la mayor parte de la corriente ingresa a la base y una cantidad muy pequeña (debido a la presencia de impurezas en los materiales del transistor, lo que se denomina fuga EC) va a su colector.

La corriente de base de T1 va al colector de T2 y como SW2 está conectado, la corriente que ingresa a la base y al colector de T2 ingresa al emisor de T2.

La corriente va del emisor de T2 al colector de T3.

A medida que una pequeña cantidad de corriente drena hacia la base de T3 (en el primer momento) a través del colector de T1, la corriente del colector de T3 sale a través de su emisor.

En los siguientes momentos, según el hFE del transistor T1, la corriente sale del colector del mismo transistor y entra a la base de T3, como resultado, la corriente sale del emisor de T3 y llega a la salida.

La verdadera tabla de la puerta AND se encuentra a continuación.

SW1	0	1	0	1
SW2	0	0	1	1
output	0	0	0	1

Amplificadores de transistores

Aquí vamos a examinar los tres tipos de amplificadores de transistores.

Anteriormente, examinamos un tipo de amplificador de corriente, y aquí están los tres tipos de amplificadores que se pueden fabricar utilizando la propiedad de los transistores:

En el circuito número 1, RL es el consumidor y se coloca después del emisor.

De acuerdo a la relación entre las corrientes y la estructura del transistor, la resistencia del consumidor es efectiva en la corriente de entrada a la base y la corriente aceptada por el colector, por lo que podemos concluir que la corriente de base se puede calcular usando la tensión VG y la resistencia del consumidor.

• VG puede ser un circuito que produce una señal de onda positiva (como usamos los transistores NPN en los ejemplos).

La corriente se puede calcular multiplicando la corriente base por hFE según la corriente aceptable en el colector.

En el circuito número 2, el consumidor está ubicado antes del colector y no hay resistencia después del emisor, por lo que en el cálculo consideramos solo la corriente de producción en VG.

El mejor modo para el amplificador es esta disposición, porque en este caso, si la resistencia del consumidor es variable, no tendrá ningún efecto sobre la corriente base-emisor.

En el circuito número 3, a medida que aumenta el voltaje de base del transistor, la diferencia de potencial de los dos extremos de RL disminuye.

• Asegúrese de prestar atención a las características del transistor que está utilizando y coloque las resistencias necesarias después del cálculo antes del colector o después del emisor.

• Verifique la relación de ganancia en estos tres tipos de amplificadores y también intente construir estos tres tipos de amplificadores con transistores tipo PNP.

Flip-Flop

Un flip-flop comúnmente es un circuito que consta de dos interruptores y dos lámparas, inicialmente una de las lámparas está encendida, y si cortamos el interruptor de esa lámpara, la otra lámpara se enciende y permanece encendida, incluso si el El estado del interruptor cambia nuevamente.

Dado que el método para utilizar esta operación por parte del transistor es importante y se utiliza en muchos casos, un ejemplo de un flip-flop por parte de un transistor es el siguiente:

En el circuito flip-flop anterior, cuando se conecta la alimentación, uno de los dos LED estará encendido y el otro estará apagado. En el circuito anterior, el LED2 está encendido. Cuando desconectas y conectas la base del transistor en el que está encendido su LED (que está conectado y desconectado por SW2 en el circuito anterior), el LED del otro transistor se encenderá y permanecerá encendido, y si haces esto nuevamente (esto tiempo con SW1) Pasa lo mismo y se enciende el LED2, y se apaga el LED1.

El análisis del circuito anterior es el siguiente:

La corriente del polo positivo de la fuente de alimentación ingresa a las dos resistencias R3 y R4 y después de pasar por cada LED, se divide en dos ramas.

La corriente que ingresa a R2 después del LED2 va a la base de T1 y hace que la corriente del colector de T1 pase al emisor y como resultado, la corriente se drena.

La corriente fluye hacia la T2 de la misma manera. De esta parte se concluye que ambos LED se encienden al inicio, pero ambos no permanecen encendidos, porque según el porcentaje de error que tienen las resistencias, si la resistencia conectada a la base de uno de los transistores es mayor, hace que drene menos corriente.

Según la corriente de entrada, la mayor parte de la corriente se dirige hacia la base que tiene una resistencia menor delante y una corriente muy pequeña pasa a través de la base del otro transistor; Como resultado, sólo un LED permanece encendido.

Si se interrumpe la corriente que ingresa a la base del transistor que tiene su LED, la corriente va a la base del otro transistor y es conducida al otro LED.

Ahora, si se vuelve a conectar el interruptor, el LED permanecerá apagado porque la mayor parte de la corriente va al LED del otro transistor.

Y lo mismo, si se corta SW2, el LED2 se apaga y el LED1 permanece encendido, y debido a que el LED1 consume la mayor parte de la corriente, concluimos que incluso cuando SW2 se cierra nuevamente, el LED2 no se enciende.

Generación de frecuencia (oscilación)

Para generar frecuencia en la corriente continua (por ejemplo, circuito VG), podemos utilizar la propiedad del condensador y el transistor.

Primero debemos saber qué significa «oscilación de corriente continua». Como se mencionó anteriormente, el diagrama de la señal de CC es como una línea horizontal y el diagrama de una señal de CA tiene la forma de una onda. El acto de generar frecuencia significa crear una señal alterna conectando y desconectando la corriente continua repetidamente.

Hay muchas formas de convertir corriente continua en corriente alterna, una de las cuales es el uso de un relé, como «el circuito intermitente de un solo LED» en la sección del capacitor.

Podemos usar un multímetro para medir la frecuencia (con ayuda de un inductor para construir una onda sinusoidal). El multímetro medirá la frecuencia según el número de veces que aumenta el voltaje (el LED se enciende) en un segundo.

El método de uso del relé es demasiado ruidoso, requiere mucho tiempo, es limitado e inexacto. Otros métodos de generación de frecuencia son el uso de circuitos integrados y transistores. A continuación se muestra un método sencillo que utiliza transistores para generar frecuencia.

Una de las formas más sencillas de generar una frecuencia con un transistor es utilizar el método flip-flop.

Flip-flop oscilador

Si conectamos un multímetro (en modo frecuencia y con ayuda de un inductor) a los dos pines del LED en el circuito siguiente, mostrará la frecuencia como el número de veces que se enciende el LED en un segundo:

Cuando la frecuencia es alta (por ejemplo, 10 Hz), el LED parece estar constantemente encendido. La frecuencia en este circuito depende de R2 y R3, cuanto más bajas sean estas resistencias, mayor será la frecuencia.

En la práctica, si utilizamos condensadores de 0,33 uF y resistencias de 4,7 K para R1 y R4, y de 47 K para R2 y R3 y transistores C945, el circuito puede producir unos 650 Hz de frecuencia.

La mejor manera de ajustar con precisión la frecuencia es utilizar un IC, que analizaremos en los siguientes artículos.

Ejemplos de circuitos de transistores

Circuito intermitente de dos LED:

Equipo necesario: dos resistencias de 1 KΩ, dos resistencias de 33 KΩ, dos condensadores de 56 μF, dos transistores BC107, dos LED, fuente de alimentación de 12 V.

Si realiza este circuito de acuerdo con el plan esquemático, verá que un LED se enciende y después de aproximadamente 1 segundo se apaga y el otro LED se enciende y se repite.

Análisis de circuitos:

El circuito anterior se realiza mediante el método flip-flop. Después de que la corriente ingresa al circuito, un LED se enciende y permanece encendido hasta que el capacitor que está conectado a la base del transistor del LED esté lo suficientemente cargado. Luego, el LED se apaga porque la base de su transistor no recibe suficiente corriente de polarización.

Por lo tanto, el otro LED se enciende hasta que su capacitor se carga y el otro capacitor se descarga. Las resistencias R3 y R4 se utilizan para descargar los condensadores cargados.

Puerta inversa (Inversor):

El siguiente esquema muestra el circuito inversor:

Inverse es otra puerta lógica digital (Gate).

Si SW1 está cerrado, el LED1 se apagará; de lo contrario, se encenderá.