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Electronica Básica para Ingenieros
7.10.- Dispositivos de potencia
7.10.1.- Transistores bipolares de potencia
Los transistores BJT de potencia están diseñados para soportar niveles de tensión y corriente elevados y
tienen una estructura física bastante diferente en comparación con los transistores de pequeña señal. La unión
colector-base tiene gran área y el colector está fijado al encapsulado metálico para reducir su resistencia térmica.
Los fabricantes proporcionan una zona de operación segura o SOA (safe operating area) para evitar el deterioro
del dispositivo por efecto Joule. La figura 7.15.a indica esta zona dentro de las características iC,vCE del transistor
en donde distinguen cuatro zonas limítrofes:
El fabricante proporciona la zona SOA en escala logarítmica de forma que las curvas se transforman en
rectas. Un ejemplo de esta gráfica aparece en la figura 7.15.b extraída de las características del 2N3055. Las
diferentes curvas se obtienen aplicando pulsos no repetitivos de una duración determinada.
iC
IC(max)
1
P D(max)
2
segunda ruptura
SOA
3
4
BVCE0
vCE
a)
b)
Figura 7.15. a) Regíon SOA de un transistor bipolar de potencia. b ) SOA en escala logarítmica para el transistor de
potencia NPN 2N3055.
Las principales diferencias de un transistor bipolar de potencia con respecto a un transistor de pequeña señal
son:
1.- A corrientes muy altas, la ecuación de Ebers-Moll en la región lineal es IC=IS exp(VBE/2VT).
2.- La hFE es típicamente baja, entre 30 y 80, pudiendo llegar incluso a 5.
3.- La hie es más pequeña que la resistencia de difusión de los terminales. Los modelos de pequeña
señal no son válidos.
4.- La ƒT es baja, unos pocos MHz.
5.- La ICBO es alta (µA) y se dobla cada 10ºC.
6.- la BVCE0 está entre 50 y 60 V, pudiendo alcanzar valores de 500 V.
7.- IC(max) es del orden de amperios llegando incluso a 100A.
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I.S.B.N.:84-607-1933-2
Depósito
Legal:SA-138-2001
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1 La corriente máxima del colector está limitada por los cables de conexión al encapsulado.
2 Hipérbola de disipación máxima definida por vCEiC=PD(max).
3 Fenómenos de segunda ruptura debido a la no uniformidad en la corrientes de la unión emisor-base
que originan zonas de alta temperatura y deriva térmica que destruyen esa unión.
4 Ruptura de la unión colector-emisor.