Potencia disipada por el transistor
La potencia se disipa en las uniones. Veamos un ejemplo concreto:
Entonces el valor de la potencia total o potencia disipada lo calcularemos usando esta formula:
Aproximaciones para el transistor
Las características de entrada y salida no son lineales:
Para facilitar los cálculos usaremos las siguientes aproximaciones.
1ª aproximación (ideal)
Esta es la aproximación ideal, por lo tanto la menos exacta de las tres, las características de entrada y salida son estas:
2ª aproximación
Esta aproximación no es tan ideal como la anterior por lo tanto se parece más al funcionamiento real del transistor.
3ª aproximación
La aproximación más exacta o la que más se parece a la realidad, por lo tanto algo más compleja que las anteriores, se gana en exactitud pero también en complejidad.
EJEMPLO: En este ejemplo usaremos las 3 aproximaciones para ver que error se comete de una a otra.
Vemos que la UE está en directa y la UC está en inversa por lo tanto la hipótesis es correcta, estamos en activa.
También queda demostrado que nos encontramos en activa. La mayor diferencia esta en VCE y debido eso se recomienda usar la 2ª aproximación en vez de la 1ª aproximación.
En problemas complicados, con varios transistores, para reducir incógnitas se toma: IC = IE.
La 3ª aproximación no se suele utilizar, porque no se sabe en que punto estamos trabajando (punto Q). En practicas se podría utilizar la 3ª aproximación midiendo la tensión VBE con el voltímetro, pero en problemas no se usa la 3ª aproximación.
Si supiéramos su valor, aplicamos la 3ª aproximación y se ven los valores que salen:
Como se ve los errores son mínimos comparándolos con la 2ª aproximación, por eso usaremos la 2ª aproximación.
1ª aproximación (ideal)
Esta es la aproximación ideal, por lo tanto la menos exacta de las tres, las características de entrada y salida son estas:
Esta aproximación no es tan ideal como la anterior por lo tanto se parece más al funcionamiento real del transistor.
La aproximación más exacta o la que más se parece a la realidad, por lo tanto algo más compleja que las anteriores, se gana en exactitud pero también en complejidad.
- 1ª aproximación
- 2ª aproximación
En problemas complicados, con varios transistores, para reducir incógnitas se toma: IC = IE.
La 3ª aproximación no se suele utilizar, porque no se sabe en que punto estamos trabajando (punto Q). En practicas se podría utilizar la 3ª aproximación midiendo la tensión VBE con el voltímetro, pero en problemas no se usa la 3ª aproximación.
Si supiéramos su valor, aplicamos la 3ª aproximación y se ven los valores que salen:
- 3ª aproximación
Hoja de características de un transistor
Tensiones inversas de ruptura para el transistor 2N3904.
VCB....................................60 V (máximo valor en inversa)
VCEo...................................40 V (máximo valor en inversa con la base abierta)
VEB.......................................6 V (máximo valor en inversa)
En realidad en la hoja de características tenemos que diferenciar los transistores en:
En las uniones del transistor se suelen dar unas temperaturas muy elevadas, siendo la unión más problemática la unión CB, porque es la que más se calienta.
En un transistor se dan tres tipos de temperaturas:
Para sacar el calor de la unión tenemos que el flujo calorífico ha de pasar de la unión al encapsulado y posteriormente al ambiente.
Hay una resistencia térmica unión-cápsula que dificulta que el calor pase de la unión a la cápsula (JjC).
Hay una resistencia térmica cápsula-ambiente que dificulta que el calor pase de la cápsula al ambiente (JCA).
JjC = 125 ºC/W
JCA = 232 ºC/W
JjA = 357 ºC/W
Son unas resistencias que se oponen al paso de calor.
Factor de ajuste
Indica como disminuye la PDmáx por cada grado de aumento de temperatura por encima de un valor determinado.
EJEMPLO: Para el 2N3904 PDmáx = 350 mW (a 25 ºC) Factor de ajuste = - 2,8 mW/ºC
Si TA aumenta a 60 ºC: PDmáx = 350 - 2,8 (60 - 25) = 252 mW
Ese factor de ajuste es el inverso de la resistencia térmica:
Factor de ajuste = 1 / JjA
Otro parámetro
Este parámetro es el bcc que ya hemos visto anteriormente (IC = bcc · IB Zona Activa).
Este valor es para la zona activa. Como se ve en la gráfica, existe una tolerancia de fabricación o dispersión de valores en la fabricación que por ejemplo para IC = 10 mA va desde 100 hasta 300.
VCB....................................60 V (máximo valor en inversa)
VCEo...................................40 V (máximo valor en inversa con la base abierta)
VEB.......................................6 V (máximo valor en inversa)
En realidad en la hoja de características tenemos que diferenciar los transistores en:
- Transistores de pequeña señal (IC pequeña), por ejemplo: 2N3904.
- Transistores de potencia (IC grande), por ejemplo: 2N3055.
En las uniones del transistor se suelen dar unas temperaturas muy elevadas, siendo la unión más problemática la unión CB, porque es la que más se calienta.
En un transistor se dan tres tipos de temperaturas:
- Tj = Temperatura de la unión.
- TC = Temperatura de la capsula.
- TA = Temperatura del ambiente.
Para sacar el calor de la unión tenemos que el flujo calorífico ha de pasar de la unión al encapsulado y posteriormente al ambiente.
Hay una resistencia térmica unión-cápsula que dificulta que el calor pase de la unión a la cápsula (JjC).
Hay una resistencia térmica cápsula-ambiente que dificulta que el calor pase de la cápsula al ambiente (JCA).
JjC = 125 ºC/W
JCA = 232 ºC/W
JjA = 357 ºC/W
Son unas resistencias que se oponen al paso de calor.
Factor de ajuste
Indica como disminuye la PDmáx por cada grado de aumento de temperatura por encima de un valor determinado.
EJEMPLO: Para el 2N3904 PDmáx = 350 mW (a 25 ºC) Factor de ajuste = - 2,8 mW/ºC
Si TA aumenta a 60 ºC: PDmáx = 350 - 2,8 (60 - 25) = 252 mW
Ese factor de ajuste es el inverso de la resistencia térmica:
Factor de ajuste = 1 / JjA
Otro parámetro
Este parámetro es el bcc que ya hemos visto anteriormente (IC = bcc · IB Zona Activa).
bcc = hFE
Seguimos con el ejemplo del transistor 2N3904. En el catálogo suele venir:
IC
(mA)
0,1
1
10
50
100
|
hFE
mín typ máx
40.............__...........__70.............__...........__ 100.............__...........300 60.............__...........__ 30.............__...........__ |  |
Detección de averías en circuitos con transistores
Veamos los tipos de averías típicos que podemos tener en un transistor con un ejemplo:
1ª aproximación:
Esto es cuando no hay averías. Dos tipos de averías comunes que podemos tener son que la base este abierta o que la base se encuentre cortocircuitada, veamos estos dos casos:
En este caso de la base en cortocircuito, se puede estropear la unión BE.
- RB abierto = RBo
- RB cortocircuito = RBs
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