O Transistor de Junção Bipolar (BJT) como um Interruptor

Transistores de junção bipolar (Também conhecido como BJTs) pode ser usado como um amplificador, filtro, retificador, oscilador ou até mesmo uma chave, que cobrimos um exemplo na primeira seção. O transistor funcionará como um amplificador ou outro circuito linear se o transistor for polarizado na região linear. O transistor pode ser usado como uma chave se polarizado nas regiões de saturação e corte. Isso permite que a corrente flua (ou não) em outras partes de um circuito.

Como a corrente de coletor de um transistor é proporcionalmente limitada por sua corrente de base, ele pode ser usado como uma espécie de chave controlada por corrente. Um fluxo relativamente pequeno de elétrons enviado através da base do transistor tem a capacidade de exercer controle sobre um fluxo muito maior de elétrons através do coletor.

Usando um BJT como um switch:um exemplo

Suponha que tenhamos uma lâmpada que queremos acender e apagar com um interruptor. Tal circuito seria extremamente simples, como na figura abaixo (a).

Para fins de ilustração, vamos inserir um transistor no lugar da chave para mostrar como ele pode controlar o fluxo de elétrons através da lâmpada. Lembre-se de que a corrente controlada por meio de um transistor deve ficar entre o coletor e o emissor.

Como é a corrente que passa pela lâmpada que queremos controlar, devemos posicionar o coletor e o emissor do nosso transistor onde estavam os dois contatos da chave. Devemos também ter certeza de que a corrente da lâmpada se moverá contra a direção do símbolo de seta do emissor para garantir que a polarização da junção do transistor estará correta como na figura abaixo (b).

(a) interruptor mecânico, (b) interruptor de transistor NPN, (c) interruptor de transistor PNP.

Um transistor PNP também poderia ter sido escolhido para o trabalho. Sua aplicação é mostrada na figura acima (c).

A escolha entre NPN e PNP é realmente arbitrária. Tudo o que importa é que as direções de corrente adequadas sejam mantidas em prol da polarização correta da junção (fluxo de elétrons indo contra seta do símbolo do transistor).

Nas figuras acima, a base de qualquer um dos BJT não está conectada a uma voltagem adequada e nenhuma corrente está fluindo pela base. Conseqüentemente, o transistor não liga. Talvez a coisa mais simples a fazer seja conectar uma chave entre os fios da base e do coletor do transistor como na figura (a) abaixo.

Transistor:(a) corte, lâmpada desligada; (b) saturado, lâmpada acesa.

Transistores de corte vs saturados

Se a chave estiver aberta como na figura (a), o fio base do transistor ficará “flutuando” (não conectado a nada) e não haverá corrente através dele. Neste estado, diz-se que o transistor está em corte .

Se a chave estiver fechada como na figura (b), a corrente poderá fluir da base para o emissor do transistor através da chave. Esta corrente de base permitirá um fluxo de corrente muito maior do coletor para o emissor, acendendo assim a lâmpada. Neste estado de corrente máxima do circuito, o transistor é considerado saturado .

Claro, pode parecer inútil usar um transistor com essa capacidade para controlar a lâmpada. Uma chave regular bastará para a função em vez de um transistor.

Por que usar um transistor para controlar a corrente?

Dois pontos podem ser feitos aqui. O primeiro é o fato de que, quando usados ​​dessa maneira, os contatos da chave precisam apenas lidar com a pouca corrente de base necessária para ligar o transistor; o próprio transistor lida com a maior parte da corrente da lâmpada. Esta pode ser uma vantagem importante se a chave tiver uma classificação de corrente baixa:uma pequena chave pode ser usada para controlar uma carga de corrente relativamente alta.

Mais importante, o comportamento de controle de corrente do transistor nos permite usar algo completamente diferente para ligar ou desligar a lâmpada. Considere a figura abaixo, onde um par de células solares fornece 1 V para superar a voltagem de emissor de base de 0,7 V do transistor para causar o fluxo de corrente de base, que por sua vez controla a lâmpada.

A célula solar serve como sensor de luz.

Ou poderíamos usar um termopar (muitos conectados em série) para fornecer a corrente de base necessária para ligar o transistor na figura abaixo.

Um único termopar fornece menos de 40 mV. Muitos em série poderiam produzir mais do que o transistor de 0,7 V V _BE para causar fluxo de corrente de base e consequente corrente de coletor para a lâmpada.

Mesmo um microfone (veja a figura abaixo) com saída de voltagem e corrente suficiente (de um amplificador) pode ligar o transistor, desde que sua saída seja retificada de AC para DC de modo que a junção PN base do emissor dentro do transistor esteja sempre para frente -enviesado:

O sinal do microfone amplificado é retificado para DC para polarizar a base do transistor, fornecendo uma corrente de coletor maior.

O ponto deve estar bastante claro agora. Qualquer fonte suficiente de corrente DC pode ser usada para ligar o transistor, e essa fonte de corrente precisa ser apenas uma fração da corrente necessária para energizar a lâmpada.

Aqui, vemos o transistor funcionando não apenas como um interruptor, mas como um t amplificador rue:usando um sinal de potência relativamente baixa para controlar uma quantidade relativamente grande de potência. Observe que a energia real para acender a lâmpada vem da bateria à direita do esquema. Não é como se o pequeno sinal de corrente da célula solar, termopar ou microfone estivesse sendo transformado magicamente em uma quantidade maior de energia. Em vez disso, essas pequenas fontes de energia estão simplesmente controlando a energia da bateria para acender a lâmpada.

O BJT como Switch REVER:

• Os transistores podem ser usados ​​como elementos de comutação para controlar a energia CC para uma carga. A corrente comutada (controlada) vai entre o emissor e o coletor; a corrente de controle vai entre o emissor e a base.
• Quando um transistor tem corrente zero, diz-se que está em um estado de corte (totalmente não condutor).
• Quando um transistor tem corrente máxima através dele, diz-se que está em um estado de saturação (conduzindo totalmente).

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