Transistores de potência

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Transistores de potência Os transistores de potência tem características de entrada em condução e de corte controladas. Os transistores, utilizados como elementos de chaveamento, são operados na região de saturação, resultando em uma baixa queda de tensão em estado de condução. A velocidade de chaveamento dos transistores modernos é muito maior que a dos tiristores, e eles são extencivamente empregados em conversores CC-CC e CC-CA , com diodos conectados em antiparalelo para fornecer fluxo bidirecional de corrente. Entretanto, suas especificações de corrente e tensão são menores que a dos tiristores, e os transistores são normalmente utilizados em aplicações de baixa para média potência. Transistor Bipolar de Junção Um transistor bipolar é formado pela adição de uma segunda região P ou N a um diodo de junção PN. Com duas regiões N e um região P são formadas duas junções e essa estrutura é conhecida como transistor NPN, como mostrada na figura 5.1a. Com duas regiões P e uma N, a estrutura é chamada PNP como mostrado na figura 5.1b. Os três terminais são designados por coletor, emissor e base. Um transistor bipolar tem duas junções, a junção coletor-base ( CB ) e a base-emissor ( BE ).

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Transistores de potência

Os transistores de potência tem características de entrada em condução e de corte

controladas. Os transistores, utilizados como elementos de chaveamento, são operados

na região de saturação, resultando em uma baixa queda de tensão em estado de

condução. A velocidade de chaveamento dos transistores modernos é muito maior que a

dos tiristores, e eles são extencivamente empregados em conversores CC-CC e CC-CA ,

com diodos conectados em antiparalelo para fornecer fluxo bidirecional de corrente.

Entretanto, suas especificações de corrente e tensão são menores que a dos tiristores, e

os transistores são normalmente utilizados em aplicações de baixa para média potência.

Transistor Bipolar de Junção

Um transistor bipolar é formado pela adição de uma segunda região P ou N a um

diodo de junção PN. Com duas regiões N e um região P são formadas duas junções e

essa estrutura é conhecida como transistor NPN, como mostrada na figura 5.1a. Com

duas regiões P e uma N, a estrutura é chamada PNP como mostrado na figura 5.1b. Os

três terminais são designados por coletor, emissor e base. Um transistor bipolar tem

duas junções, a junção coletor-base ( CB ) e a base-emissor ( BE ).

Apesar de haver 3 configuraçoes possíveis – coletor comum, base comum e

emissor comum, a configuração emissor comum, que é mostrada na figura 5.2a, para

um transistor NPN, geralmente é utilizada em aplicações de chaveamento. As curvas

características típicas de entrada da corrente de base Ir, em função da tensão base –

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emissor VBE, são mostradas na figura 5.2b. A figura 5.2c, mostra as curvas

características típicas de saída da corrente do coletor Ic, em função da tensão coletor –

emissor VCE. Para um transistor PNP, as polaridades de todas as correntes e tensões

são invertidas.

Há três regiões de operação de um transistor: de corte, ativa e de saturação. Na

região de corte, o transistor está desligado ou a corrente de base não é suficiente para

ligá-lo e ambas as junções estão reversamente polarizadas. Na região ativa, o transistor

age como um amplificador, no qual a corrente de coletor é amplificada por um ganho e

a tensão coletor – emissor diminui com a corrente de base. A junção coletor – base ( CB

) esta reversamente polarizada e a junção base – emissor ( BE ) esta diretamente

polarizada. Na região de saturação, a corrente de base é suficientemente elevada para

que a tensão coletor – emissor seja baixa e o transistor aja como uma chave. Ambas as

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junções ( CB e BE ) estão diretamente polarizadas. A curva característica de

transferência, que é uma plotagem de VCE em função de IB, é mostrada na figura 5.3

A corrente de base é efetivamente a corrente de entrada e uma, a corrente de

coletor, a corrente de saída. A relação de corrente do coletor Ic, para a corrente de base

Ib, é conhecida como o ganho de corrente (β).

Se a corrente de base aumentar acima de Ibm, VBE aumenta e a corrente de

coletor aumenta com VCE caindo abaixo de VBE. Isso continuara ate que a junção CB

esteja diretamente polarizada com VCB em aproximadamente 0,4 a 0,5 V. O transistor,

então, vai para a saturação. A saturação do transistor pode ser definida como o ponto

acima do qual qualquer aumento da corrente de base não ampliara a corrente de coletor

significativamente.

Quanto às curvas características de chaveamento, uma junção PN diretamente

polarizada exibe duas capacitâncias paralelas: uma capacitância de camada de depleção

e um capacitância de difusão. Por outro lado, uma junção PN reversamente polarizada

tem apenas a capacitância de depleção. Sob condições de regime permanente, essas

capacitâncias não tem qualquer importância. Entretanto, sob condições transitórias, elas

influenciam o comportamento do transistor na entrada em condução e em corte.

O modelo de um transistor sob condições transitórias é mostrado na figura 5.4,

onde se Ccb e Cbe são as capacitâncias efetivas das junções CB e BE, respectivamente.

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transcondutância Gm de um BJT é definida com uma relação de ∆Ic para ∆Vbe. Essas

capacitâncias são dependentes das tensões das junções e da construção física do

transistor. Ccb afeta a capacitância de entrada significativamente devido ao efeito de

multiplicação Miller; Rcb e Rbe são as resistências do coletor para o emissor e da base

para o emissor, respectivamente.

Devido às capacitâncias internas, o transistor não entra em condução

instantaneamente. A figura 5.5 ilustra as formas de onda e os tempos de chaveamento.

À medida que a tensão de entrada Vb cresce de zero a V1 e a corrente de base cresce

para Ib1, a corrente de coletor não responde imediatamente. Há um retardo, conhecido

como tempo de atraso antes de haver qualquer fluxo de corrente de coletor. O retardo é

necessário para carregar a capacitância do BJT com a tensão de polarização direta VBE

( aproximadamente 0,7 V ). Após esse retardo, a corrente de coletor cresce para seu

valor de regime permanentemente de Ics. O tempo de subida TR depende da constante

de tempo determinada pela capacitância da junção BE.

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A corrente de base é normalmente maior que a necessária para saturar o

transistor. Como resultado, o excesso de carga de portadores minoritários é armazenado

na região de base. Quanto maior o fator de sobreexcitação ODF, maior é a quantidade

de carga extra armazenada na base. Essa carga extra chamada de carga de saturação, é

proporcional ao excesso de excitação de base.

Quando a tensão de entrada é invertida de V1 para – V2 e a corrente de base

também é mudada para –Ib2, a corrente de coletor não muda, por um tempo chamado

tempo de armazenamento ts. Esse tempo é necessário para remover a carga de saturação

da base. Como VBE ainda é positivo com apenas 0,7 V aproximadamente, a corrente de

base inverte seu sentido devido à mudança na polaridade de VB de V1 para – V2. A

corrente reversa –Ib2 ajuda a descarregar a base e a remover a carga extra desta. Sem –

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Ib2, a carga de saturação teria de ser inteiramente removida por recombinação e o

tempo de armazenamento seria maior.

Uma vez que a carga extra seja removida, a capacitância da junção BE se carrega

ate a tensão de entrada –V2 e a corrente de base cai a zero. O tempo de descida tf

depende da constante de tempo, que é determinada pela capacitância da junção BE

reversamente polarizada.

A figura 5.6a mostra a carga extra armazenada na base de um transistor saturado.

Durante o desligamento, essa carga extra é removida primeiro no tempo ts e o perfil da

carga é mudada de A para C, como mostrada na figura 5.6b. Durante o tempo de

descida, o perfil da carga diminui de C para D, ate que todas as cargas sejam removidas.

Limites de chaveamento

Segunda ruptura. A ruptura secundária (SB), que é um fenômeno

destrutivo, resulta do fluxo de corrente em uma pequena porção da base, produzindo

pontos quentes localizados. Se a energia nesses pontos for suficiente, o aquecimento, o

aquecimento excessivo localizado poderá danificar o transistor. Assim, a ruptura

secundária é causada por uma agitação térmica localizada, resultante de altas

concentrações de corrente. A concentração de corrente pode ser causada por defeitos na

estrutura do transistor. A SB ocorre em certas combinações de tensão, corrente e tempo.

Como o tempo está envolvido, a ruptura secundária é basicamente um fenômeno

dependente da energia.

Área de operação segura em polarização direta. Durante as condições de

entrada em condução e condução, a temperatura média da junção e a ruptura secundária

Page 7: Transistores de potência

limitam a capacidade de potência de um transistor. Os fabricantes normalmente

fornecem as curvas da FBSOA sob as condições de teste especificadas. A FBSOA

indica os limites ic-Vce do transistor; e para operação confiável o transistor não deve ser

submetido a uma dissipação de potência maior que aquela mostrada na curva FBSOA.

Área de operação segura em polarização reversa. Durante o desligamento,

uma corrente e uma tensão elevadas têm de ser suportadas pelo transistor, na aioria dos

casos com a junção base-emissor reversamente polarizada. A tensão coletor-emissor

tem de ser mantida a um nível seguro igual ou abaixo de um valor especificado de

corrente de coletor. Os fabricantes fornecem os limites Ic-Vce durante o desligamento

em polarização reversa como a área de operação segura em polarização reversa

(RBSOA).

Diminuição de capacidade de potência. O circuito equivalente térmico é

mostrado na Figura 5.7.

Onde:

Rjc = resistência térmica da junção para o encapsulamento.

Rcs = resistência térmica do encapsulamento para o dissipador.

Rsa = resistência térmica do dissipador para o ambiente.

A máxima dissipação de potência Pt normalmente é especificada a Tc = 25º C.

se a temperatura ambiente aumentar para Ta = Tj (max) = 150º C, o transistor poderá

dissipar potencia zero. Por outro lado, se a temperatura da junção for Tc = 0º C, o

dispositivo pode dissipar potencia máxima, e isso não é pratico. Portanto, a temperatura

ambiente e as resistências térmicas têm de ser consideradas quando da interpretação das

especificações dos dispositivos. Os fabricantes mostram as curvas de diminuição das

capacidades dos dispositivos para as características térmicas e de ruptura secundária.

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Tensões de ruptura. Uma tensão de ruptura é definida como a tensão máxima

absoluta entre dois terminais com o terceiro terminal aberto, em curto-circuito ou

polarizado direta ou reversamente. Na ruptura, a tensão de ruptura a seguir são

estabelecidas pelos fabricantes:

Vbeo: a máxima tensão entre os terminais de base e o emissor com o terminal

do coletor aberto.

Vcev ou Vcex: a máxima tensão entre os terminais de coletor e o emissor a uma

tensão negativa especificada, aplicada entre a base e o emissor.

Vceo (sus): a máxima tensão suportada entre os terminais de coletor e o emissor

com a base aberta (essa especificação é feita na máxima corrente e tensão de coletor,

aparecendo simultaneamente sobre o dispositivo com um valor especificado de

indutância da carga).

Considerar o circuito da figura 5.8a. Quando a chave CH é fechada, a corrente

de coletor aumenta e após um transiente, a corrente de coletor de regime permanente é

Ics = (Vcc – Vce (sat) / Rc). Para uma carga indutiva, a linha de carga seria o cainho

ABC, mostrado na figura 5.8b. Se a chave for aberta para remover a corrente de base, a

corrente de coletor começará a cair e uma tensão de L (di/dt) será induzida sobre o

condutor para se opor à redução de corrente. O transistor será submetido a uma tensão

transitória. Se a tensão atingir o nível daquela suportada, a tensão de coletor

permanecerá aproximadamente constante e a corrente de coletor cairá. Após um

pequeno tempo, o transistor estará desligado, e a linha de carga do desligamento é

mostrada na figura !!!!, pelo caminho CDA.

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Pra controlar a excitação da base a velocidade de chaveamento pode ser

aumentada reduzindo-se os tempos de entrada em condução ton e desligamento toff. O

ton pode ser reduzido aumentando-se a corrente de base durante a entrada em condução,

resultando em um pequeno B forçado (Bf) no início. Após a entrada em condução, o Bf

pode ser aumentado a um valor suficientemente elevado para manter o transistor na

região de quase saturação. O toff pode ser reduzido invertendo-se a corrente de base,

fazendo com que esta atinja um valor de pico durante o desligamento. Aumentando o

valor da corrente reversa de base Ib2, diminui-se o tempo de armazenamento. Uma

forma de onda típica para a corrente de base é mostrada na figura 5.9.

Diferente de uma forma fixa de corrente de base, como mostrado na figura 5.9, o

B forçado pode ser continuamente controlado para se adequar às variações da corrente

de coletor. As técnicas comummente utilizadas para a otimização da excitação de base

de um transistor são:

controle da entrada em condução;

controle do desligamento;

controle proporcional da base;

controle anti-saturação.

Controle da entrada em condução. A elevação da corrente de base pode ser

fornecida pelo circuito da figura 5.10. Uma vez que a tensão de entrada vb torna-se

Page 10: Transistores de potência

zero, a junção base-emissor é reversamente ´polarizada e C1 se descarrega através de

R2.

Controle do desligamento. Se a tensão de entrada na figura 8.15 mudar para –

V2 durante o desligamento, a tensão do capacitor é somada a V2 como uma tensão

inversa sobre o transistor. Haverá elevação da corrente de base durante o desligamento.

À medida que o capacitor C1 se descarregar, a tensão inversa será reduzida para um

valor de regime permanente, V2. Se forem necessárias características de entrada em

condução e em bloqueio diferentes, um circuito de desligamento (usando C2, R3 e R4),

como mostrado na figura 5.11, pode ser adicionado. O diodo D1 isola o circuito de

excitação de base em polarização direta do circuito de excitação de base em polarização

reversa durante o desligamento.

Controle proporcional da base. Esse tipo de controle tem vantagens sobre o

circuito de excitação constante. Se a corrente de coletor mudar devido a uma variação

na demanda da carga, a corrente de excitação da base é variada na proporção da corrente

de coletor. Um arranjo é mostrado na figura 5.12. quando a chave Ch1 é ligada, um

pulso de corrente de curta duração flui através da base do transistor Q1; e Q1 é colocado

em saturação. Uma vez que a corrente de coletor começa a fluir, uma corrente de base

correspondente é induzida devido à ação do transformador. O transistor se manteria em

Page 11: Transistores de potência

condução e CH1 poderia ser desligada. A relação de espirar é N2/N1 = Ic/Ib = B. para

que haja operação adequada do circuito, a corrente de magnetização, que tem de ser

muito menor que a corrente de coletor, deve ser a menor possível. A chave CH1 pode

ser implementada através de um pequeno transistor de sinal, tendo um circuito adicional

para descarregar C1 e descarregar o núcleo do transformador, caso seja necessário,

durante o desligamento do transistor de potencia.

Controle anti-saturação. Se o transistor for fortemente excitado, o tempo de

armazenamento, que é proporcional à corrente de base, aumentará e a velocidade de

chaveamento será reduzida. O tempo de armazenamento pode ser reduzido através da

operação do transistor em saturação leve, em vez de saturação forte. Isso pode ser

alcançado limitando-se (grampeando-se) a tensão coletor-emissor em um nível

predeterminado.

A ação do grampeamento resulta em uma corrente de coletor reduzida e na quase

eliminação do tempo de armazenamento. Ao mesmo tempo, é conseguida uma rápida

entrada em condução. Entretanto, devido ao aumento de Vce, a potencia dissipada no

transistor durante sua condução aumenta, enquanto a perda de potencia no chaveamento

diminui.

MOSFET

Um MOSFET de potência é similar ao MOSFET usado para pequenos sinais,

exceto no que se refere aos valores nominais de tensão e de corrente. É um transistor de

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chaveamento rápido, caracterizado por uma alta impedância de entrada, apropriado para

potências baixas (até alguns quilowatts) e para aplicações de alta freqüência (até 100

kHz). Um MOSFET tem aplicações importantes em fontes de alimentação chaveadas,

nas quais freqüências altas de chaveamento subentendem componentes menores e mais

econômicos além de motores de baixa velocidade de controle que utilizem modulação

por largura de pulso.

Os MOSFETs estão disponíveis no mercado nos tipos canal N e canal P.

Entretanto, os dispositivos em canal N, têm valores nominais de corrente e de tensão

mais altos. A figura 6.1 mostra o símbolo de um MOSFET canal N. Ele tem três

terminais: a porta G, a fonte S e o dreno D. A fonte está sempre em um potencial

próximo da porta. O dreno é ligado à carga. Para a configuração desse dispositivo, o

dreno torna-se positivo em relação à fonte e uma tensão pequena positiva (VGS)

aplicada na porta. Não havendo tensão na porta, a chave fica desligada: ou seja, é a

tensão da porta que controla as condições ligado e desligado.

Curvas características de tensão-corrente do MOSFET

A curva característica V-I de um MOSFET de potência é mostrada na figura 6.2.

Nela é representada a relação entre a tensão da fonte do dreno (CDS) e a corrente de

dreno (ID) para valores diferentes de VGS. Quando a tensão da porta crescer a partir de

zero, a corrente de dreno não aumentará de maneira significativa. O MOSFET passará

para o estado ligado quando VGS exceder o valor denominado tensão limiar (VTH),

que é normalmente de 2 a 4 V para MOSFETs de alta tensão. Considera-se assim que o

dispositivo opera no modo de enriquecimento, uma vez que aplicação de uma tensão

Page 13: Transistores de potência

positiva maior do que VTH resultará na condução do canal N. Esse canal atua

basicamente como uma resistência e fornece um caminho para o fluxo de corrente, no

sentido do dreno para a fonte. A tensão da porta controla a corrente do dreno. Quanto

maior o velor de VGS, maior a corrente de dreno. Entretanto, quando se tratar de uma

dado valor de VGS, a corrente máxima terá um limite. Se continuarmos a aumentar

VDS, a corrente de dreno (ID) crescerá rapidamente, até alcançar o valor de saturação

(Ipss). Depois disso não haverá aumento significativo na corrente para aquele valor

particular de VGS. Se o MOSFET de potência for usado como chave, deverá ser

operado na região não-saturada, para que seja assegurada uma queda de tensão baixa no

dispositivo quando ele estiver no estado ligado. Uma vez que o valor de saturação seja

alcançado, um acréscimo adicional em VDS somente causará uma queda ainda maior de

tensão no dispositivo e na dissipação de potência nele, sem que haja aumento de

corrente. Há três regiões distintas de operação na curva característica de V-I para uma

dada tesão da porta: a região de corte, a região ativa e a região de resistência constante

(ôhmica ou não saturada).

A região que interessa em eletrônica de potência é a região ôhmica, em que a

corrente de dreno aumenta de maneira diretamente proporcional à tensão dreno-fonte e

o MOSFET fica ligado. Nesse caso, VDS > 0. Nessa região, similar àquela de saturação

Page 14: Transistores de potência

do BJT, a relação da tensão VDS com a corrente ID – denominada resistência no estado

ligado do dreno para a fonte (RDS(ON)) – é praticamente constante.

Curva característica ideal do MOSFET

A chave eletrônica MOSFET tem uma curva característica ideal, como mostra a

Figura 6.3. Sem sinal aplicado na porta, o dispositivo está desligado. A corrente de

dreno (ID) é igual a zero e a tensão VDS, igual ao valor da fonte de alimentação. A

tensão da porta (VGS) faz com que o dispositivo passe para o estado ligado e a corrente

de dreno seja limitada pela resistência de carga. A tensão (VDS) no MOSFET é igual a

zero.

Um MOSFET como chave

Quando um MOSFET de potência é usado como chave e está na condição

ligado, é forçado a operar na região ôhmica. Isso garante que a queda de tensão no

dispositivo seja baixa, de tal modo que a corrente de dreno fique determinada pela

carga. Assim, a perda de potência no dispositivo é pequena.

A condição para a operação do MOSFET na região ôhmica é dada por:

VDS < VGS – VTH e VDS > 0

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Portanto, para aplicações de chaveamento, a resistência no estado ligado

(RDS(ON)) passa a ser um parâmetro muito importante, uma vez que determina a perda

de potência durante a condução para um dado valor de corrente de carga (dreno).

Quanto mais baixo a dissipação de potência e mais alta a capacidade de corrente do

dispositivo.

Perdas no MOSFET

Há quatro fontes de perdas de potência no chaveamento do MOSFET: as perdas

da condução ou no estado ligado, as perdas na ligação da chave e as que ocorrem no

desligamento da chave.

Perdas na condução ou perdas no estado ligado

Um MOSFET tem perdas relativamente altas dadas por:

PON = I²D RDS(ON) t ON

T

onde T é o período total.

Perdas no estado desligado

As perdas no período desligado são dadas por:

POFF = VDS(MAX) IDSS TOFF

T

Perda na ligação da chave

A perda da energia no MOSFET quando a chave passe de desligado para ligado

é dada por:

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WON = VDS(MAX) IDtR

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onde tR é o tempo de descida da corrente de dreno (ID).

Perdas de potência por chaveamento

A perda de potência por chaveamento é:

PSW = (WON + WOFF) . f

onde f é a freqüência de chaveamento.

Perda total de potência no MOSFET

PT = PON + POFF + PSW

É importante ressaltar que nas baixas freqüências de chaveamento a perda total

de potência em um MOSFET é mais alta do que em um BJT por causa da perda na

condução maior do MOSFET. Entretanto, à medida que a freqüência cresce, as perdas

por chaveamento do BJT aumentam mais do que as do MOSFET. Portanto, para

aplicações em altas freqüências é desejável o uso do MOSFET.

Diodo interno de um MOSFET de potência

Quando houver inversão na polarização da fonte (quando ela for positiva em

relação ao dreno), o MOSFET não pode bloquear a tensão. Isso significa que ele não

tem capacidade para bloqueio de tensões inversas. O fato se deve ao diodo intrínseco

antiparalelo existente em sua estrutura. Esse diodo fornece um caminho interno direto

para que a corrente passe na direção inversa (da fonte para o dreno) através da junção,

que se torna diretamente polarizada. Denominado diodo de corpo e mostrado na Figura

6.4, ele é muito útil para a maioria das aplicações de chaveamento, uma vez que fornece

um caminho de retorno para a corrente.

Page 17: Transistores de potência

Proteção do MOSFET

Um MOSFET, como todos os dispositivos semicondutores, deve ser protegido

contra sobretenções, sobrecorrentes e transitórios. Essa proteção ocorre quando há

anulação da tensão da porta, o que desliga o dispositivo. Na realidade, os MOSFETs

trazem, embutidos, sensores internos de corrente e de temperatura e circuitos de

acionamento de porta, os quais anulam o efeito da tensão da porta em caso de

ocorrência de sobrecorrentes ou de transitórios.

Page 18: Transistores de potência

Transistores

As próximas informações apresentadas a seguir são referentes aos transistores

bipolares de potência, mosfet´s e igbt. Esses transistores tem como finalidade chavear a

tensão recebida pela carga, onde foram onde foram buscadas nesses experimentos

medir-se a tensão, freqüência de chaveamento de cada um.

O primeiro a ser utilizado foi o transistor bipolar de potência, onde o circuito de comando esta sendo mostrado abaixo. A corrente I1 que passa por R1 chega a base do transistor T1 (NPN). Como seu emissor esta ligado ao terra, a corrente segue por R2 ate a base do transistor T2 (PNP), onde seu emissor esta ligado à uma alimentação de 15V. Continuando a malha, a corrente passa pelo coletor do transistor T2 resistência RB e o diodo, até chegar a base do bipolar de potência, que tem seu emissor ligado ao terra e o coletor ligado a RL e a uma tensão de 30V. Ao catodo do diodo também esta sendo ligado o emissor do transistor T3 (PNP), que tem a resistência R3 ligada à base desse

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transistor, junto com o anodo do diodo ( mesmo nó ), e outra resistência R4 ligada ao coletor do mesmo transistor, que estão sendo ambos ligados a uma alimentação de -15V.

O circuito descrito é o circuito de comando do transistor bipolar de potência, onde o chaveamento dos outros transistores é de grande importância para o bipolar de potência. . A função do diodo, além de anular a polarização da junção B-E, junto com T3, R3 e R4, é de garantir uma extração de corrente das capacitâncias internas do bipolar para um melhor chaveamento da tensão.

O sinal de entrada, gerado pelo gerador de função entra em R1, que esta ligado a base do transistor T1 (NPN), que tem seu emissor ligado ao terra e o coletor a R2. Se a tensão em cima da base do transistor de T2 for maior q a tensão da junção base-emissor, envia por Vcc igual a 15V, o transistor envia uma corrente pelo coletor, que circula também pelo diodo e polariza o bipolar , que após ter sido polarizado libera toda a tensão que havia sobre ele na carga RL.

O circuito composto por R3, T3, R4 e R5 e emissor ligados ao terra tem como objetivo a extração das capacitâncias dos transistores, acelerando a comutação. . A função do diodo, como no circuito anterior, além de anular a polarização da junção B-E, junto com T3, R3, R4 e R5 é de garantir uma extração de corrente das capacitâncias internas do bipolar para um melhor chaveamento da tensão.

A próxima figura mostra a forma de onda da carga, onde a freqüência de entrada

do circuito enviada pelo gerador de função iniciou-se com 100Hz e chegou ate 25 KHz,

medidos na carga, após esse nível de freqüência o circuito não teria um resultado

desejado.

Page 20: Transistores de potência

A forma de onda mostra que o tempo de comutação é de aproximadamente 10%

da tensão na carga, após isso o chaveamento do transistor pode interferir no

funcionamento de um circuito a frente.

O próximo transistor utilizado foi o mosfet, onde como nos experimentos com os diodos, o circuito permaneceu o mesmo ao anterior. A foto a seguir mostra a forma de onda desse transistor. O sinal de entrada, gerado pelo gerador de função entra em R1, que esta ligado a base do transistor T1 (NPN), tem seu emissor ligado ao terra e o coletor a R2. Se a tensão em cima da base do transistor de T2 for maior q a tensão da junção base-emissor, envia por Vcc igual a 15V, o transistor envia uma corrente pelo coletor, que circula também pelo diodo e polariza o mosfet, que após ter sido polarizado libera toda a tensão que havia sobre ele na carga RL.

O circuito composto por R3, T3, R4 e R5 e emissor ligados ao terra tem como objetivo a extração das capacitâncias dos transistores, acelerando a comutação. . A função do diodo, como no circuito anterior, além de anular a polarização da junção B-E, junto com T3, R3, R4 e R5 é de garantir uma extração de corrente das capacitâncias internas do bipolar para um melhor chaveamento da tensão.

A forma de onda mostra que o tempo de comutação é de aproximadamente 10%,

15% da tensão na carga, após isso o chaveamento do transistor pode interferir no

funcionamento de um circuito a frente.

Page 21: Transistores de potência

Bipolar com freqüência de 5k.

B

Bipolar com freqüência de 10k.

Page 22: Transistores de potência

Conclusão

Concluímos através das experiências apresentadas por este relatório que os níveis de freqüência e potência aplicados aos circuitos demonstrados, e a outros possíveis, e os limites dos componentes devem ser muito bem estudados na hora de se projetar um circuito, pois alguns dos componentes mostrados nesse documento acabam não funcionando muito bem a certos níveis de freqüência mais elevada e não a uma tensão mais elevada, como o caso do diodo 1N4007 e os transistores bipolares de potência, que apresentam certo tempo, de recuperação reversa e bloqueio, respectivamente, os quais podem levar a um mal funcionamento do circuito.