Control secuencial

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INTRODUCCIÓN. Características Generales del BJT
El interés actual del Transistor Bipolar de Potencia (BJT) es muy limitado, ya que existen dispositivos de potencia con características muy superiores. Le dedicamos un tema porque es necesario conocer sus limitaciones para poder comprender el funcionamiento y limitaciones de otros dispositivos de gran importancia en la actualidad.

TEMA 3.TRANSISTOR BIPOLAR DE POTENCIA
3.1. 3.2. 3.3. INTRODUCCIÓN CONSTITUCIÓN DEL BJT FUNCIONAMIENTO DEL BJT

Saturación

Cuasi-Saturación 1/Rd Ruptura Secundaria Ruptura Primaria Activa Corte B IB IE

C IC

IC(A)

3.3.1. Zona Activa 3.3.2. Zona de Cuasi-Saturación 3.3.3. Zona de Saturación 3.3.4. Ganancia 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. TRANSISTOR DARLINGTON EL TRANSISTOR EN CONMUTACIÓN EXCITACIÓNDEL BJT CONSIDERACIONES TÉRMICAS AVALANCHA SECUNDARIA
b)

E 0 BVSUS BVCE0 BVCB0 VCE (V)

Característica de salida (IC frente a VCE ) del transistor NPN de potencia, para distintas corrientes de base, IB5>IB4>...IB1 y Esquema del BJT de tipo NPN. Valores máximos de VCE : BVCB0>BVCE0>BVSUS BVSUS : Continua. BVCE0 : Para IB=0 BVCB0 : Para IE=0 Definición de Corte: de IC= -α IE+IC0 ; -IE=IC+IB; se deduce:

IC =

1 α ⋅ IB + ⋅ IC0 1−α 1−α
1 ⋅ I C 0 ≈ 10 ⋅ I C 0 1−α

Posibles definiciones de corte: a) I B = 0⇒ I C =

I E = 0⇒I C = I C 0

ZONA DE OPERACIÓN SEGURA (SOA)

Por tanto se considera el transistor cortado cuando se aplica una tensión VBE ligeramente negativa ⇒IB = -IC = -IC0
Tema 3. Transistor Bipolar de Potencia. Transparencia 2 de 17

Tema 3. Transistor Bipolarde Potencia. Transparencia 1 de 17

CONSTITUCIÓN DEL BJT
E n+ B p n+ C Transistor Tipo Meseta (en desuso) • La anchura de la base y su dopado serán lo menores posibles para conseguir una ganancia lo mayor posible (baja recombinación de los electrones que atraviesan la base). • Para conseguir BV elevada, se necesita una anchura de base grande y un dopado pequeño. El problema surge cuando eldopado es pequeño, pues para alojar la zona de deplexión la base debe ser muy ancha, bajando la ganancia. Es por tanto necesario encontrar unos valores intermedios de compromiso. Este compromiso implica que los BJT de potencia tienen una ganancia típica de corriente entre 5 y 10. (muy baja). B

CONSTITUCIÓN DEL BJT

B WE=10µm WB=5÷20µm Zona de expansión 50÷200µm
WC=250µm

E
+ 1019 cm-3 nB

1016 cm-3 1014 cm-3

p n-

1019 cm-3

n+

C
Sección Vertical de un Transistor Bipolar de Potencia Típico Ventajas de la estructura vertical: • Maximiza el área atravesada por la corriente: • Minimiza resistividad de las capas • Minimiza pérdidas en conducción • Minimiza la resistencia térmica. En la práctica, los transistores bipolares de potencia no se construyen como se ve enesta figura, sino que se construyen en forma de pequeñas celdillas como la representada, conectadas en paralelo.

Los dispositivos de potencia que estudiaremos en este curso se construyen empleando una estructura vertical y en forma de pequeñas celdillas en paralelo.

Tema 3. Transistor Bipolar de Potencia. Transparencia 3 de 17

Tema 3. Transistor Bipolar de Potencia. Transparencia 4 de 17 CONSTITUCIÓN DEL BJT
Base Emisor

FUNCIONAMIENTO DEL BJT. Zona Activa R nCarga (Exceso de electrones en la Base) Unión Colector-Base (inversamente polarizada) C

Vbb B E
p

Vcc p

n

+

n+

nn+ Colector
Sección Vertical de un Transistor Bipolar de Potencia Multiemisor de Tipo NPN Ventajas de la estructura multiemisor: • Reduce la focalización de la corriente debida al potencialde la base causante de la avalancha secundaria. • Reduce el valor de RB (disminuye pérdidas y aumenta la frecuencia fT ).

Distribución de la carga almacenada en la base de un transistor bipolar de potencia típico en activa.

Activa Zona Activa: VCE Elevada

n+

n+

n+

n+

Tema 3. Transistor Bipolar de Potencia. Transparencia 5 de 17

Tema 3. Transistor Bipolar de Potencia....
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