Regiones de trabajo

Regiones de trabajo

Existen cuatro condiciones de polarización posibles. Dependiendo del sentido o del signo de los voltajes de polarización en cada una de las uniones del transitor, éste se puede encontrar en alguna de las cuatro regiones que se pueden observar en el gráfico de la derecha. Estas regiones son; Región activa directa, Región de saturación, Región de corte y Región activa inversa. A continuación podemos observar el comportamiento de cada una de estas regiones.

La región activa directa corresponde a una polarización directa de la unión emisor-base. Esta es la región de operación normal del transistor para amplificación.

La corriente de colector es proporcional a la corriente de base
Regiones de trabajo

Centrando la atención en la recombinación de los electrones en la base procedentes del emisor podemos observar que allí donde había un hueco pasa a haber, tras la recombinación, un ión negativo inmóvil. Si desaparecen los huecos de la base y se llena de iones negativos, se carga negativamente, y se repelen los electrones procedentes del emisor. En este caso se impediría la circulación de la corriente, es decir, es necesario que la corriente de base reponga huecos para que haya corriente de colector.

corrientes

Por tanto, por cada electrón recombiando hay que introducir un hueco nuevo que neutralice la carga negativa. Si la reposición de huecos es lenta (corriente IB pequeña) la capacidad de inyectar electrones será baja, debido a la repulsión eléctrica. Este fenómeno tiene la propiedad de ser aproximadamente lineal, con lo que se puede establecer que:

Ecuación Ic

en donde es un coeficiente adimensional, denominada ganancia directa de corriente, o bien ganacia estática de corriente.

Por lo tanto, los electrones inyectados desde el emisor a la base, atraídos por el potencial positivo aplicado al colector, pueden atravesar la unión BC, y dar origen a la corriente de colector IC

Mediante el emisor, se inunda la base de electrones, aumenta drásticamente el número de portadores minoritarios del diodo base-colector, con lo que su corriente inversa aumenta también

Región activa inversa

Corresponde a una polarización inversa de la unión emisor-base y a una polarización directa de la unión colector-base. Esta región es usada raramente.

Región de corte

Corresponde a una polarización inversa de ambas uniones. La operación en ésta región corresponde a aplicaciones de conmutación en el modo aplicaciones de conmutación en el modo apagado, pues el transistor actúa como un interruptor abierto (IC 0).

region corte

En este caso las dos uniones están polarizadas en inversa, por lo que existen zonas de deplección en torno a las uniones BE y BC. En estas zonas no hay portadores de carga móviles, por lo tanto, no puede establecerse ninguna corriente de mayoritarios. Los portadores minoritarios sí pueden atravesar las uniones plarizadas en inversa, pero dan lugar a corrientes muy débiles. Por lo tanto, un transistor en corte equivale a efectos prácticos, a un circuito abierto.

Región de saturación

Corresponde a una polarización directa de ambas uniones. La operación den esta región corresponde a aplicaciones de conmutación en el modo encendido, pues el transistor actúa como un interruptor cerrado (VCE 0).

region saturación

Avalancha secundaria. Curvas SOA.

Si se sobrepasa la mácima tensión permitida entre colector y base con el emisor abierto (VCBO), o la tensión máxima permitida entre colector y emisor con la base abierta (VCEO), la unión colector - base polarizada en inverso entre en un proceso de ruptura similar al de cualquier diodo, denominado avalancha primaria.

Sin embargo, puede darse un caso de avalancha cuando estemos trabajando con tensiones por debajo de los límites anteriores debido a la aparición de puntos calientes (focalización de la intensidad de base), que se produce cuando tenemos polarizada la unión base - emisor en directo. En efecto, con dicha polarización se crea un campo magnético transversal en la zona de base que reduce el paso de dicha polarización se crea un campo magnético trransversal en la zona de base que reduce el paso de portadores minoritarios a una pequeña zona del dispositivo (anillo circular). La densidad de potencia que se concentra en dicha zona es proporcional al grado de polarización de la base, a la corriente de colector y a la VCE, y alcanzando cierto valor, se produce en los puntos calientes un fenómeno degenerativo con el consiguiente aumento de las pérdidas y de la temperatura. A este fenómeno, con efectos catastróficos en la mayor parte de los casos, se le conoce con el nombre de avalancha secundaria (o también segunda ruptura).

Curvas SOA

El efecto que produce la avalancha secundaria sobre las curvas de salida del transistor es producir unos codos bruscos que desvían la curva de la situación prevista (ver gráfica inferior derecha).

Curvas SOA 2

El transistor puede funcionar por encima de la zona límite de la avalancha secundaria durante cortos intervalos de tiempo sin que se destruya. Para ello el fabricante suministra unas curvas límite en la zona activa con los tiempos límites de trabajo, conocidas como curvas FBSOA.

Podemos ver como existe una curva para corriente continua y una serie de cruvas para corriente pulsante, cada una de las cuales es para un ciclo concreto.

Curvas SOA 3

Todo lo descrito anteriormente se produce para el ton del dispositivo. Durante el toff, con la polarización inversa de la unión base-emisor se produce la focalización de la corriente en el centro de la pastilla de Si, en un área más pequeña que en polarización directa, por lo que la avalancha puede producirse con niveles más bajos de energía. Los límites de IC y VCE durante el toff vienen reflejados en las curvas RBSOA dadas por el fabricante.

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Proyecto realizado por: Directoras:
Álvaro León Ruiz. Pilar Martínez Jiménez. Marta Varo Martínez.

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