Nov 162015
 

Regiones de saturación y ruptura de Transistor

Región de saturación

En la región de saturación las uniones de emisor y colector están polarizadas en directa; la VBE y la VBC tienen tensiones superiores 100mV. En estas condiciones, las ecuaciones de Ebers-Moll quedan reducidas a

Modelo Ebers-Moll simplificado para transistor bipolar en saturación - Electrónica Unicrom

La caída de tensión entre el colector y emisor es muy baja debido a que ambas uniones pn se encuentran directamente polarizadas. De esta manera, se verifica que

siendo, de 1.13,

Curva típica del fabricante de VCE de saturación en función de IC (corriente de colector) - Electrónica Unicrom

Los valores típicos de la VCE (sat) están próximos a 0.1 o 0.2 V y la VBE (sat) es ligeramente superior a la de la región lineal (˜0.8 V). El transistor está operando con una relación ßF (sat) = IC/IB variable e inferior a la ßF de la región lineal.

En la figura 1.6 aparece una curva típica que proporciona el fabricante relacionando la VCE (sat) con la IC realizada con una ßF (sat) = 20. La VCE (sat) está comprendida entre 70 mV y 200 mV, y por ello, en muchos circuitos se considera prácticamente 0V. En esta región el transistor se comporta de una manera no lineal.

Región de ruptura

Las tensiones máximas que pueden soportar las uniones pn inversamente polarizadas se denominan tensiones de ruptura. Cuando se alcanza estas tensiones existe peligro de ruptura del transistor debido a dos fenómenos: ruptura por avalancha y ruptura por perforación.

El fabricante proporciona dos tensiones máximas (VCEO, VCES) que limitan de alguna manera las tensiones máximas de polarización en continua los transistores. La VCEO define la tensión máxima entre el colector y emisor, estando la base en circuito abierto, antes de que se produzca fenómenos de multiplicación de avalancha que incrementa exponencialmente la ICO a través de la unión de colector.

La VCES define la tensión máxima del colector, estando la base en cortocircuitada al emisor, antes de que la anchura de la región de transición alcance el emisor perforando la región de base. Gráficamente, en la figura 1.7 se muestra la definición de ambas tensiones. Por ejemplo, el transistor BC547 tiene VCES = 50 V y VCEO = 45 V, y son éstas tensiones las que limitan las propias tensiones máximas de alimentación.

Definición de VCEO y VCES. en tensión de ruptura de un transistor bipolar - Electrónica Unicrom

Zona inversa

En la región inversa los terminales colector y emisor se intercambian, es decir, el emisor hace la función de colector y viceversa. Las curvas eléctricas son muy similares a las indicadas en la figura 1.2 aunque las prestaciones del transistor sufren una gran disminución al carecer de simetría; el colector está menos dopado y tiene mayor tamaño que el emisor.

El efecto más importante es la disminución de la ganancia en corriente en continua que pasa a tener valores altos (p.e., ßF = 200) en la región directa lineal a valores bajos (p.e., ßI = 2) en la región inversa lineal.

Tut_modos_operacion_transistor_bipolar_saturacion.asp
Tut_modos_operacion_transistor_bipolar_ruptura_inversa.asp

 

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