revision

Notas para Electrónica de Potencia I/ UDELAR - IIE /Prof. César Briozzo

8.

8-1

Zonas o áreas de operación segura (SOA) de un Transistor bipolar (BJT)

Las zonas o Areas de Operación Segura (SOA: Safe Operating Area) consisten en la
representación, en diagramas IC-UCE de los puntos de trabajo que, bajo determinadas
condiciones, no representan riesgo de daño para el dispositivo.Constituyen un método muy útil
para resumir en forma compacta los valores máximos de tensión y corriente a que puede ser
sometido un transistor bipolar. Los diagramas de SOA se incluyen normalmente en las hojas de
datos de los dispositivos.
Normalmente se distinguen 2 tipos de SOA: La zona de operación segura con polarización de
base directa (FBSOA: Forward- Bias Safe Operating Area) y la zona deoperación segura con
polarización de base inversa (RBSOA: Reverse- Bias Safe Operating Area). En lo que sigue se
utilizarán las siglas en inglés.
La FBSOA se aplica cuando el transistor está polarizado con una corriente de base positiva, es
decir durante el encendido y la conducción (estado ON). Durante el proceso de apagado, cuando
se aplica una corriente negativa a la base, o cuando está enestado de corte (OFF) con una
tensión base-emisor negativa , debe tomarse en cuenta la RBSOA.
8.1
FBSOA
La FBSOA está representada en la figura 8.1. Se distingue una zona básica -la más restrictivaque representa los valores de tensión colector-emisor y corriente de colector, que el transistor
puede soportar simultáneamente en forma permanente, manteniendo el encapsulado a una
temperatura Tcdada en la hoja de datos (usualmente 25ºC).

IC
50µs

ICM

200µs

IC(cont)

A

B

1ms
C
10ms

D
E

UCE(cont)

UCE

Fig. 8.1 Zona de Operación Segura con Polarización directa (FBSOA)
Los límites de la zona están dados por diferentes mecanismos físicos:
El límite A-B es una recta horizontal de ecuación Ic= Ic(cont).
La corriente Ic(cont) es la máxima corriente decolector admisible en forma permanente. No está
limitada por el transistor en sí sino por las características de los contactos y conductores
metálicos entre el chip de silicio y los terminales accesibles.
El límite B-C es una recta (en diagrama logarítmico) que representa el límite impuesto por la
potencia máxima que puede disipar el transistor. En realidad el límite está dado por la
temperaturamáxima de juntura (normalmente Tj=150ºC). La potencia queda determinada por la

8-2

Notas para Electrónica de Potencia I/ UDELAR - IIE /Prof. César Briozzo

temperatura a que se mantiene el encapsulado y la resistencia térmica juntura-encapsulado
(Rθjc). El límite de potencia representado corresponde usualmente a Tc=25ºC.
Lo corriente es trabajar a temperaturas de encapsulado bastantemayores. En tal caso el límite BC debe correrse hacia el menor valor de potencia correspondiente. Como ayuda las hojas de
datos presentan una gráfica del factor de "derating" de la potencia en función de Tc.
El límite C-D está impuesto por las combinaciones máximas admisibles de valores de Ic y UCE
para las cuales no se produce el fenómeno de carácter destructivo llamado "segunda ruptura" o
"secondbreakdown", de aquí en adelante designado S/B. La posición de esta recta también
debe ser modificada si se trabaja a Tc>25ºC. Los factores de modificación se presentan
usualmente en la misma gráfica que los de modificación de la potencia máxima con la
temperatura.

%
100%

Factor para
el límite de S/B

60%
Factor para
el límite térmico

25 ºC

150 ºC

TC

Fig. 8.2 Factores demodificación de potencia máxima y de límite de S/B (FBSOA).
El límite D-E es una recta vertical de ecuación UCE=UCEO(SUS).
La tensión UCEO(SUS) es una tensión de avalancha definida de la siguiente manera: Si a un
transistor con la base abierta lo sometemos a una tensión creciente UCE, cuando ésta llega a un
valor UCEO (UCE "open") el transistor entra en avalancha y empieza a conducir...