8.5: Interpretación de la hoja de datos del transistor

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La hoja de datos para un transistor de potencia NPN popular, el 2N3055, se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Este modelo está disponible de varios fabricantes diferentes. Debido a la alta disipación de potencia, la caja de plástico TO-92 que se utiliza para pequeños dispositivos de señal no es apropiada. En cambio, este dispositivo utiliza la caja TO-3 totalmente metálica. Bajo las clasificaciones máximas encontramos que el dispositivo tiene una disipación de potencia máxima de 115 W a una temperatura de caja de 25\(^{\circ}\) C, una corriente máxima de colector de 15 A y una tensión máxima colector-emisor de 60 V. Obviamente, el dispositivo no puede soportar corriente y voltaje máximos simultáneamente.

Figura\(\PageIndex{1a}\): Hoja de datos 2N3055. Usado con permiso de SCILLC dba ON Semiconductor.

En el dibujo del caso TO-3, sólo se muestran dos derivaciones. Estos son para el emisor y la base. Todo el cuerpo del dispositivo es el colector. Esto se debe a que lo más probable es que el dispositivo esté conectado a un disipador de calor metálico (vea la siguiente sección) para ayudar a disipar el calor generado. Cuanto mayor sea el área de contacto, más efectivo será el flujo de calor. Las curvas presentadas en la Figura\(\PageIndex{1b}\) indican que\(\beta\) es considerablemente inferior a lo que vimos para pequeños dispositivos de señal. Además,\(I_{C(sat)}\) tiende a ser más grande para los transistores de mayor potencia. Para corrientes muy altas,\(\beta\) podría caer a menos de 20 mientras que\(I_{C(sat)}\) puede ser superior a la mitad de un voltio.

Figura\(\PageIndex{1b}\): Hoja de datos 2N3055 (cont).

Figura\(\PageIndex{1c}\): Hoja de datos 2N3055 (cont).

Un elemento de nota en la Figura\(\PageIndex{1c}\) es el pequeño gráfico en la parte inferior de la hoja. Se trata de una parcela de área de operación segura. Básicamente, la combinación de\(V_{CE}\) y\(I_C\) debe caer dentro de la zona inferior izquierda. Lo que es de particular interés es que la zona segura se extiende aún más si la combinación de corriente/voltaje es el resultado de un pulso corto en lugar de una condición continua.

8.5.1: Disminución de potencia

Un último punto de preocupación es la gráfica que se encuentra en la Figura\(\PageIndex{1a}\) y ampliada en la Figura\(\PageIndex{2}\). Esta es una curva de reducción de potencia.

Figura\(\PageIndex{2}\): Curva de reducción de potencia para 2N3055. Usado con permiso de SCILLC dba ON Semiconductor.

Aunque el dispositivo está clasificado para 115 vatios, eso solo es cierto a temperaturas de caja de 25\(^{\circ}\) C o menos. A temperaturas más altas, la capacidad de disipación de energía disminuye. Por ejemplo, a 100\(^{\circ}\) C este dispositivo sólo puede disipar unos 65 vatios. Un valor preciso se puede calcular a través de la siguiente fórmula:

\[P_D = P_{25} − D(T_{case} − 25^{\circ}C) \label{8.8} \]

Dónde

\(P_D\)es la disipación de potencia a la nueva temperatura de la caja,

\(P_{25}\)es la disipación de potencia a 25\(^{\circ}\) C,

\(D\)es el factor de reducción (unidades de W/C\(^{\circ}\)),

\(T_{case}\)es la nueva temperatura de la caja.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

Determinar la disipación de potencia de un 2N3055 a 75\(^{\circ}\) C.

Usando la gráfica, esto es un poco más de 80 watts.

Para obtener un resultado más preciso, usaremos la Ecuación\ ref {8.8}. De la hoja de datos la disipación a 25\(^{\circ}\) C,\(P_{25}\), es de 115 vatios. El factor de reducción,\(D\), es 0.657 W/C\(^{\circ}\) (el factor de reducción se encuentra directamente encima de la gráfica de reducción de potencia en la Figura\(\PageIndex{1a}\)).

\[P_D = P_{25}−D(T_{ambient}−25^{\circ}C) \nonumber \]

\[P_D = 115W −0.657W/C^{\circ}(75^{\circ}C−25^{\circ}C) \nonumber \]

\[P_D = 82.1W \nonumber \]