Transistores bipolares (BJT)

• Curvas SOA.
• Curva de impedancia térmica.
• Curva de degradación de la potencia.
• Curvas ganancia - corriente de colector.
• Curvas características de entrada.
• Curvas características de salida.
• Curvas características de transferencia.
• Curvas V_CEsat / I_C.
• Curva corriente de fugas - temperatura ambiente.

Curvas SOA

Una de las curvas más importantes de un transistor es la curva del área de máxima seguridad "SOA" (Sfae Operation Area).

En funcionamiento en contínua, este área define la región de posibles combinaciones de I_C/V_CE dentro de la cual el punto de trabajo puede estar sin daño y sin disminución de la fiabilidad del transistor.

En la gráfica adjunta se observa cómo se mantiene el voltaje máximo a 700V y cómo se dan diferentes tiempos de pulso. Así, el área abarcada por un pulso de 10ms será menor que la que abarca un pulso de 1ms. Esto nos indica que el fabricante determina las características del área de seguridad dando pulsos de corriente superiores a la Is/b límite, pero de tiempo reducido para no deteriorar el transistor.

Otra forma de establecer el área de máxima seguridad es proporcionando la gráfica siguiente:

Transistor BUD600 de Temic

Esta curva nos limita la extensión máxima permitida para pulsos repetitivos.

Curva de impedancia térmica

Transistor BU2722DF de Philips

Relaciona la duración del pulso tp con la impedancia térmica unión-contenedor (Zth).

El factor de trabajo D es el parámetro característico de esta curva; si la duración del pulso ton es pequeña, D también lo es, ya que se relacionan mediante D=ton/T, siendo T el periodo.

Como se puede apreciar, a partir de un cierto valor de pulso la impedancia térmica tiene un mismo valor para cualquier ciclo de trabajo, pasando a ser una resistencia térmica unión-ambiente.

Curva de degradación de la potencia

Transistor BU2722DF de Philips

Nos relaciona la variación de la temperatura del contenedor o cápsula con la máxima potencia de disipación del transistor (PD).

Se observa que el dispositivo puede disipar su máxima potencia (en este caso 100W) siempre y cuando trabaje en un intervalo de temperaturas de contenedor comprendido entre 0 y 25ºC. A partir de esta temperatura, la potencia va a ir disminuyendo linealmente a medida que la temperatura aumenta, hasta alcanzar un valor límite de temperatura, donde la potencia disipada es cero.

La potencia disipada se puede calcular mediante:

Curvas ganancia - corriente de colector

Transistor BUD600 de Temic

Nos muestra la variación de la ganancia de corriente continua h_FE con la corriente de colector I_C y con la temperatura.

Podemos apreciar que a una temperatura fija, la ganancia crece hasta un máximo cuando la corriente de colector aumenta. Si esta corriente continúa aumentando, la ganacia comienza a disminuir.

Por otro lado, también se observa que al aumentar la temperatura, aumenta la ganancia para una corriente de colector dada.

Curvas características de entrada

Transistor BU1506DX de Philips

Relaciona la intensidad de base con la tensión base-emisor.

En ella podemos ver la cracaterística de entrada que nos da el fabricante, para temperaturas de 25 a 125ºC del encapsulado y para distintas corrientes de colector. Así, cuando la temperatura de la cápsula vale 25ºC, observamos que para una variación pequeña de V_BE, tenemos una variación de I_B mayor.

Curvas características de salida

Transistor BUD600 de Temic

Relacionan la intensidad de colector y la tensión colector-emisor para una intensidad de base constante.

En este caso no se limitan las curvas con la curva de máxima disipación de potencia (en algunas hojas vienen limitadas), así que hay que tenerlo muy en cuenta a la hora de realizar los cálculos, ya que no se debe trabajar por encima de dicha curva.

Curvas características de transferencia

Transistor NZT44H8 de Fairchild

Relacionan la intensidad de colector con la tensión base-emisor, para una tensión constante de V_CE, en este caso de 5V.

En esta gráfica, vemos como la relación I_C-V_BE es mucho más lineal a 25ºC que a 125ºC, queriéndonos decir el fabricante que a altas temperaturas nos encontramos con una distorsión considerable, consecuencia directa de la alinealidad del transistor.

Curvas V_CEsat / I_C

Transistor BU1506DX de Philips

Nos relacionan la tensión colector-emisor de saturación con la intensidad de colector. Los otros dos parámetros característicos son la temperatura de la cápsula y la ganacia de corriente en continua (I_C/I_B).

Como podemos apreciar, para mayor temperatura habrá mayores valores de tensión e intensidad.

Curva corriente de fugas - temperatura ambiente

Transistor D44H8 de Fairchild

La corriente de fugas se debe a los portadores minoritarios que atraviesan la union colector-base inversamente polarizada.

Podemos apreciar que a medida que crece la temperatura, también lo hace la intensidad de fugas.