La caiguda de tensió entre l'ànode
i el càtode és molt petita, té un valor aproximat
a 0,6 V, però se li pot assignar un valor igual a zero.
L'estat de blocatge és quan
el díode no deixa passar el corrent a través
seu, és a dir, no hi ha flux de corrent. En aquesta
situació:
| El díode bloqueja el pas del corrent si el
sentit del corrent que pot proporcionar el generador
no coincideix amb el de pas del díode. |
Aleshores, es diu que el díode té
polarització inversa. En aquesta situació
podem dir que el díode es comporta com un interruptor
obert, simbòlicament es pot representar:
El díode LED
El díode LED és un díode
emissor de llum (de l'anglès: Light Emitting Diode).
Es tracta d'un díode de semiconductor que, a efectes
elèctrics, té un comportament idèntic
als díodes bipolars, però amb la característica
d'emetre llum quan està en conducció. Transforma
l'energia elèctrica en energia lluminosa.
El seu símbol és:
L'emissió de llum es produeix quan
el díode és en estat de conducció.
En estat de conducció, la caiguda de tensió
entre ànode i càtode és UAK
= 1,5 V. La intensitat lluminosa que genera depèn
del corrent que el travessa, habitualment funcionen amb
intensitats compreses entre 10 i 30 mA.
El circuit d'aplicació típic és el
següent:
El resistor té la funció de
limitar la intensitat del corrent (normalment entre 10
i 30 mA) que travessi el LED, i adequar-la a la lluminositat
requerida.
El valor d'R serà en 
,
si les tensions són en V i la intensitat en A.
Vegem un exemple. Un LED que ha de funcionar
a partir d'una pila de 9 V, necessita un resistor que
limiti el corrent del circuit a 15 mA, aleshores el seu
valor es calcula:
El valor de resistència de 500
no coincideix amb cap valor normalitzat, els valors normalitzats
més propers són 470
i 510 . Per muntar el circuit real, haurem d'escollir entre un d'aquests
valors, en concret, el més proper, que és el de 510
.
El transistor
El transistor és un component format
per tres parts de semiconductor, que s'anomenen col·lector,
base i emissor. Físicament, la base sempre està
entre l'emissor i el col·lector.
La combinació de tipus de semiconductor
dóna lloc a dos tipus de transistor:
- Transistor NPN
La distribució de les capes de semiconductor
i el seu símbol:
- Transistor PNP
La distribució de les capes de semiconductor
i el seu símbol:
El transistor pot funcionar de dues formes
que permeten aplicacions diferents:
- Mode lineal
- Mode no lineal o de commutació
El segon mode és el que s'empra en
aplicacions basades en dos estats estables o binaris,
en els sistemes digitals i una bona part d'automatismes.
El transistor en commutació
(Avís: per simplificar la
complexitat del model del transistor, el reduïm a
contactes oberts i tancats sense resistència i
sense caigudes de tensió.)
El mode de treball del transistor en commutació
és similar al funcionament d'un interruptor, té
dues situacions o estats definits:
- Estat obert o de no conducció (OFF).
Presenta una resistència infinita.
- Estat tancat o de conducció (ON).
Presenta una resistència zero. |
El control de l'estat de sortida del transistor,
format pels terminals de col·lector-emissor, s'efectua
a través del terminal de base.
Per analitzar aquest fenomen en detall, fixem-nos
primer en els sentits dels corrents al transistor. Els
sentits varien segons el tipus de transistor, si és
NPN o PNP. L'emissor, que en el símbol està
representat amb una punta de fletxa per diferenciar-lo
del col·lector, indica el sentit que pot seguir
el corrent en aquest terminal.
Al transistor NPN:
|
- El corrent d'emissor (Ie)
surt de l'interior a l'exterior.
- El corrent de col·lector (Ic) entra al
transistor.
- El corrent de base (Ib) entra al transistor.
|
 |
Les intensitats del transistor segueixen
una relació numèrica que s'acompleix en
els dos modes de funcionament i en els dos tipus de transistor.
El valor de la intensitat d'emissor és la suma
dels valors de les intensitats de base i de col·lector:
Ie = Ib + Ic
El transistor, a efectes del corrent, es
comporta com un nus d'on entren o surten dos corrents
(Ib i Ic) i un altre corrent que va a l'inrevés
dels altres (Ie).
La intensitat de base, que és la
que controla l'estat del transistor, és molt petita
en relació a les altres dues, Ie i Ic.
Aleshores, per aproximació, es pot dir que les intensitats
de col·lector i emissor pràcticament tenen
el mateix valor.
Ie = Ic
Pel que fa a les diferències de potencial
entre els terminals, també segueixen una relació
sempre que s'usin els seus valors absoluts:
Uce = Ucb + Ube
La tensió entre base i emissor, Ube,
en estat de conducció, val aproximadament 0,65
V. Tenint present que aquests valors normalment són
molt petits en relació a la tensió d'alimentació,
els podem considerar de valor zero i això constitueix
una simplificació: Ube = 0 Uce = 0
Sintetitzant, en estat de conducció,
el transistor es comporta com un interruptor tancat controlat per un petit corrent a la base, el corrent commutat
pel transistor passa entre col·lector i emissor
(NPN), la tensió entre col·lector i emissor
és zero.
En estat de blocatge, la situació
del transistor canvia, no hi ha corrent a la base, per
tant, la conducció no existeix entre col·lector
i emissor (NPN): no és possible que hi hagi corrent,
aleshores, el transistor es comporta com un interruptor
obert.
Vegem un exemple: com es pot usar un transistor
per encendre i apagar una bombeta.
El circuit per controlar una bombeta amb
un interruptor consta de tres elements:
- La bombeta
- La font d'alimentació
- L'interruptor
Per controlar aquest circuit amb un transistor,
s'ha de substituir l'interruptor per un transistor. Vegeu
aquest procés gràficament amb els esquemes següents:
El corrent que passa a través de
la bombeta és el que s'ha de controlar a través
del transistor, i aquest ho fa entre els terminals de
col·lector i emissor (transistor NPN), els quals
substitueixen els terminals de l'interruptor. El terminal
de base i emissor permeten efectuar el control del transistor,
i per tant, de l'estat de la bombeta.
| Si el terminal de base rep corrent en
el sentit d'entrada, provocarà l'estat de
conducció del transistor (ON), i els terminals
de col·lector-emissor permetran el pas del
corrent a través del circuit, i s'encendrà
la bombeta. Vegeu l'esquema: |
|
La intensitat de corrent del col·lector
vindrà donada per la bombeta i la tensió
del generador. Així, si Ug = 12 V i la bombeta
té un valor nominal de 12 V / 0,1 A, el corrent
de col·lector quan el transistor és en conducció
serà de 0,1 A.
Per aconseguir l'estat de blocatge (OFF),
s'ha d'eliminar el corrent de base. Això es pot
fer de dues maneres:
| - Desconnectant el resistor de polarització
de base (Rb), i deixant-lo a l'aire (connexió
flotant). Això presenta el problema que és
molt sensible als paràsits i aquests poden
crear un estat d'inestabilitat en el transistor, i
aleshores, la bombeta pot no quedar totalment apagada. |
|
| - Connectant el resistor de polarització
de base (Rb) al terminal negatiu de la font
d'alimentació. Amb aquesta connexió
s'elimina el problema de la sensibilitat als paràsits
del circuit anterior. |
|
