Especificações do Transistor Explicadas
Descrição sobre o que é um transistor, como funciona um transistor bipolar e detalhes dos transistores NPN e PNP.
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O Tutorial de Transistor inclui:
Noções básicas de transistor | Ganho: Hfe, hfe & Beta | Especificações do transistor | Códigos de numeração de transistores e diodos | Escolhendo transistores de substituição
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Há um grande número de transistores bipolares disponíveis, tanto em dispositivos de montagem em superfície quanto em chumbo. Eles foram projetados para atender a uma variedade de aplicações diferentes em todas as áreas da eletrônica.
Para definir os parâmetros de um transistor, existem muitas especificações diferentes que são usadas. Cada uma dessas especificações de transistor define um aspecto do desempenho do transistor.
Os fabricantes de transistores emitem folhas de especificações para seus transistores que são normalmente encontradas na Internet, embora anos atrás os engenheiros costumavam estudar livros de dados para descobrir as informações.
Para o projeto de circuito eletrônico, a seleção do transistor correto exigirá vários parâmetros do transistor para corresponder aos requisitos do circuito. Portanto, uma variedade de parâmetros precisará ser cuidadosamente combinada.
Nem todos os parâmetros são elétricos – aspectos como o tamanho da embalagem e se o dispositivo é um transistor de montagem em superfície, ou seja, dispositivo de montagem em superfície. Com a maioria das montagens de PCB agora usando a tecnologia de montagem em superfície para auxiliar na fabricação eletrônica automatizada de produtos e equipamentos, a maioria dos transistores fabricados atualmente são transistores SMD.
Embora a maioria dos transistores fabricados hoje em dia sejam transistores SMD por causa das técnicas automatizadas de montagem de PCB usadas, ainda existem muitos dispositivos com chumbo. Os números de peça específicos do transistor estão normalmente disponíveis como versões com chumbo e também para transistores SMD com as mesmas especificações elétricas, embora aspectos como a dissipação de calor sejam diferentes devido aos diferentes estilos de embalagem.
Parâmetros de especificação do transistor
Há uma série de parâmetros padrão com abreviaturas que são usadas para definir o desempenho de um transistor. As definições desses parâmetros estão descritas na tabela abaixo:
As especificações dos transistores, como de qualquer outro componente eletrônico, normalmente estão disponíveis no site do fabricante. Além disso, os distribuidores de componentes eletrônicos geralmente têm detalhes das especificações dos componentes ou, às vezes, um link para a especificação no site do fabricante.
Vale ressaltar também para componentes eletrônicos que podem ser adquiridos de diversos fabricantes, que as especificações podem variar um pouco entre os fabricantes. Para quaisquer parâmetros críticos, é aconselhável usar os valores reais do fabricante cujo produto está sendo usado.
Freqüentemente, uma segunda fonte e outras fontes podem ser necessárias para fornecer algum nível de seguro contra um determinado fornecedor ou fabricante que cesse sua operação e a peça se torne obsoleta. Nesse caso, os parâmetros de especificação de todos os fabricantes devem ser verificados de perto para garantir que atendam aos requisitos do projeto de circuito eletrônico específico.
Digite o número
O número do tipo do dispositivo é um identificador exclusivo dado a cada tipo de transistor. Isso permite que os dados completos de suas especificações sejam verificados na folha de dados do transistor do fabricante para investigar seu desempenho.
Existem três esquemas internacionais amplamente utilizados: o esquema europeu Pro-Electron; US JEDEC (os números começam com 2N para transistores); e o sistema japonês (os números começam com 2S).
Além de fornecer um número de tipo padronizado para os transistores, esses esquemas podem fornecer informações sobre o desempenho do transistor. O esquema europeu Pro-Electron é particularmente bom para isso, pois distingue entre diferentes tipos de transistor, por exemplo, um BC109 é um transistor de baixa potência de frequência de áudio de silício e um BFR90 é um transistor de RF de baixa potência.
Leia mais sobre . . . . códigos de numeração de transistores e diodos.
No entanto, ao usar técnicas automatizadas de montagem de PCB e dispositivos de montagem em superfície, descobriu-se que muitos transistores são muito pequenos para transportar o número total que pode ser usado em uma folha de dados. Como resultado, desenvolveu-se um sistema de codificação bastante arbitrário, pelo qual a embalagem do dispositivo contém um código de identificação simples de dois ou três caracteres.
Isso normalmente pode ser acomodado nos pequenos pacotes de diodos de montagem em superfície. No entanto, identificar o número do tipo do fabricante de um diodo SMD a partir do código do pacote pode não ser fácil à primeira vista. Existem alguns livros de códigos SMD úteis disponíveis que fornecem os dados para esses dispositivos.
Polaridade:
Existem dois tipos de transistores: transistores NPN e transistores PNP. É importante escolher o tipo correto, caso contrário todas as polaridades do circuito estarão erradas.
Os transistores NPN são mais amplamente utilizados. De igual para igual, eles oferecem melhor desempenho do que os transistores PNP porque os elétrons são os portadores majoritários e sua mobilidade é maior do que a dos buracos, que são os portadores majoritários nos transistores PNP. Os circuitos básicos para transistores NPN também se encaixam bem com o terra negativo normalmente usado em sistemas DC.
Material
Uma especificação chave do transistor que será fornecida para qualquer transistor é o material do qual t é fabricado. O principal tipo de material usado para dispositivos semicondutores é o silício.
Embora outros materiais como germânio e arsenieto de gálio estejam disponíveis, o silício é o mais popular porque é mais barato de processar e, além disso, os processos são mais avançados do que para outros materiais. Como é usado para muitos outros dispositivos semicondutores, há muitos benefícios de escala e tecnologia disponíveis.
O silício oferece um bom desempenho geral com uma tensão de ativação da junção do emissor de base de cerca de 0,6 volts – é de 0,2 a 0,3 volts para o germânio.
Coletor para tensão de ruptura de base, especificação, V CBO
O parâmetro V CBO é a tensão máxima de base do coletor – novamente, geralmente é medido com o circuito aberto do emissor. Este valor não deve ser excedido na operação do circuito.
Este parâmetro é importante porque alguma corrente de fuga fluirá entre o coletor e a base, fazendo com que a peça aqueça. Alternativamente, tensão excessiva pode danificar a junção da base do coletor. Como podem ocorrer danos terminais ao transistor bipolar, essa classificação não deve ser excedida e, idealmente, o transistor deve ser executado com uma boa margem disponível.
Em operação, a junção coletor-base é polarizada inversamente e uma pequena corrente reversa fluirá (I CBO . À medida que a tensão reversa aumenta, o campo elétrico na região de depleção da junção base coletor aumenta e a corrente reversa começa a aumentar conforme os portadores minoritários ganham energia suficiente para gerar pares de elétrons vazios que então aumentam a corrente reversa. Eventualmente ocorre uma avalanche. Isso limita a voltagem máxima que pode ser aplicada ao transistor.
V CBO é tipicamente maior que V CEO porque com o terminal de base do BJT aberto, qualquer corrente de fuga também será a mesma que a corrente de base aplicada externamente, e isso é amplificado pelo transistor. Isso fará com que ainda mais corrente circule pelo aparelho, aquecendo-o e por esse motivo, VCE muitas vezes é menor que V CBO .
Coletor para especificação de tensão de ruptura do emissor, V CEO
Esta especificação do transistor é a tensão máxima que pode ser colocada do coletor para o emissor. Normalmente é medido com o circuito aberto de base – daí a letra “O” na abreviatura. Durante a fase de projeto do circuito eletrônico é essencial garantir que este valor não seja excedido na operação, caso contrário, podem ocorrer danos. Idealmente, o transistor deve ser operado com uma boa margem na mão.
Freqüentemente, a tensão máxima deve subir apenas para 50 ou 60% do valor máximo para uma operação confiável. Observe que, para circuitos que usam indutores no circuito coletor, a tensão do coletor pode aumentar para o dobro da tensão do trilho.
Se a tensão aplicada entre os terminais do coletor e do emissor for alta, o aumento do número de portadores começa a se difundir na região do coletor a partir da base. Isso faz com que o diodo emissor de base no transistor bipolar comece a se tornar polarizado diretamente, e isso faz com que a corrente flua entre o coletor e o emissor, mesmo que nenhuma corrente de base externa tenha sido aplicada. Quando uma certa tensão, V CEO , é atingida, o transistor pode ligar totalmente e, em alguns casos, isso pode resultar em danos aos terminais do dispositivo.
Especificação atual do coletor, I C
A especificação de corrente do coletor do transistor é normalmente definida em miliamperes, mas os transistores de alta potência podem ser expressos em amperes.
O parâmetro importante é o nível máximo de corrente do coletor. Este valor não deve ser excedido, caso contrário o transistor pode ser danificado.
Tensão de saturação do emissor do coletor, V CEsat
A tensão de saturação do emissor do coletor, ou seja, a tensão no transistor (coletor para emissor) quando o transistor é energizado. Normalmente é cotado para valores de corrente de base e coletor específicos.
Nessas circunstâncias, a tensão entre o coletor e o emissor é menor do que na junção do emissor de base – geralmente é de cerca de 0,2 volts.
Ganho de corrente direta, h FE & h fe
Este é o ganho de corrente para um transistor expresso como um parâmetro h ou parâmetro híbrido. A letra “f” indica que é uma característica de transferência direta, e a letra “e” indica que é para uma configuração de emissor comum. O valor para h fe é aproximadamente o mesmo que β.
Duas versões deste parâmetro são vistas: h FE refere-se ao parâmetro medido sob condições DC, enquanto h fe refere-se ao parâmetro para sinais AC.
Especificação de frequência de transição, FT
Transição de frequência – esta especificação de transistor detalha a frequência em que o ganho de corrente cai para a unidade. O transistor normalmente deve ser operado bem abaixo dessa frequência.
Dissipação de energia do dispositivo, P tot
Dissipação total de energia para o dispositivo. É normalmente cotado para uma temperatura ambiente externa de 25°C, salvo indicação em contrário. A dissipação real através do dispositivo é a corrente que flui através do coletor multiplicada pela tensão no próprio dispositivo.
Tipo de pacote
Os transistores podem ser montados em uma variedade de pacotes de acordo com suas aplicações. Existem os dispositivos com chumbo padrão que aparecem em uma variedade de pacotes – esses pacotes normalmente estão em conformidade com os padrões JEDEC e começam com as letras TO, que significam o contorno do transistor. Isso é seguido por um hífen e um numeral que normalmente tem até três dígitos.
Os tamanhos populares de componentes com chumbo incluem TO5 (caixa de metal, diâmetro da tampa de 8,1 mm), TO18 (caixa de metal com diâmetro da tampa de 4,5-4,95 mm) e TO92 (também conhecido como SOT54, caixa de plástico de tamanhos variados, mas linha reta espaçamento de 1,27mm).
Transistores de montagem em superfície, transistores SMD são usados em grandes quantidades porque a maioria da fabricação de eletrônicos e montagem de PCB é realizada usando técnicas automatizadas e a tecnologia de montagem em superfície se presta a isso. Os tamanhos populares incluem os contornos SOT-23 e SOT-223.
Existem muitos elementos diferentes nas especificações do transistor, tanto transistores com chumbo quanto transistores de montagem em superfície. Para atender a demanda de fabricação de eletrônicos, existe uma enorme variedade de transistores para escolher. No entanto, ainda é relativamente fácil escolher um transistor ao usar um conhecimento básico das diferentes especificações e parâmetros do transistor.
Para aplicações de uso geral, muitos transistores serão suficientes, mas para aplicações mais especializadas é essencial selecionar o tipo certo de transistor.
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