BJT
• Lo spessore della regione di base è il più piccolo possibile per ottenere una buona amplificazione
• Una base troppo sottile limita la tensione di breakdown
• Lo spessore della regione di drift determina la tensione di breakdown
BJT
• β è funzione di Ic e della temperatura
• Basse Ic
β è piccolo a causa delle impurità che fungono da centri di ricombinazione.
All’aumentare della temperatura β aumenta a causa delle coppie elettrone-lacuna liberate per effetto termico
BJT
• Elevate Ic
- iniezione di lacune dalla base all’emettitore
l’elevata Ic causa la presenza di un’elevata quantità di elettroni nella base. Per il principio di neutralità
locale della carica si ha un aumento delle lacune nella base. Tali lacune tendono a diffondere
nell’emettitore abbassando α e β
- riduzione della superficie utile per l’iniezione di elettroni
la corrente di base percorrendo la zona di base dall’esterno verso l’interno causa una caduta di tensione a
causa della resistenza della base.
Tale caduta di tensione depolarizza la parte interna della base causando una disuniforme distribuzione
della densità di corrente
BJT
Connessione Darlington
BJT
Caratteristiche statiche
BJT
Caratteristiche statiche
BJT
Caratteristiche statiche
BJT
Funzionamento in quasi saturazione e saturazione (BE pol. dir. BC pol. dir.)
elettroni in
eccesso
regione attiva
quasi saturazione
saturazione
saturazione profonda
BJT
- all’aumentare di Ic:
- il potenziale di B rimane fisso
- VL aumenta
- La tensione ai capi della giunzione BC tende ad annullarsi e poi si inverte (βIB=E/RL)
- Quando la giunzione BC viene polarizzata direttamente si ha l’iniezione di lacune dalla base al collettore
per il principio di neutralità della carica un equivalente numero di elettroni provenienti dall’emettitore viene
iniettato nel collettore
- Il profilo dei portatori in eccesso cresce e invade la zona di drift. Si ha un apparente spostamento verso il
collettore della giunzione BC. Ciò equivale ad un allargamento della base che comporta un aumento della
probabilità di cattura degli elettroni e quindi la diminuzione di β
BJT
- quando il profilo degli elettroni in eccesso raggiunge la giunzione n-n+ si entra in saturazione profonda
- la carica minima per avere la saturazione è Q1. ogni aumento ulteriore di carica Q2 conduce ad una
profonda saturazione
- in saturazione si minimizza la tensione VD e le perdite di conduzione
- in quasi saturazione ed in saturazione profonda si ha:
Ic<βIB
BJT
BJT
Caratteristiche elettriche statiche
1) Tensione di tenuta BVCE
VCBO = tensione di tenuta CB
BVCEO = tensione di tenuta a base aperta (IB=0)
BVCEs = tensione di tenuta per IB<0
Se VCE è elevata si possono verificare due fenomeni:
- Punch-Through → solitamente distruttivo
- Effetto valanga → può essere tollerato se le energie dissipate sono piccole
BJT
Caratteristiche elettriche statiche
2) Potenza dissipata PTOT
il problema sempre quello di scegliere un raffreddatore opportune in modo che sia:
Tj=Ta+P(Rjc+RCR+RR)<TjMAX
3) Breakdown secondario
Fenomeni di sovrariscaldamento localizzato distruttivo per il componente. Le condizioni in cui questo fenomeno
ha luogo sono essenzialmente di tre tipi:
- a base aperta per elevati valori di corrente Ic a seguito di disimmetrie costruttive alcuni punti si
riscaldano eccessivamente e le zone attorno ad essi divengono conduttrici. Le correnti tendono quindi a
concentrarsi attorno ai punti caldi aumentando la temperatura portando alla distruzione del dispositivo
- a base polarizzata positivamente con Ic elevate la zona centrale si depolarizza e le linee di corrente
tendono a concentrarsi sulla periferia della base
- a base polarizzata inversamente con Ic elevatela zona periferica di depolarizza e le linee di corrente
tendono ad addensarsi nella zona centrale della base
BJT
Caratteristiche elettriche statiche
4) SOA (Safe operating Area) statica
descrive il tratto di piano ( Ic,VCE ) in cui il transistor può lavorare
Attualmente sono disponibili sul mercato transistori di potenza in grado di sopportare tensioni dell’ordine di grandezza
di 1000 V con correnti fino al migliaio di ampere e si prestano bene alla realizzazione di convertitori di piccola e
media potenza
BJT
• SOA (Safe operatine Area) dinamiche
BJT
Caratteristiche dinamiche
Accensione (carico resistivo; βIB<E/RL zona attiva)
td = tempo di ritardo (necessario per abbattere la barriera di potenziale sulla giunzione BE)
BJT
Caratteristiche dinamiche
Accensione (carico resistivo; βIB>E/RL saturazione)
tr= tempo di salita
ton=td+tr tempo di accensione
tr = (τ n + βC CB R L )
E
RL
βI B
tr è tanto più piccolo quanto più grande è IB
BJT
Caratteristiche dinamiche
Accensione (carico ohmico-induttivo)
L’accensione avviene a tensione costante
La capacità CCB non ha alcuna influenza
BJT
Caratteristiche dinamiche
Spegnimento (carico resistivo IB=0)
ts = tempo di storage (necessario per eliminare gli elettroni in eccesso dalla base)
BJT
Caratteristiche dinamiche
Spegnimento (carico resistivo IB<0)
tf= tempo di fall
toff = ts+tf
tf è tanto più piccolo quanto più elevato è il valore assoluto IB2
BJT
Commutazioni
BJT
Commutazioni
•
BJT
per aumentare β si usano configurazioni darlington e trilington
BJT
BJT
Circuiti snubber
BJT
• turn on snubber
Circuiti snubber
limita le perdite allo spegnimento
• turn off snubber
limita le sovratensioni dovute alle reattanze parassite
BJT
• overvoltage snubber
Circuiti snubber
limita le sovratensioni dovute alla corrente di recupero inversa del diodo di ricircolo
BJT
BJT
BJT
BJT
BJT
BJT
