Ao lidar com os circuitos do transistor NPN, um dos aspectos cruciais é calcular o valor do resistor do emissor. Como fornecedor de transistores da NPN, encontrei inúmeras investigações sobre esse tópico de engenheiros, entusiastas e profissionais. Nesta postagem do blog, vou me aprofundar no processo de calcular o valor do resistor do emissor, explicando os princípios subjacentes e fornecendo exemplos práticos.
Compreendendo o papel do resistor emissor em um circuito de transistor NPN
Antes de entrarmos nos cálculos, é essencial entender o papel do resistor de emissores em um circuito de transistor NPN. O resistor de emissores serve várias funções importantes. Em primeiro lugar, ajuda a estabilizar o ponto de operação do transistor. Ao fornecer feedback negativo, reduz a sensibilidade da corrente de coletor do transistor a variações nos parâmetros de temperatura e transistor. Essa estabilidade é crucial para manter o desempenho consistente no circuito.
Em segundo lugar, o resistor do emissor pode ser usado para definir a corrente de polarização do transistor. Ao escolher um valor de resistor apropriado, podemos controlar a quantidade de corrente que flui através do emissor, o que, por sua vez, afeta a corrente do coletor e a operação geral do circuito.
Princípios básicos de calcular o valor do resistor emissor
O cálculo do valor do resistor de emissores é baseado nos princípios fundamentais da operação do transistor e da lei de Ohm. A lei de Ohm afirma que a tensão em um resistor é igual à corrente que flui através dela multiplicada por sua resistência (v = ir). No contexto de um circuito de transistor NPN, podemos usar essa lei para determinar o valor do resistor do emissor.
Vamos considerar um circuito transistoral npn comum - emissor simples. Neste circuito, a junção de base - emissor do transistor é encaminhada - e uma corrente flui através do resistor do emissor. A tensão no resistor do emissor ($ v_e $) pode ser calculada usando a relação entre a tensão de oferta ($ v_ {cc} $), o coletor - tensão do emissor ($ v_ {ce} $) e a tensão no coletor Resistor ($ v_ {r_c} $).
A corrente do emissor ($ i_e $) é aproximadamente igual à corrente do coletor ($ i_c $) em um transistor NPN, uma vez que a corrente base ($ i_b $) é geralmente muito menor em comparação com as correntes de colecionador e emissor. Isto é, $ i_e \ aprox i_c $.
Sabemos que $ v_e = i_e \ times r_e $, onde $ r_e $ é o resistor do emissor. Para calcular $ r_e $, precisamos conhecer os valores de $ v_e $ e $ i_e $.
Etapa - por - Processo de cálculo da etapa
Etapa 1: determine a corrente de emissor desejada ($ i_e $)
O primeiro passo é determinar a corrente de emissor desejada para o circuito. Este valor depende dos requisitos específicos do aplicativo. Por exemplo, se o circuito for um pequeno amplificador de sinal, a corrente do emissor pode estar na faixa de alguns miliamperes. Se for um amplificador de potência, a corrente do emissor pode ser vários amperes.
Vamos supor que, para o nosso circuito, queremos uma corrente de emissor de $ i_e = 2 $ ma.
Etapa 2: Calcule a tensão do emissor ($ v_e $)
A tensão do emissor pode ser calculada com base nos requisitos de polarização do circuito. Em um circuito comum - emissor, a tensão do emissor é tipicamente alguns décimos de volts menor que a tensão base. Para um transistor NPN de silício, a tensão de base - emissor ($ v_ {be} $) é de aproximadamente 0,7 V.
Se soubermos a tensão base ($ v_b $), podemos calcular a tensão do emissor como $ v_e = v_b - v_ {ser} $. Vamos supor que a tensão base seja definida como $ v_b = 1 $ V. Então, $ v_e = 1 - 0,7 = 0,3 $ V.
Etapa 3: Calcule o valor do resistor do emissor ($ r_e $)
Usando a lei de Ohm, podemos calcular o valor do resistor do emissor como $ r_e = \ frac {v_e} {i_e} $. Substituindo os valores de $ v_e = 0,3 $ v e $ i_e = 2 $ ma (ou $ 2 \ times10^{- 3} $ a), obtemos:
$ R_e = \ frac {0.3} {2 \ times10^{-3}} = 150 \ omega $
Considerações práticas
Em aplicações reais - mundiais, existem várias considerações práticas ao calcular o valor do resistor de emissores.
Efeitos de temperatura
A resistência do resistor emissor pode mudar com a temperatura. Isso pode afetar a estabilidade do circuito. Para minimizar o impacto das mudanças de temperatura, é aconselhável usar resistores com coeficientes de baixa temperatura.
Tolerância
Os resistores têm um valor de tolerância, que indica o intervalo no qual a resistência real pode variar do valor nominal. Por exemplo, um resistor com uma tolerância a 5% significa que a resistência real pode estar dentro de $ \ pm5% $ do valor nominal. Ao calcular o valor do resistor do emissor, é importante levar em consideração essa tolerância para garantir que o circuito opere dentro das especificações desejadas.
Dissipação de energia
O resistor do emissor dissipa o poder na forma de calor. A energia dissipada em um resistor pode ser calculada usando a fórmula $ p = i^2r $, onde $ i $ é a corrente que flui através do resistor e $ r $ é sua resistência. É importante escolher um resistor com uma classificação de potência que possa lidar com a potência dissipada. Caso contrário, o resistor pode superaquecer e falhar.
Exemplos de diferentes aplicações de transistor NPN
Baixo - amplificador de potência
Em um circuito de amplificador de potência baixo, podemos querer manter o consumo de energia baixo. Por exemplo, se estamos usando umTransistor NPN de baixo consumo de energia, a corrente do emissor pode estar na faixa de 0,5 mA. Vamos supor que a tensão do emissor seja $ v_e = 0,2 $ V. Usando a lei de Ohm, o valor do resistor do emissor seria $ r_e = \ frac {0.2} {0.5 \ times10^{-3}} = 400 \ omega $.
Circuito de comutação de velocidade alta
Em um circuito de comutação de alta velocidade, precisamos garantir tempos de comutação rápidos. UMTransistor NPN de comutação de alta velocidadeé frequentemente usado em tais aplicações. A corrente do emissor em um circuito de comutação de velocidade alta pode ser relativamente alta, digamos $ i_e = 5 $ ma. Se a tensão do emissor for $ v_e = 0,5 $ v, o valor do resistor do emissor será $ r_e = \ frac {0,5} {5 \ times10^{-3}} = 100 \ omega $.
Conclusão
Cálculo do valor do resistor emissor em um circuito de transistor NPN é um aspecto fundamental do projeto do circuito. Ao entender os princípios básicos da operação do transistor e usar a lei de Ohm, podemos determinar o valor do resistor apropriado para um determinado aplicativo. No entanto, é importante considerar fatores práticos, como efeitos de temperatura, tolerância e dissipação de poder.
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Referências
- Sedra, As & Smith, KC (2015). Circuitos microeletrônicos. Oxford University Press.
- Boylestad, RL, & Nashelsky, L. (2012). Dispositivos eletrônicos e teoria do circuito. Pearson.
