¿Cuál es el efecto de la temperatura en el transistor?

La temperatura tiene un impacto significativo en el rendimiento del transistor, influyendo en su:

1. Ganancia actual (β):

* Aumento de la temperatura: β generalmente disminuye al aumentar la temperatura. Esto se debe al aumento de la energía térmica que conduce a una mayor recombinación de los pares de agujeros de electrones, reduciendo el número de portadores disponibles para la conducción.

* Disminución de la temperatura: β generalmente aumenta con la disminución de la temperatura debido a la reducción de la recombinación y al aumento de la movilidad del portador.

2. Corriente de fuga:

* Aumento de la temperatura: La corriente de fuga (tanto emisor de base como colector-emisor) aumenta significativamente con la temperatura. Esto se debe a que el aumento de la energía térmica excita más electrones para saltar a través de las regiones de agotamiento, contribuyendo al flujo de corriente no deseado.

* Disminución de la temperatura: La corriente de fuga disminuye al disminuir la temperatura debido a la reducción de la energía térmica y menos portadores que escapan de las regiones de agotamiento.

3. Características del transistor:

* Aumento de la temperatura:

* Ganancia de corriente reducida (β)

* Aumento de la corriente de fuga

* Impedancia de salida reducida

* Impedancia de entrada reducida

* Aumento de la disipación de potencia

* Posible fugitivo térmico (calentamiento no controlado que conduce a la falla del dispositivo)

* Temperatura disminuida:

* Aumento de la ganancia de corriente (β)

* Corriente de fuga reducida

* Aumento de la impedancia de salida

* Aumento de la impedancia de entrada

* Disipación de potencia reducida

* Posible velocidad de conmutación más lenta

4. Voltaje de desglose:

* Aumento de la temperatura: El voltaje de descomposición (BVCEO, BVCEO) disminuye con la temperatura. Esto se debe a que las temperaturas más altas aumentan la energía de los electrones, lo que los hace más propensos a la descomposición de avalancha.

5. Velocidad de conmutación de transistores:

* Aumento de la temperatura: La velocidad de conmutación puede verse afectada por una mayor corriente de fuga y una disminución de la movilidad portadora. Esto puede conducir a tiempos de conmutación más lentos.

* Temperatura disminuida: La velocidad de conmutación puede mejorar con una disminución de la temperatura debido al aumento de la movilidad del portador y una reducción de la corriente de fuga.

Consecuencias de las variaciones de temperatura:

* Rendimiento del circuito: Las variaciones de temperatura pueden causar un comportamiento de circuito impredecible, incluidos cambios de sesgo, distorsión e inestabilidad.

* Fiabilidad del dispositivo: Las temperaturas extremas pueden conducir a la falla del dispositivo, especialmente si se produce fugitivo térmico.

Técnicas de mitigación:

* disipadores de calor: Se usa para disipar el calor del transistor.

* Diseño térmico: El diseño adecuado del circuito y la colocación de componentes para minimizar la generación de calor y garantizar un enfriamiento adecuado.

* Circuitos de compensación de temperatura: Utilice elementos sensibles a la temperatura para ajustar los parámetros del circuito y compensar los cambios de temperatura.

Comprender el impacto de la temperatura en los transistores es crucial para un diseño y operación de circuitos confiables. Las técnicas de gestión térmica adecuadas son esenciales para prevenir la falla del dispositivo y garantizar un rendimiento óptimo.