Chaves semicondutoras

Aula 4: Chaves Semicondutoras de Potência – O transistor bipolar de potência

Eletrônica Industrial

1 O transistor bipolar de potência:
O transistor bipolar de potência foi o primeiro dispositivo semicondutor de potência controlável no disparo e no bloqueio. Diferentemente do transistor de sinal, o transistor de potência tem uma orientação vertical de sua estrutura de camadas. Esta estrutura proporciona uma área maior através da qual a corrente flui.

Figura 24 – Diagrama da estrutura de um transistor bipolar de potência.

Os primeiros transistores de potência tinham como principal limitação em aplicações de potência à baixa velocidade de comutação. Esta "lentidão" com que o componente, ao ser ligado ou desligado, atravessava a sua região ativa implicava em excessiva dissipação de potência sobre o mesmo. Quando as melhorias tecnológicas permitiram realizar tal operação em tempos da ordem de poucos microsegundos, o transistor bipolar de potência começou a ganhar um maior número de aplicações vindo a substituir os tiristores em grande número delas.
O transistor bipolar de potência é um dispositivo semicondutor de três camadas, pnp ou npn, com duas junções pn, uma junção base-coletor (J1) e uma junção baseemissor (J2), de acordo com a Figura 25. Dentro da faixa de operação da região ativa, a corrente de coletor (IC) é função do ganho do transistor e de sua corrente de base (IB).
Isto implica que qualquer mudança na corrente de base corresponde a uma mudança amplificada na corrente de coletor, para uma dada tensão de coletor-emissor (VCE). A relação entre estas variáveis é dada por,
IC = α I B

(4.27)

Aula 4: Chaves Semicondutoras de Potência – O transistor bipolar de potência

(a)

Eletrônica Industrial

(b)

Figura 25 – Diagrama do transistor bipolar de potência. (a) Transistor npn; (b) Transistor pnp.

De acordo com a Figura 24 os terminais principais conectados ao circuito de potência são o coletor (C) e o emissor (E),