Nozioni di base sui transistor - Tutorial sui transistor di potenza BD139 e BD140: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ehi, come va, ragazzi! Akarsh qui da CETech.

Oggi andremo a conoscere la potenza dei circuiti a transistor di piccole dimensioni ma molto più grandi.

Fondamentalmente, discuteremo alcune nozioni di base relative ai transistor e, successivamente, esamineremo alcune conoscenze utili su un tipo specifico di serie di transistor noti come transistor di potenza BD139 e BD140.

E verso la fine, parleremo anche di alcune specifiche tecniche. Spero che tu sia eccitato. Quindi iniziamo.

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Passaggio 2: cos'è un transistor?

Un transistor è l'elemento base di tutti i circuiti elettronici che vengono utilizzati al giorno d'oggi. Ogni apparecchio presente intorno a noi contiene transistor. Possiamo dire che l'elettronica analogica è incompleta senza un transistor.

È un dispositivo a semiconduttore a tre terminali utilizzato per amplificare o commutare segnali elettronici e energia elettrica. È composto da materiale semiconduttore solitamente con almeno tre terminali per il collegamento a un circuito esterno. Una tensione o una corrente applicata a una coppia di terminali del transistor controlla la corrente attraverso un'altra coppia di terminali. Poiché la potenza controllata (in uscita) può essere superiore alla potenza di controllo (in ingresso), un transistor può amplificare un segnale. Oggi alcuni transistor sono confezionati singolarmente, ma molti altri si trovano incorporati nei circuiti integrati.

La maggior parte dei transistor sono realizzati in silicio molto puro e alcuni in germanio, ma a volte vengono utilizzati alcuni altri materiali semiconduttori. Un transistor può avere un solo tipo di portatore di carica, in un transistor ad effetto di campo, o può avere due tipi di portatori di carica nei dispositivi a transistor a giunzione bipolare.

I transistor sono composti da tre parti: una base, un collettore e un emettitore. La base è il dispositivo di controllo del cancello per l'alimentazione elettrica più grande. Il collettore raccoglie i portatori di carica e l'emettitore è lo sbocco per quei portatori.

Fase 3: Classificazione dei transistor

I transistor sono di due tipi:-

1) Transistor a giunzione bipolare: un transistor a giunzione bipolare (BJT) è un tipo di transistor che utilizza sia gli elettroni che i fori come portatori di carica. Un transistor bipolare consente a una piccola corrente iniettata in uno dei suoi terminali di controllare una corrente molto più grande che scorre tra altri due terminali, rendendo il dispositivo in grado di amplificare o commutare. I BJT sono di due tipi noti come transistor NPN e PNP. Nei transistor NPN gli elettroni sono i principali portatori di carica. Consiste di due strati di tipo n separati da uno strato di tipo p. D'altra parte, i transistor PNP utilizzano i fori come portatori di carica maggioritari e sono costituiti da due strati di tipo p separati da uno strato di tipo n.

2) Transistor ad effetto di campo: I transistor ad effetto di campo, sono transistor unipolari e utilizzano un solo tipo di portatore di carica. I transistor FET hanno tre terminali e sono gate (G), Drain (D) e Source (S). I transistor FET sono classificati in transistor ad effetto di campo a giunzione (JFET) e transistor FET a gate isolato (IG-FET) o transistor MOSFET. Per le connessioni nel circuito, consideriamo anche il quarto terminale chiamato base o substrato. I transistor FET hanno il controllo sulla dimensione e sulla forma di un canale tra source e drain che viene creato da una tensione applicata. I transistor FET hanno un elevato guadagno di corrente rispetto ai transistor BJT.

Passaggio 4: coppia di transistor di potenza BD139/140

I transistor sono disponibili in vari tipi di contenitori come la serie 2N o la serie MMBT a montaggio superficiale, tutti hanno i loro vantaggi e applicazioni specifici. Di questi, c'è un altro tipo di serie di transistor, la serie BD, che è una serie di transistor di potenza. I transistor di questa serie sono generalmente progettati per generare potenza extra e quindi sono un po' più grandi degli altri transistor.

I transistor BD 139 sono transistor NPN e i transistor BD140 sono transistor PNP. Simile ad altri transistor, hanno anche 3 pin e la loro configurazione dei pin è mostrata nell'immagine sopra.

Vantaggi dei transistor di potenza: -

1) È molto facile accendere e spegnere il transistor di potenza.

2) Il transistor di potenza può trasportare grandi correnti in stato ON e bloccare tensioni molto elevate in stato OFF.

3) Il transistor di potenza può funzionare a frequenze di commutazione nell'intervallo da 10 a 15 kHz.

4) Le cadute di tensione in stato ON sul transistor di potenza sono basse. Può essere utilizzato per controllare la potenza erogata al carico, in inverter e chopper.

Svantaggi dei transistor di potenza: -

1) Il transistor di potenza non può funzionare in modo soddisfacente al di sopra della frequenza di commutazione di 15 kHz.

2) Può essere danneggiato a causa di un'instabilità termica o di un secondo guasto.

3) Ha una capacità di blocco inverso è molto bassa.

Passaggio 5: specifiche tecniche di BD139/140

Le specifiche tecniche dei transistor BD139 sono:

1) Tipo di transistor: NPN

2) Corrente massima del collettore (IC): 1,5 A

3) Tensione massima collettore-emettitore (VCE): 80V

4) Tensione massima collettore-base (VCB): 80V

5) Tensione massima emettitore-base (VEBO): 5V

6) Max Dissipazione Collettore (Pc): 12,5 Watt

7) Frequenza massima di transizione (fT): 190 MHz

8) Guadagno di corrente CC minimo e massimo (hFE): 25 – 250

9) La temperatura massima di stoccaggio e funzionamento dovrebbe essere: da -55 a +150 gradi centigradi

Le specifiche tecniche del transistor BD140 sono:

1) Tipo di transistor: PNP

2) Corrente massima del collettore (IC): -1.5A

3) Tensione max collettore-emettitore (VCE): –80V

4) Tensione massima collettore-base (VCB): –80V

5) Tensione massima emettitore-base (VEBO): –5V

6) Max Dissipazione Collettore (Pc): 12,5 Watt

7) Frequenza massima di transizione (fT): 190 MHz

8) Guadagno di corrente CC minimo e massimo (hFE): 25 – 250

9) La temperatura massima di stoccaggio e funzionamento dovrebbe essere: da -55 a +150 gradi centigradi

Se vuoi avere qualche conoscenza in più sui transistor BD139/140, puoi fare riferimento alla loro scheda tecnica da qui.

Passaggio 6: applicazioni dei transistor

I transistor vengono utilizzati per molte operazioni, ma le due operazioni per le quali i transistor vengono utilizzati più frequentemente sono la commutazione e l'amplificazione:

1) Transistor come amplificatore:

Un transistor funge da amplificatore aumentando la forza di un segnale debole. La tensione di polarizzazione DC applicata alla giunzione emettitore-base, la fa rimanere in condizione di polarizzazione diretta. Questa polarizzazione diretta viene mantenuta indipendentemente dalla polarità del segnale. La bassa resistenza nel circuito di ingresso consente a qualsiasi piccolo cambiamento nel segnale di ingresso di provocare un apprezzabile cambiamento nell'uscita. La corrente dell'emettitore causata dal segnale di ingresso contribuisce alla corrente del collettore, che quindi scorre attraverso il resistore di carico RL, determinando una forte caduta di tensione attraverso di esso. Quindi una piccola tensione di ingresso si traduce in una grande tensione di uscita, il che mostra che il transistor funziona come un amplificatore.

2) Transistor come interruttore:

Gli interruttori a transistor possono essere utilizzati per commutare e controllare lampade, relè o persino motori. Quando si utilizza il transistor bipolare come interruttore, devono essere "completamente OFF" o "completamente ON". Si dice che i transistor completamente "ON" si trovino nella loro regione di saturazione. Si dice che i transistor completamente "OFF" si trovino nella loro regione di cut-off. Quando si utilizza il transistor come interruttore, una piccola corrente di base controlla una corrente di carico del collettore molto più grande. Quando si utilizzano transistor per commutare carichi induttivi come relè e solenoidi, viene utilizzato un "diodo volano". Quando è necessario controllare grandi correnti o tensioni, è possibile utilizzare i transistor Darlington.

Passaggio 7: circuito a ponte H BD139 e BD140

Quindi, ora dopo tanta parte teorica, discuteremo un'applicazione dei pacchetti Transistor BD139 e BD140. Questa applicazione è il circuito H-Bridge utilizzato nei circuiti di pilotaggio del motore. Quando abbiamo bisogno di far funzionare motori a corrente continua, è necessario che ai motori venga fornita una quantità elevata di potenza che non può essere soddisfatta dal solo microcontrollore, quindi è necessario collegare un circuito a transistor tra il controller e il motore che funziona come un amplificatore e aiuta a far funzionare il motore senza intoppi. Lo schema del circuito per questa applicazione è mostrato nell'immagine sopra. Con questo circuito a ponte H, viene fornita energia sufficiente per far funzionare due motori CC senza problemi e con questo possiamo anche controllare la direzione di rotazione dei motori. Una cosa che dobbiamo tenere a mente quando si usa BD139/140 o qualsiasi altro transistor di potenza è che i transistor di potenza generano una grande quantità di energia che viene generata anche sotto forma di calore, quindi per evitare un problema di surriscaldamento dobbiamo aggiungere un dissipatore di calore a questi transistor per i quali è già previsto un foro sul transistor.

Sebbene la scelta migliore per i transistor di potenza sia BD139 e BD140, se non sono disponibili, puoi anche scegliere BD135 e BD136 che sono rispettivamente transistor NPN e PNP, ma la preferenza deve essere data alla coppia BD139/140. Quindi questo è tutto per il tutorial, spero ti sia stato utile.