Transistor de potência

O que é um transistor de poder?

Ele Transistor de potência É um dispositivo eletrônico ativo usado como interruptor, interruptor ou um amplificador de sinal. Ao contrário do transistor comum, o poder é capaz de trabalhar com altas tensões e correntes.

Devido à grande tensão de corrente e alta tensão operacional dos transistores de potência, é necessário que seu encapsulado tenha peças metálicas que permitem que os dissipadores de calor sejam unidos. Isso é essencial para manter temperaturas de trabalho toleráveis, sem o desempenho ou durabilidade do dispositivo sendo afetado.

Transistor de potência do tipo MOSFET conectado ao seu dissipador. Fonte: Wikimedia Commons.

Existem três tipos de transistores, seja baixa ou alta potência: bipolar (BJT), efeito de campo (FET) ou bipolar de porta isolada (IGBT).

A diferença mais notável entre o tipo BJT e o FET é que os últimos têm uma frequência de operação muito mais alta, ou seja, eles têm uma resposta mais rápida às mudanças de sinalização. IGBT são um tipo de híbrido que oferece algumas das vantagens dos dois anteriores.

Independentemente do tipo ou poder, todo transistor possui três terminais conhecidos como: EMisor, BASE e COlector no caso de BJT, o DRenaje, GComeu e SOurce no tipo FET.

Aplicações de transistor

O transistor como um controlador atual

Para controlar a corrente principal de um circuito ou interromper, o transistor é intercalado de tal maneira que circula entre o coletor e o emissor, então um circuito secundário faz uma circular de corrente entre a base e o emissor. 

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Se a tensão entre base e emissor estiver abaixo de um determinado valor limite, não circula a corrente entre colecionador e emissor. Acima dessa base limiar de tensão base, o passe atual entre colecionador e emissor começa a ser permitido.

À medida que a tensão é aumentada na base, a corrente entre coletor e emissor aumenta até atingir um valor de saturação, do qual a corrente não aumenta mais.

O transistor como amplificador

A corrente entre colecionador e emissor é geralmente entre dez e cem vezes a corrente entre a base e o emissor. Por outro lado, na faixa de operação apropriada, a pequena corrente da base é capaz de modular o grande fluxo de corrente que passa pelo coletor, de modo que um pequeno sinal de intensidade serve como um modulador para outro de grande intensidade.

Este é o princípio do funcionamento básico de um amplificador: por exemplo, o sinal de saída de um microfone é da ordem dos miliampes e, portanto, é incapaz de mover as membranas de um falante.

No entanto, essa pequena corrente modula a corrente da ordem dos amplificadores que circula entre colecionador e emissor, possibilitando que o falante se mova após o fraco sinal de microfone.

A proporção ou quociente entre a corrente do coletor e a corrente base fornece o ganho atual e é conhecido como parâmetro beta (β), que depende do design do transistor. Este valor é publicado na folha de dados de cada modelo de transistor.

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Tipo NPN Transistores bipolares e tipo PNP

Na configuração descrita na seção anterior, na qual o transistor é usado como interruptor ou amplificador, é necessário conhecer a polarização dos terminais. Isso dependerá do tipo de transistor usado.

Para saber que tipo é consultar a folha de dados do modelo em uso.

O transistor NPN é como um sanduíche no qual as partes externas são um semicondutor (geralmente silício), contaminado com algum elemento que produz um excesso de elétrons de valência (por exemplo, fósforo).

A parede externa com alto doping é o colecionador, enquanto a outra parede moderadamente dopada é o remetente. 

Entre as paredes do sanduíche, há um semicondutor ligeiramente datado com um elemento que produz um déficit de elétrons (geralmente alumínio). Então, o coletor é um eletrodo que se liga a uma parede externa e ao emissor para o outro. A base se conecta à parte interna do sanduíche.

No caso de um transistor NPN, a corrente circula na direção do coletor para o remetente, ou seja, o coletor deve polarizar positivamente, enquanto o emissor polariza o terminal positivo da fonte. Da mesma forma, em um transistor NPN, a corrente circula da base para o emissor, ou seja, a base é positivamente polarizada.

O símbolo dos dois tipos de transistores da União Bipolar é mostrada, a simbologia inclui a sensação de circulação atual no emissor. Fonte: Wikimedia Commons.

No transistor do tipo PNP, todas as correntes são investidas e, portanto, também as respectivas polaridades.

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Nos dois tipos de transistores, é cumprido que a corrente que circula pelo emissor é igual à soma da corrente no coletor mais a corrente base.

Transistor MOSFET

A denominação desse tipo de transistor se deve em parte aos materiais com os quais é construído, bem como seu princípio de operação.

A primeira sílaba refere -se ao fato de que a porta (portão) é feita de metal - óxido e um substrato semicondutor. A segunda sílaba do FET é porque o canal de direção entre drenar a drenagem e a fonte. Especificamente FET significa "Transistor de efeito de campo".

Comparados à união bipolar tradicional, esses transistores têm a vantagem de que o portão (G), que nos transistores convencionais é a base (B), é tratado com tensão e não com a corrente, o que diminui drasticamente a dissipação de calor. 

Por outro lado, permite uma maior integração, e é por isso que esse é o tipo de transistor é o usado nos circuitos integrados de CPU e GPU em computadores e celulares, que compõem bilhões de transistores MOSFET.