Lavori-II-2010-2011_files/Caratteristiche statiche BJT

I.P.S.I.A. Di
BOCCHIGLIERO
a.s. 2010/2011
-classe II-
Materia: Tecnica professionale
---- Caratteristiche Statiche a emettitore comune ----
alunni
Flotta Saverio - Pugliesi Bruno
prof. Ing. Zumpano Luigi
IPSIA Bocchigliero
-Tecnica professionale-
caratteristiche statiche a emetiitore comune
Caratteristiche statiche a emettitore comune
il comportamento elettrico dei transistor si può determinare graficamente con l'impiego di
curve rilevatore sperimentalmente, come già abbiamo fatto per il diodo.
Lo schema di principio del circuito per il rilievo delle caratteristiche del transistor .Dal
momento che i rilievi vengono eseguiti in corrente continua, le curve sono indicate come
curve caratteristiche statiche e sono fornite dal costruttore nei data sheet del transistor .
A1
c
B
A1
V1
E
VBB
vcc
V1
L'andamento delle caratteristiche è diverso a seconda della configurazione.
Naturalmente si potrebbero rilevare, ad esempio, anche le caratteristiche della
configurazione a base comune, ma ciò non è indispensabile perchè quelle a emettitore
comune forniscono da sole già tutte le informazioni necessarie sul funzionamento dell
BJT . Le caratteristiche statiche di maggior interesse per l 'analisi dell comportamento
delle BJT sono le caratteristiche di ingresso e le caratteristiche di uscita .
Consideriamo dunque il BJT npn nella configurazione a emettitore comune: esso si
presenta come un doppio bipolo .
IB
IC
USCITA
C
IB
+
V BE
B
V CE
E
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IC
hFE
I C = hFE I B
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caratteristiche statiche a emetiitore comune
curve caratteristiche di ingresso
V CE
80
70
60
50
40
30
20
1
0
0
V
V BE V 
Le caratteristiche di ingresso rappresentano l'andamento della corrente di base lb
(corrente di ingresso) al variare della tensione V BE fra base ed emettitore ( tensione di
ingresso), per valori costanti della tensione di uscita V CE . Hanno andamento del tutto
simile alla caratteristica diretta di un diodo ,con tensione di soglia V=0,5 v e sono
modestamente influenzate dalla tensione V CE .
Una polarizzazione inversa troppo elevata della giunzione base – emettitore porta alla
rottura (breakdouwn) della giunzione . La tensione di rottuira normale e di 5÷7 V .
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caratteristiche statiche a emetiitore comune
Curve caratteristiche di uscita
Le caratteristiche di uscita rappresentano l' andamento della corrente di collettore lc
( corrente di uscita ) in funzione della tensione fra collettore ed emettitore Vce (tensione di
uscita ), per valori costanti della corrente di ingresso Lb.
Si tratta di una famiglia di curve,ciascuna traccia per un determinato valore di Lb,
fortemente di una famiglia di curve, ciascuna tracciata per un determinato valore di Lb
fortemente influenzate dalla corrente Lb .
Lc (mA)
Zona di saturazione
Lb (ua )
Tj =25 C
80
10
60
50
5
30
Zona attiva
10
0
Vce (v)
5
7,5
10
12,5
Zona d'interdiziome
Dall'osservazione delle curve si vede che il valore di tensione corrispondente al ginocchio
è piccolissimo.
Dopo che Vce ha raggiunto un certo valore (in pratica superiore =0,5 ) le caratteristiche
appaiono ben distinte e , in prima approssimazione,possono essere considerate
orizzontali, parallele ed equidistati per uguali variazioni di Lb all'aumentare di Vce , se la
corrente di base non cambia, la corrente Lc resta praticamente costante.
Dato a Lb un nuovo valore, ad esempio in aumento,anche la corrente Lc in uscita
aumenta, perchè la caratteristica d'uscita trasla verso l'alto : la base funziona come
terminale di controllo della corrente di uscita .
Nella realtà le curve tendono ad addensarsi sia per valori molto bassi che per valori molto
alti di Vce,e nel campo intermedio, su ciascuna caratteristica, Lc cresce lentamente con
Vce
Nel piano delle caratteristiche esterne, si riconoscono tre zone ben distinte del
funzionamento del transistor:
--ZONA DI SATURAZIONE :il transistor si comporta come un interruture chiuso,per piccoli
valori di Vce (in pratica al di sotto di 0,5 v ) si hanno valori di Lc relativamente grandi.Valori
tipici della tensione di saturazione per un transistor al silicio di piccola potenza (transistor
di segnale ) sono
--ZONA D'INTERDIZIONE : il transistor si comporta come un interruttore aperto,per valori
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di Lb molto bassi e al di sotto della caratteristica a Lb =0 la Lc è molto piccola . La(14.3 )
perde valore e risulta
--ZONA ATTIVA:è la zona centrale,dove gli andamenti della caratteristiche sono lineari,
come abbiamo già osservato,per puo essere considerata direttamente proprozionale a per
cui il rapporto .Iltransistor si comporta da amplificatore.
La temperatura influisce sulla giunzione polarizzata inversamente (base-collettore),perchè
fa variare il valore della corrente inversa di saturazione.
La conseguenze e che la corrente I C aumenta con l'aumentare della temperatura e tutte
le caratteristiche di uscita traslano verso l'altra.
IPERBOLE DI MASSIMA DISSIPAZIONE
La posizione del punto di lavoro nel piano delle caratteristiche di uscita,oltre che dal tipo di
impiego e determinata anche da considerazioni energetiche .Infatti , è sempre
indispensabile che la potenza dissipata dal transistor ,data dal prodotto V CE I C sia
minore della potenza che il transistor è in grado di dissipare. Diversamente il transistor si
distrugge. Perciò il punto di lavoro. Di coordinate V CE e I C deve mantenersi sempre al
disotto della curva : V CE e I C =P Dmax
La (14.9) è l'equazione di un iperbole equilatera (xy=k), che viene detta iperbole di
massima dissipazione.
Anche l'iperbole di massima dissipazione dipende dalla temperatura :infatti la capacità del
transistor di dissipazione potenza diminuisce a crescere della temperatura ambiente.
Per consentire lo smaltimento di calore, i transistor possono essere dotati di piastre o dì
alette di raffreddamento .
In realtà la potenza dissipata dal transistor e data dalla somma della potenza dissipata nel
circuito di uscita V CE I C più l potenza dissipata nel circuito di ingresso V BE I B . Tuttavia,
dato il piccolo valore di I B , quest'ultima è trascurabile rispetto alla prima e i costruttori
assegnano come limite la massa potenza dissipabile nel circuito collettore emettitore .In
pratica , se ad esempio un transistor è a potenza massima 10w , ciò significa che il
prodotto V CE I C qualunque sia il reggime di funzionamento non deve mai essere
maggiore di 10w
limite di saturazione
Lb (ua )
Tj =25 C
80
10
60
zona
attiva
iperbole dimassima
dissipazione
40
5
20
Pdmax= LC VCE
lB = 0
0
5
7,5
10
12,5
Vce (v)
limite di intenzione
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