Transistor de energia - tudo o que você precisa saber

Pense em um sistema de fonte de alimentação que oferece altos níveis de potência. Tal unidade requer amplificadores de potência para fornecer a quantidade certa de corrente. Aqui é onde um transistor de potência vem a calhar.

Na OurPCB, temos todas as principais informações sobre qualquer tipo de transistor. No entanto, a ênfase será nos transistores de potência para este guia. Além disso, explicará o princípio operacional, prós e contras, entre outros insights importantes.

O que é o transistor de potência?

Fig 1:Um engenheiro eletrônico trabalhando em uma placa de circuito

É um tipo de transistor que é fundamental na comutação e amplificação de sinais eletrônicos e energia elétrica. Você encontrará este transistor em sistemas de fontes de alimentação e amplificadores de alta potência. Principalmente, é um transistor de junção, mas você pode considerá-lo como um transistor de efeito de campo semicondutor.

Embora sua estrutura seja diferente de outros transistores, ele opera sob o mesmo princípio.

No entanto, para o transistor de potência, você encontrará características controladas únicas. Por exemplo, o fornecimento de corrente de entrada para o terminal base o liga. Por outro lado, a remoção do sinal de controle desligará o transistor de potência.

Tipos de transistores de potência

Fig 2:Diferentes tipos de transistores

A seguir estão os diferentes transistores que são comuns em circuitos de controle de potência:

Transistor de junção bipolar (BJTs)

Este tipo de transistor tem buracos e elétrons como portadores de carga. Assim, podemos considerá-lo como tendo duas polaridades; daí o nome - transistores bipolares. É útil como interruptor e amplificador, tornando-se um importante dispositivo de controle de corrente.

As características do BJT de potência incluem:

• É essencial no uso de alta potência.
• Ele apresenta uma queda de tensão no estado mais alta do que outros tipos de transistor.
• Uma maior capacidade de transporte de corrente.
• Tem uma alta tensão de ruptura.
• Também é maior que o transistor médio. É imperativo permitir que a corrente máxima flua.

Transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico (MOSFETs)

Fig 3:Transistor eletrônico DPAK MOSFET

O MOSFET é um tipo de transistor de efeito de campo com três terminais. Eles incluem os terminais de base, fonte e dreno. A operação de um MOSFET de potência depende principalmente da largura de seu canal. Por exemplo, em uma largura de canal ampla, o desempenho do transistor será ótimo.

As características dos MOSFETs de potência incluem:

• O transistor é útil como controlador de tensão
• Durante a operação, não precisa de uma corrente de entrada
• Também é caracterizada por uma alta impedância de entrada

Transistor de indução estática

Fig 4:Transistores de potência

O transistor tem três terminais. Além disso, possui uma frequência orientada verticalmente e transmite alta potência. Ele tem uma quebra de tensão mais alta do que os transistores de efeito de campo FET convencionais.

Suas principais propriedades incluem:

• Menor ruído do que outros FETs
• Baixa resistência do terminal
• Ele desliga e liga em segundos
• Apresenta um canal relativamente curto

Transistor bipolar de porta isolada (IGBTs)

Fig 5:Transistores IGBT poderosos

É um amálgama de um FET e um transistor BJT. A função deste transistor depende de sua porta a partir da qual você pode ativá-lo ou desativá-lo. Você geralmente os encontrará em dispositivos eletrônicos de potência, como sistemas de fornecimento de energia, inversores e conversores.

Eles são caracterizados por:

• Um ganho de potência relativamente alto,
• Perdas significativamente limitadas na entrada do circuito.

Operação do transistor de potência

Fig 6:Transistores BJT

Qualquer transistor de potência bipolar típico (BJT) apresentará quatro zonas de operação. Eles incluem:

• Região ativa
• Zona de quase saturação
• Zona de saturação forte
• Região de corte

Você pode ter o transistor na zona de corte se inverter a polarização em duas condições. Eles incluem:

• Conectando seu terminal base ao terminal negativo e o terminal emissor ao terminal positivo,
• Conectando seu terminal coletor ao terminal negativo e o terminal base ao terminal positivo.

Em segundo lugar, o transistor está em um estado inativo se você conseguir:

• Uma polarização direta da junção da base do emissor e uma polarização reversa da região da base do coletor.

Em seguida, seu transistor estará no status de quase-saturação quando você direcionar o emissor-base e o coletor-base. Por fim, estará nas regiões de saturação difícil quando você direcionar o emissor-base e o coletor-base.

Prós e contras do uso do transistor de potência

Fig 7:Diferentes tipos de transistores

Vantagens dos transistores de potência

• Alta densidade de corrente
• Baixa tensão direta
• Ganho de alta tensão
• Grande ganho de largura de banda

Desvantagens dos transistores de potência

• Mais barulhento que outros tipos de transistores
• Eles são relativamente mais complexos de controlar
• Baixa estabilidade térmica

Aplicativos

Fig 8:Painel de controle do amplificador

• Eles são úteis em retransmissões
• Essencial em amplificadores de potência
• Você também os encontrará em Conversores DC-DC
• Útil em circuitos de controle de potência
• Por fim, eles também são usados ​​em fontes de alimentação de modo de comutação (SMPS)

Diferença entre um transistor e um transistor de potência?

Um transistor é um dispositivo eletrônico com três ou quatro terminais na estrutura. A aplicação de uma tensão de alimentação a um de seus terminais causa uma mudança de corrente em outro terminal. Assim, seu funcionamento é sinônimo de funcionamento de um amplificador ou chave.

Por outro lado, um transistor de potência é como um dissipador de calor. É significativo na proteção do circuito contra danos. Além disso, é relativamente maior do que o transistor normal médio.

Conclusão

Como você viu, quase todos os sistemas digitais devem ter um transistor de potência. Eles são especialmente significativos em circuitos de comutação, sistemas de energia e aplicações de áudio. Além disso, para qualquer dúvida, entre em contato conosco.