BJT
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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
