Issuu on Google+

Tema 1 INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA

DEFINICIÓN DE ELECTRÓNICA Área de la ciencia y la tecnología que trata de los fenómenos físicos que tienen lugar al producirse el movimiento de partículas cargadas en el vacío, los gases y los semiconductores. Da soporte a las tecnologías de la información Adquisición Producción Almacenamiento Procesado Comunicación Presentación

DATOS

Señales acústicas Señales ópticas Señales eléctricas ........ ........

1


CLASIFICACIÓN DE LA ELECTRÓNICA Ing. electr.

Procesos industriales Transductores Sistemas electrónicos

Electr. aplicada

Circuitos electrónicos Dispositivos electrónicos

Electrónica fundamental

Estado sólido semiconductor y Estado gaseoso

ELECTRÓNICA FUNDAMENTAL Estudio de los fenómenos físicos en Semiconductores (estado sólido)

Estados Gaseosos (elevadas potencias como interfaces de antenas de radio y televisión)

2


ELECTRÓNICA APLICADA Ciencia que estudia las características y la forma de interconecta los dispositivos para formar circuitos y sistemas que controlan la energía eléctrica en sus diversas formas. • Dispositivos electrónicos - Gráficos de funcionamiento - Modelos • Circuitos y sistemas electrónicos - Controlan la energía eléctrica en sus diversas formas - Controlan la conversión de una forma de energía a otra (transductores: eléctrica -> mecánica, ....) - Procesan información representada de forma eléctrica - Transmisión y recepción información a distancia

INGENIERÍA ELECTRÓNICA Electrónica aplicada en los procesos industriales - Automoción - Naval - Producción de bienes de consumo - Gestión de bienes de consumo - etiqueta electrónica - Automatización de procesos - Domótica - Sensores Industriales y Biomédicos - Textil

3


CIRCUITOS ELECTRÓNICOS * Circuitos electrónicos discretos (se distinguen los componentes que lo forman) - Normales - SMT (Surface Montage Technology) -> SMD * Circuitos electrónicos integrados (realizados en una sola pastilla de material semiconductor) - SSI (Small Scale Integration): nº dispositivos (n) < 100 - MSI (Medium Scale Integration): 100 < n < 1.000 - LSI (Large Scale Integration): 1.000 < n < 10.000 - VLSI (Very Large Scale Integration): 10.000 < n < 100.000 - ULSI (Ultra Large Scale Integration): 100.000 < n < 1.000.000 - GLSI (Giga Large Scale Integration): 1.000.000 < n

4Circuito impreso

4


4Ensamblaje de componentes

4Componentes para inserci贸n en circuito impreso

5


4Ensamblaje de componentes • Inserción: componentes que se fijan atravesando la placa de circuito impreso

• Circuito integrado híbrido: componentes de montaje superficial sobre una base cerámica

• Ensamblaje SMT: Componentes de montaje superficial en las 2 caras sobre una placa de circuito impreso. Soporta componentes de inserción.

4Matriz de condensadores SMT

6


4Resistores para montaje superficial

HITOS MÁS IMPORTANTES 1896: Se puede considerar el origen de la electrónica moderna => transmisión de la señal sin cable (Marconi y Popov)

7


HITOS MÁS IMPORTANTES 1904: El físico inglés J.A. Fleming (1849-1945) patenta el diodo de vacío 1907: El norteamericano Lee De Forest (1873-1961) patenta su invento de añadir al diodo de vacío una rejilla de control

HITOS MÁS IMPORTANTES 1947: W. Schockley, J. Bardeen y W. Brattain (Bell Telephone) desarrollan el primer transistor bipolar de unión (BJT) – Nobel de física en 1956

8


HITOS MÁS IMPORTANTES 1952: W. Schockley desarrolla el transistor de efecto de campo (FET)

HITOS MÁS IMPORTANTES 1958: J. Kilby (Texas Instrument) y R. Noyce (Fairchild Semicondunctors) desarrollan, independientemente, los medios para crear el circuito integrado (CI) - Kilby recibió el nobel de física en 2000

9


1er Microproc. 4004 (Intel) • Nov. 1971 • 2.300 trts • 108 KHz • 4-bit bus

1er Microprocesador de Uso General - 8080 (Intel)

• 1974 • 8-bit bus

10


1er Microprocesador de 16 bits Uso General PACE (Fairchild)

• 1974 • 16-bit bus • escalable

Memoria RAM dinámica de 64Kbytes - IBM • 1977 • 8-bit

11


HITOS MÁS IMPORTANTES 1999: Lucent Technologies de Murray Hill (Nueva Jersey, USA) obtuvo un transistor de 50 nanómetros de longitud (2.000 veces menor que el espesor de un cabello humano)

Itanium (ATI) • • • •

2000 25,4M 800 MHz 64-bit bus

12


Microprocesador Cell (2005) • IBM, Toshiba, Sony • Consolas (Playstation) • Televisores digitales • 4,6 GHz • 234 Millones de transistores en 221 mm2

ESTUDIO DE LA ELECTRÓNICA

Electrónica analógica (variables pueden tomar infinitos valores)

ORGANIZACIÓN

Electrónica digital (variables toman un nº discreto de valores) Electrónica potencia (conversión y control de energía )

Analógica Digital

13


TEMA 1 INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA (Guía de clases)

Asignatura: Dispositivos Electrónicos I Dpto. Tecnología Electrónica


CONTENIDO

DEFINICIÓN DE ELECTRÓNICA

CLASIFICACIÓN DE ELECTRÓNICA

ORGANIZACIÓN DEL ESTUDIO DE LA ELECTRÓNICA


pg. 1

Introducción a la electrónica. Guía de clases

DEFINICIÓN DE ELECTRÓNICA Área de la ciencia y la tecnología que trata de los fenómenos físicos que tienen lugar al producirse el movimiento de partículas cargadas en el vacío, los gases y los semiconductores. Da soporte a las tecnologías de la información, es decir, tecnologías que permiten la adquisición, producción, almacenamiento, procesado, comunicación y presentación de datos contenidos en todo tipo de señales físicas (acústicas, ópticas, eléctricas, etc...).

CLASIFICACIÓN DE LA ELECTRÓNICA Electrónica Fundamental, Electrónica Aplicada e Ingeniería Electrónica

Ing. electr.

Procesos industriales Transductores Sistemas electrónicos

Electr. aplicada

Circuitos electrónicos Dispositivos electrónicos

Electrónica fundamental

Estado sólido semiconductor y Estado gaseoso

Electrónica fundamental Estudio de los fenómenos físicos en semiconductores (estado sólido) y en estados gaseosos (elevadas potencias como interfaces de antenas de radio y Televisión) .

Electrónica aplicada Ciencia que estudia las características y la forma de interconectar los dispositivos para formar circuitos y sistemas que controlan la energía eléctrica en sus diversas formas. La convierten de una a otra o procesan información representada de forma eléctrica.

ANOTACIONES


Introducción a la electrónica. Guía de clases

pg. 2

Dispositivos electrónicos Estudio de sus gráficos de funcionamiento y modelos considerándolo como un elemento físico cuya

impedancia depende en general de la tensión aplicada entre dos o más de sus terminales. •

Circuitos y sistemas electrónicos −

Controlar la energía eléctrica en sus diversas formas

Controlar la conversión de una forma de energía en otra

Procesar información representada de forma eléctrica, incluyendo la transmisión a distancia

Existen circuitos electrónicos discretos (se distinguen los componentes que lo forman) y circuitos electrónicos integrados (realizados en una sóla pastilla de material semiconductor). Circuitos integrados según su escala de integración: SSI (Small Scale Integration): nº dispositivos < 100 MSI (Medium Scale Integration): 100 < nº dispositivos < 1.000 LSI (Large Scale Integration): 1.000 < nº dispositivos < 10.000 VLSI (Very Large Scale Integration): 10.000 < nº dispositivos < 100.000 ULSI (Ultra Large Scale Integration): 100.000 < nº dispositivos < 1.000.000 GLSI (Giga Large Scale Integration): nº dispositivos > 1.000.000

ORGANIZACIÓN DEL ESTUDIO DE LA ELECTRÓNICA •

Electrónica analógica Estudia los circuitos electrónicos cuyas variables pueden tomar infinitos valores dentro de unos

márgenes. •

Electrónica digital Trata los circuitos electrónicos cuyas variables toman solamente un nº discreto de valores (2 en el

caso más general). •

Electrónica de potencia Es la parte de la electrónica aplicada que estudia los circuitos de conversión de formas de la energía

eléctrica y de control de dicha energía (electrónica analógica de potencia y electrónica digital de potencia).

ANOTACIONES


TEMA 2 COMPONENTES PASIVOS

COMPONENTES ELECTRÓNICOS 8PASIVOS Cumplen una determinada función eléctrica sin necesidad de polarización exterior y no producen incremento en la potencia de las señales a ellos aplicadas. La potencia absorbida es transformada en calor. Por ejemplo: resistores, condensadores, bobinas, etc. 4ACTIVOS Son capaces de producir una cierta modificación de la señal que están procesando, bien aumentando su potencia (amplificación) o cambiando la información contenida en ella. Por regla general tienen que estar polarizados. Por ejemplo: transistores, diodos, etc.

1


COMPONENTES PASIVOS Fijos Lineales Variables Termistores

RESISTORES (resistencia)

No lineales Varistores (VDR) CONDENSADORES (capacidad)

CLASIFICACIÓN INDUCTORES O BOBINAS (autoinducción)

TRANSFORMADORES (relación de transformación)

RESISTORES FIJOS 4RESISTOR: Componente realizado especialmente para que ofrezca una determinada resistencia eléctrica 4RESISTENCIA: Propiedad física que se opone al paso de corriente y supone una pérdida de energía en forma de calor I

R

+

R=

V

V I

_ (Ω) óhmios

G=

1 R

I

R

+

V

_

(Ω-1) siemens o mhos

2


CARACTERÍSTICAS GENERALES 4RESISTIVIDAD (ρ): Tolerancia del resistor al paso de electrones a su través. Su valor depende del nº de electrones libres del material y de la estructura interna del mismo. Densidad superficial de corriente LEY DE OHM: E = ρ⋅J Campo eléctrico

σ =

Unidades ρ => (Ω ⋅ m)

1 ρ

=> CONDUCTIVIDAD

Conductores (µΩ ⋅ cm): Ag, Cu, Al, Pt Clasificación de Semiconductores (Ω ⋅ cm): Si, Ge los materiales Aislantes (hasta 108 Ω ⋅ cm): Mica, Cuarzo, cerámica

4COEFICIENTE DE TEMPERATURA (α): Variación relativa de la resistividad en función de la temperatura. Los valores del coeficiente de temperatura se suelen tabular en ppm/ºC. Expresión lineal válida para la mayor parte de los materiales y para ∆T no muy grandes.

ρ = ρ 0 ⋅ (1 + α ⋅ ∆ T )

( ⋅ (1 + α ⋅ (T

) − T ))

T1 ⇒ ρ 1 = ρ 0 ⋅ 1 + α ⋅ (T1 − T0 ) T2 ⇒ ρ 2 = ρ 0

2

ρ 2 − ρ 1 = ρ 0 ⋅ α ⋅ (T2 − T1 )

0

∆ ρ = ρ0 ⋅ α ⋅ ∆ T

∆ → 0 ⇒ dρ = ρ 0 ⋅ α ⋅ dT ⇒ α =

1 dρ ρ 0 dT

(grado-1)

3


Coeficiente de temperatura positivo (PTC) Clasificación Coeficiente de temperatura negativo (NTC)

4COEFICIENTE DE TENSIÓN (β): Variación relativa de la resistencia en función de la tensión aplicada. La medida de este coeficiente no puede ser enmascarada por el coeficiente de temperatura => medida rápida de β.

R2 = R1⋅ (1 + β ⋅ ∆ V )

β=

R2 − R1 voltio −1 ) ( R1⋅ ∆ V

4


4RESISTENCIA: Se obtiene en función de la resistividad del material empleado y de las características geométricas del resistor.

ρ: resistividad del material (Ω⋅m)

R= ρ⋅

L (Ω ) S

L: longitud (m) S: sección (m2)

4ESTABILIDAD: Capacidad del material para no sufrir variaciones permanentes en el valor de su resistividad con el tiempo, temperatura o tensión aplicada. Su valor suele darse, en variación relativa (∆R/R), después de 1000 horas trabajando a 70 ºC. Cuantitativamente la estabilidad se mide por la deriva

Deriva =

∆R ⋅ 100 (% ) R

5


4POTENCIA DISIPADA:

V2 P = I ⋅V = = I2 ⋅ R R

Unidades -> Watios (W)

• Potencia disipada en forma de calor • Cuando se alcanza el equilibrio térmico entre resistor y medio, la temperatura en el resistor no debe sobrepasar la especificada por el fabricante

Disipación máxima (W)

• Potencia máxima: Potencia nominal (Pn) Potencia que se puede disipar sobre la resistencia de forma continuada, sin que el componente sufra deterioro, a una temperatura de trabajo y condiciones ambientales especificadas

Pn CURVA DE DESWATAJE (DERATING)

Temperatura (ºC)

6


4RESISTENCIA TÉRMICA: Indica el incremento de temperatura del resistor en función de la potencia consumida. Las unidades de la resistencia térmica (RT) son ºC/W.

T = TA + RT ⋅ P

4TENSIÓN MÁXIMA DE TRABAJO:

V2 P = I ⋅V = ⇒V= R PMAX TENSIÓN MÁXIMA DE TRABAJO

P ⋅ R ⇒ VMAX = ⇒ VMAX =

PMAX ⋅ R

PMAX ⋅ R

Rigidez dieléctrica => Tensión máxima que soporta el aislante

TENSIÓN MÁXIMA => Límite más restrictivo Ejemplo: R=10KΩ, PMAX=1W => VMAX=100V Si VRD=150V => VMAX_TR=100V Si VRD=50V => VMAX_TR=50V

7


4RUIDO: Señal espuria e indeseada de aparición y magnitud aleatoria que interfiere la verdadera señal que actúa sobre el componente. Habitualmente es del orden de µV. Externas (Interferencias electromagnéticas) FUENTES Internas (movimiento aleatorio e-) ruido térmico

⎛ Vruido ( µ V ) ⎞ ⎟⎟ ( dB) Indice _ ruido = 20 ⋅ log⎜⎜ ⎝ Vseñal (V ) ⎠ 0 dB => 1 µV/V El ruido es importante cuando las señales son débiles

I(t) I

+

R V _

t V deseado V(t) t V no deseado t t

8


4RESPUESTA EN FRECUENCIA: Comportamiento del resistor en función de la frecuencia de trabajo, cuando se le aplican señales variables con el tiempo R

L

C Z = (R+L) // C L, C => Parámetros parásitos. Valores muy pequeños (nH, pF). Dependen de los materiales de fabricación.

Z = ( R + Z L ) / / ZC ⇒ Z =

ZL = j ⋅ ω ⋅ L = j ⋅ X L 1 ZC = = − j ⋅ XC j ⋅ω ⋅ C

Z=

( R + Z L ) ⋅ ZC R + Z L + ZC

ω = 2π ⋅ f

⎛ R 2 + X L2 ⎞ R + j⎜ X L − ⎟ XC ⎠ ⎝ R2 + ( X L − X C ) X C2

2

9


|Z| ideal R

f |Z| real

Altas frecuencias Mayor influencia de C

R

Bajas frecuencias Mayor influencia de L

f. resonancia (XL = XC) ω ⋅L=

1 ⇒ω = ω ⋅C

f 1 1 ⇒ f = 2π ⋅ L ⋅ C L⋅C

4TOLERANCIA Tanto por ciento alrededor del cual se encuentra con toda certeza el valor real del resistor.

10


4VALORES NORMALIZADOS Los valores de los resistores se generan por una progresión geométrica que tiene la característica de repetir sus valores en todas las décadas. Primer término

N = a ⋅ r n −1 Razón

a=1

N = 10

r = K 10

K= 3

6

n −1 K

12

24

K es la serie. Indica el nº de valores por década

48

96

E3 E6 E12 E24

SERIES TOLERANCIAS (Elegidas para cubrir toda la gama de valores)

VALORES POR DÉCADA

192 E192

E24

E12

E6

±5%

±10%

±20%

1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1

1,0

1,0

1,2 1,5

1,5

1,8 2,2

2,2

2,7 3,3

3,3

3,9 4,7

4,7

5,6 6,8

6,8

8,2

11


4RESISTENCIA CRÍTICA DE UNA SERIE La resistencia crítica de la serie se define como aquel valor de resistencia para el cual, aplicando la tensión nominal de la serie, se disipa la potencia nominal de la serie 2 NS c NS Si R < RC => Pmáx = PNs

R =

V

P

Vmáx = R ⋅ PN Si R > RC => Vmáx = VNs

Pmáx

VN2 = R

4IDENTIFICACIÓN DE RESISTORES

Bandas de colores MÉTODOS Código

R<1000 => 6 1000<R<10 => R>106 =>

xR xK xM

Después se añade la tolerancia con una letra F = ±1% G = ±2% J = ±5% K = ±10% M = ±20%

12


Plata Oro Negro Marr贸n Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco

x10-2 x10-1 0 x100 1 x101 1 2 x102 2 3 x103 3 4 x104 4 5 x105 5 6 x106 6 7 x107 7 8 x108 8 9 x109 9 Primera Segunda Multiplicador cifra cifra

10% 5% 1% 2%

Tolerancia

13


CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES FIJOS Aglomerados o de composición NO BOBINADOS Capa de carbón Capa metálica RESISTORES FIJOS

Óxidos metálicos Película delgada Película gruesa

Potencia BOBINADOS Precisión

RESISTORES NO BOBINADOS 4AGLOMERADOS O DE COMPOSICIÓN (1Ω<Rn<100MΩ, Pn<2W) - Constituidos por una mezcla de carbón, materia aislante (la más empleada es la Sílice: Si O2), y resina aglomerante - Se recubre por una capa de baquelita alojándose en sus extremos los terminales de salida - Ventajas: Robustez mecánica Sobrecargas eléctricas (transitorios tensión elevados) Baratos - Inconvenientes: Tensión de ruido elevada (2 a 6 µV/V) Dependencia de la frecuencia (capacidades parásitas) Coeficiente temperatura alto (>500 ppm/ºC) Bajas precisión y estabilidad (tolerancia 5 ÷ 20%) Sensibles a la humedad (R disminuye)

14


4CAPA DE CARBÓN o PIROLÍTICOS - Constituidos por un núcleo de cerámica sobre el que se deposita una capa de carbón => Pirólisis o Cracking del carbón - Pirólisis: Deposición de películas de carbón puro sobre una varilla metálica o de cerámica a altas temperaturas - Se procede al espiralado, se sueldan los terminales y se aísla el conjunto - Características:

Menos robustos (capa depositada es frágil) Pn hasta 2W Baratos Tensión de ruido inferior (1 µV/V) Más inductivos (inductancias parásitas) Coeficiente temperatura más bajo (>200 ppm/ºC)

15


4CAPA METÁLICA (alta calidad) * ÓXIDOS METÁLICOS - Constituidos por un soporte de vidrio, porcelana o cuarzo, sobre el que se deposita una capa de óxido de estaño y antimonio - Se procede al espiralado, se sueldan los terminales y se aísla - Características: Gran estabilidad Bajo nivel de ruido (centésimas de µV/V) Bajo coeficiente de temperatura Alta tensión máxima Aplicación en circuitos exigentes (amplificadores bajo nivel de ruido)

16


4CAPA METÁLICA (alta calidad) * PELÍCULA DELGADA - Constituidos por un soporte de cerámica sobre el que se deposita un metal precioso (Au, Pt) o inoxidable (Cr, Ti, Ni),o una aleación (Ni-Cr), eliminando el sobrante mediante fotograbado - Fotograbado (fotolitografía): Se cubre la película con resina fotosensible, se pone una máscara y se ilumina. La parte iluminada se elimina con ácido. - Se fijan los los terminales y se protegen con resina - Características: Gran estabilidad Tensión de ruido muy baja

17


FOTOLITOGRAFÍA

18


4CAPA METÁLICA (alta calidad) * PELÍCULA GRUESA - Constituidos por una mezcla de polvo de vidrio, metales preciosos y pasta aglutinante, que se deposita por métodos serigráficos en un soporte de aluminia (Al2 O3 ) - Características: Gran precisión (hasta 50 ppm) c

I

c e

R= ρ⋅

ρ c (Ω/ ) = c⋅ e e

RESISTORES BOBINADOS

4POTENCIA - Constituidos por un núcleo (porcelana) sobre el que se enrolla un hilo metálico. Se colocan los terminales y se recubren con pintura secada al horno, cemento incombustible, o se vitrifica - Características:

Ruido despreciable Robustos y alta temperatura Efecto inductivo elevado Altos valores de disipación (hasta 1500W) Tolerancia < 10% Aplicación en circuitos DC o de baja frecuencia

19


RESISTORES BOBINADOS 4PRECISIÓN - Constituidos por aleaciones especiales (Cu-Ni, Cr-Ni) - Características:

Gran precisión Tolerancia 0,05 ÷ 0,25% Gran estabilidad Ruido despreciable Bobinados especiales para reducir efecto inductivo Coeficientes temperatura muy bajos (< 1 ppm/ºC) Con respecto a los de capa metálica de precisión: * Mayor disipación pero mayor volumen * Menor rango de valores óhmicos

20


SURFACE MONTAGE DEVICE (SMD)

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA R= ρ

4RESISTOR NORMAL

L (Ω ) S

l A

B h

R= ρ

w

ρ = 300 Ω⋅cm l = 3 cm w = 1 cm h = 0,1 cm

L l 3cm =ρ = 300Ω ⋅ cm = 9000Ω = 9 K S w⋅ h 0,1cm ⋅ 1cm

21


4RESISTOR BOBINADO

R= ρ

L (Ω ) S

El elemento resistivo es en este caso un hilo del cual, en general, se conoce la sección, la longitud de una espira, y el número de espiras

R= ρ ρ = 10 Ω⋅cm s = 0,03 cm2 n = 100 l = 3 cm

R= ρ

L n ⋅ le (Ω ) =ρ S s

n ⋅ le 100 ⋅ 3cm = 10Ω ⋅ cm = 100 K s 0,03cm2

4RESISTENCIA POR CUADRO A

A

B

R

R

R

B

a a

a

200 Ω/

A

a => RAB= R+R+R = 3

⋅ 200 Ω/

= 600 Ω

R2

a

B

A

R1

R4

B

R3

a a

a

a RAB = R1 + R2//R3 + R4

22


RÉGIMEN CONTINUO Y VARIABLE V

P VP2 R

VP VP VCC

VP2 R

2 VCC R

t2 t1 T

t2 t1 T

2T

2 VCC Régimen continuo => E = P ⋅ t = ⋅T R

Régimen variable => E = P ⋅ t =

2T 2 V MAX = ⋅ T = Pn ⋅ T R

=> E MAX

VP2 ⋅t R 1 1

2 ⎛ V MAX VP2 T⎞ 2 ⎜ ⎟ ⋅ = ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ T t V R P Equilibrio => P n t1 ⎠ R R 1 ⎝

23


COMPONENTES PASIVOS Fijos RESISTORES

Variables Termistores

CONDENSADORES CLASIFICACIÓN INDUCTORES O BOBINAS TRANSFORMADORES

RESISTORES VARIABLES 4POTENCIOMETRO (REOSTATO): Elemento resistivo de tres terminales que suministra una tensión variable a una cierta carga a partir de una tensión fija

C RAC

RBC

A

B RT

1


POTENCIÓMETRO A C VE B

VS = VE

RL

VS

RL || RBC R AC + RL || RBC

Divisor de tensión REOSTATO C A

B

IL = RL

VE

IL

VE RL + RAC

Divisor de corriente

CARACTERÍSTICAS GENERALES 4RESISTENCIA TOTAL Resistencia medida entre los terminales fijos del resistor. 4RESISTENCIA MÍNIMA ABSOLUTA Mínimo valor obtenido entre el cursor y cualquiera de los terminales fijos. Suele ser < 0,5Ω o bien <1% de RT. Es debida a las uniones de los terminales y a los propios terminales. C RMIN_AC

RMIN_BC

A

B RT

2


4RESISTENCIA TERMINAL Resistencia medida entre el cursor y uno de los terminales fijos cuando el cursor se encuentra en la posición extrema correspondiente al terminal. C RTERM_A A

B

Normalmente coincide con la Resistencia mínima absoluta pero no necesariamente C RTERM_A A

RMIN_A

B

4RESISTENCIA DE CONTACTO: Resistencia medida entre el cursor y el elemento resistivo. 4VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA DE CONTACTO: Cambio máximo de la resistencia de contacto al pasar el cursor de una posición a otra. 4RESISTENCIA EQUIVALENTE DE RUIDO: Variación espuria en la salida eléctrica que no estaba presente en la entrada. Fluctuación sobre el valor teórico de R al moverse el cursor: - Capa de óxido que pueden aparecer si cursor no se mueve - Partículas depositadas sobre pista resistiva R

x

3


Ruido de resolución Debido al desplazamiento no continuo del cursor sobre el elemento resistivo (resistores bobinados) TIPOS DE RUIDOS Ruido de vibración Debido a pequeños saltos que tiene el cursor sobre la superficie resistiva cuando se mueve a velocidad excesiva

4AJUSTABILIDAD: Exactitud y facilidad con que el cursor puede situarse sobre una posición previamente elegida. 4RESOLUCIÓN: Medida cambio incremental que aparece en salida al moverse el cursor. Resolución nominal (teórica) R. T .(%) =

Bobinados Tipos de resolución

1 ⋅ 100 N

Res. desplazamiento Movimiento max. que se puede realizar en una cierta dirección sin originar ninguna variación en la salida Res. tensión Max. variación en la tensión de salida obtenida con el movimiento del cursor

No bobinados Rugosidad: Max. variación instantánea en la tensión de salida con respecto a la ideal

4


Tensión de salida

Resolución de tensión

Resolución de desplazamiento

Recorrido

4LEY DE VARIACIÓN: Lineal /logarítmica /exponencial 4CONFORMIDAD: Máxima diferencia con la ley de variación en todo el rango R Conformidad Función teórica (ideal) Función real Recorrido 4LINEALIDAD: Conformidad cuando la ley de variación (función teórica) que define el resistor es una línea recta (ley de variación lineal)

5


4RECORRIDO DEL CONTACTO: • Recorrido mecánico total Giro total necesario para llevar el cursor de un extremo al otro del resistor • Recorrido eléctrico real (total) Giro en el que existe una variación a la salida. C

A

B R. mecánico total R. eléctrico real

4RESISTENCIA DE AISLAMIENTO: Resistencia presente entre los terminales del resistor variable y las restantes partes conductoras del mismo (carcasa, eje de giro, etc.). Valores típicos > 103 MΩ

6


CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES VARIABLES Pequeña disipación BOBINADOS

Elevada disipación Precisión

RESISTORES VARIABLES

Capa de carbón NO BOBINADOS Capa metálica DE AJUSTE

RESISTORES BOBINADOS 4DE PEQUEÑA DISIPACIÓN

- Hilo de aleación: Ni-Cu (constantan) -> pequeños valores óhmicos Ni-Cr -> valores óhmicos más elevados - Resistencias: 50 Ω hasta 50 K - Tolerancia: ±10%, ±5% - Potencias 1/2 - 8 W - Tensiones máximas 5V - 500 V.

7


4DE ELEVADA DISIPACIÓN

- Hilo de aleación Ni-Cr - Resistencias: 1Ω - 10K - Potencias: 25W - 1KW

- Tolerancia: ±10%, ±5% - Tensiones máximas: 10V - 10KV

4DE PRECISIÓN

- Resistencias: 5Ω - 100 K - Potencias: Algunos vatios

- Tolerancia: ±5%, ±1% - Resolución: muy pequeña

8


RESISTORES NO BOBINADOS 4DE CAPA DE CARBÓN Y DE CAPA METÁLICA

- Resistencias: 50Ω - 10M (valores normalizados) - Tolerancia: ±20%, ±10% (±5%, ±2%, ±1%) - Potencias: 0,1 - 2,25W (1/4 - 4W) - Tensiones máximas: 25 - 600V

RESISTORES AJUSTABLES BOBINADOS

PISTA DE CARBÓN

- Resistencias: 10Ω - 10K - Potencias: 1W

- Resistencias: 1 - 5K - Potencias: 0,25W

9


RESISTORES AJUSTABLES PISTA CERMET

- Tecnología de capa gruesa: pasta de polvo de vidrio mezclado con metal (Ag, Au) y depositada mediante serigrafía sobre un substrato cerámico aislante. - Resistencias: 10Ω - 1M - Potencias: 1/2- 2W - Bajo ruido, buena respuesta en frecuencia, coef. Temperatura bajo - Linealidad y resolución muy buenas. Excelente fiabilidad

COMPONENTES PASIVOS Fijos RESISTORES

Variables Termistores

CONDENSADORES CLASIFICACIÓN INDUCTORES O BOBINAS

TRANSFORMADORES

10


TERMISTORES 4DEFINICIÓN: Resistores no lineales de estado sólido constituidos por cristales de óxido metálico que se utilizan como sensores de temperatura. Resistores cuya principal característica es que su resistencia varía notablemente con la temperatura NTC (Coeficiente de temperatura negativo) CLASIFICACIÓN PTC (Coeficiente de temperatura positivo)

R

NTC

R

PTC

T

T

- Se fabrican utilizando titanatos de bario (Ba Ti O3) o soluciones sólidas de este titanato, y también de estroncio (Sr Ti O3) - PTC con coeficiente de temperatura positivo sólo en un margen - PTC con coeficiente de temperatura (15 ÷ 80%/K) mucho mayor que en NTC (-4 ÷ -6%/K)

11


NTC

R (t ) = R0 ⋅ e

α=

PTC

⎛1 1 ⎞ ⎟⎟ ⎝ T T0 ⎠

β ⋅⎜⎜ −

1 dR β =− 2 R dT T

R (t ) = R0 ⋅ e β ⋅(T −T0 )

α=

1 dR =β R dT

4APLICACIONES: - Medida y control de temperatura (termómetros, sensores) - Compensación de circuitos (α>0 => NTC, α<0 => PTC) - Limitación de picos de corriente en encendido (NTC) - Protección de circuitos contra sobrecorrientes - Medida nivel líquido (al sumergirse cambia T) (PTC)

12


COMPONENTES PASIVOS Fijos RESISTORES

Variables Termistores

CONDENSADORES CLASIFICACIÓN INDUCTORES O BOBINAS TRANSFORMADORES

CONDENSADORES 4CONDENSADOR: Componente constituido por dos conductores separados por un material dieléctrico, y diseñado para presentar una capacidad entre los conductores. Dieléctrico

Placas conductoras A

B

Terminales

1


4DIELÉCTRICO Todos los dieléctricos son aislantes pero no al revés. Un dieléctrico es un material no conductor (aislante) que es posible polarizar => formación de dipolos eléctricos. 4DIPOLO ELÉCTRICO Formado por el desplazamiento de unas cargas respecto de otras dentro de los átomos. Sin aplicar E + _

+ _

+ _

+ _

Aplicando E E

_ _

Centro de gravedad de las cargas + y - coinciden

+ +

_ _

+ +

Dipolos

4CAPACIDAD Propiedad física que presentan los condensadores de almacenar carga eléctrica cuando se aplica una tensión entre los conductores.

Q C = ( F) V I =C⋅

donde

C en Faradios Q en Culombios V en Voltios

dV dt

La unidad de capacidad es el Faradio, pero no se usa por ser demasiado elevada. En general las unidades que se usan habitualmente son: picofaradio (pF) = 10-12 F nanofaradio (nF) = 10-9 F microfaradio (µF) = 10-6 F

2


4CONDENSADOR PLANO Constituido por placas conductoras planas de superficie S separadas una distancia d.

S A

B

d

S S = εr ⋅ ε0 ( F) d d ε = εr ⋅ ε0 C=ε

ε0 = 8,854⋅10-14 F/cm

S: Sección de las placas conductoras d: Distancia entre placas ε: Permitividad del dieléctrico εr: Permitividad relativa del dieléctrico ε0: Permitividad del vacío

εr = 1 ÷ 12.000 (cerámicas de titanato de bario)

CARACTERÍSTICAS 4SIMBOLOGÍA

ZC =

1 1 =−j j ⋅ω ⋅ C ω ⋅C

Filtrado (f=0 => ZC = ∞) Acoplo y desacoplo

4RESISTENCIA DE AISLAMIENTO Valor resistivo que caracteriza al dieléctrico. Normalmente Ri > 104 MΩ.

Ri =

VC IF

3


4CORRIENTE DE FUGAS Corriente que pasa a través de la resistencia de aislamiento. IF < 1nA Supone la existencia de pérdidas. Idealmente no disipa potencia 4PERDIDAS Potencia disipada por el condensador. Factor de pérdidas => D = tg δ I Idealmente δ=0 I

+ V

_

Realmente

I +

δ

π/2

I

_ V

π/2 - δ

V V D = tg δ -> Depende de la frecuencia y la temperatura Factor de calidad ≡ Q= 1/D

4CONSTANTE DE TIEMPO DE DESCARGA Tiempo en el que la carga almacenada disminuye en un valor 1/e (36,7 %) con respecto a su valor inicial

τ = R⋅C

Q

0,36⋅ Q

τ

t

4


4ABSORCIÓN DIELÉCTRICA Propiedad de un condensador para mantener carga entre sus placas una vez que se cortocircuita. Es debida a los dipolos del dieléctrico que necesitan un tiempo para cancelarse.

ABS . die =

Vr ⋅100 (en un tiempo tC de cortocircuito) Vi

4RIGIDEZ DIELÉCTRICA Posibilidad de un dieléctrico de soportar una tensión continua sin que llegue a producirse en él la ruptura

CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICO

Impregnado

Papel

Metalizado

Plástico NO POLARIZADOS

Mica Cerámicos

CONDENSADORES

Electrolíticos de aluminio POLARIZADOS

VARIABLES

Electrolíticos de tantalio Mica Control Aire Cerámicos Ajuste (trimmers)

5


CONDENSADORES NO POLARIZADOS 4DE PAPEL - Primer dieléctrico empleado en la fabricación de condensadores. - Actualmente apenas se usan en electrónica. - Papel impregnado en aceites minerales o vegetales: εr => (3,4 ÷ 5,5) Cn => (4,7 nF ÷ 4,7 µF) Vn => (100 V ÷ 10.000 V) Rigidez dieléctrica elevada Aplicaciones industriales (aguantan tensiones elevadas) Arranque de motores

- Papel metalizado a una sola cara (ocupan menos volumen): Cn => (4,7 nF ÷ 47 µF) Vn => (63 V ÷ 630 V) Aplicaciones: Audio No se pueden emplear en circuitos de impulsos, tensiones pequeñas o de constante de tiempo precisa.

6


4DE PLÁSTICO - Buena rigidez dieléctrica. - Margen amplio de temperaturas. - Cn => (5 pF ÷ 30 µF) - Vn => (63 V ÷ 2.000 V) - Aplicaciones: Filtros (buena respuesta en frecuencia) Acoplo y desacoplo Acoplo

Compensación

4DE MICA - Mica: silicato doble de Aluminio y Potasio. - Se apilan y superponen alternativamente una lámina de mica y otra de metal. Se controla el valor de la capacidad por el número de capas. Metal - Cn => (2 pF ÷ 220 nF) - Vn => (100 V ÷ 5.000 V) - Gran estabilidad - Pequeña tolerancia

Mica CT = C1//C2//...//Cn = C1+C2+...+Cn

- Aplicaciones: Alta frecuencia (pequeña absorción dieléctrica)

7


4CERÁMICOS (más del 80% del mercado mundial) - Mezcla de óxidos metálicos y titanatos - Pequeño tamaño - Pequeño valor: Cn => (0,56 pF ÷ 470 nF) - Concebidos para alta frecuencia dado que en baja frecuencia las pérdidas (tg δ) son considerables. - εr puede llegar a ser muy elevado (6 ÷ 10.000), pero muy inestable cuanto más alto es su valor.

CONDENSADORES POLARIZADOS 4ELECTROLÍTICOS - Gran capacidad debido a: εr relativamente alta Espesor dieléctrico bajo (micras) Gran superficie de las placas - Un electrodo (ánodo) es de Aluminio o Tantalio, el dieléctrico de aluminia (Al2 O3) o pentoxido de tantalio (Ta2 O5), el otro electrodo (cátodo) es un electrolito (p.e. ácido bórico) envuelto en varias capas de papel y unido a su contacto metálico. - Tienen polaridad: el ánodo siempre más positivo que cátodo. Al revés => resistencia bajo valor => Explotan Ánodo +

_Cátodo

8


4ELECTROLÍTICOS DE ALUMINIO - εr (Al2 O3) => ≈ 9 - Cn => (1 µF ÷ 220.000 µF) - Vn => (2,5 V ÷ 400 V) - Aplicaciones exclusivamente en baja frecuencia (tg δ aumenta mucho con frecuencia): C. acoplo y desacoplo de TV y audio Fuentes de alimentación Control velocidad de motores - Corriente de fugas elevadas dado que la resistividad del dieléctrico es baja.

9


4ELECTROLÍTICOS DE TANTALIO - εr (Ta2 O5) => (11 ÷ 26) - Cn => (10 nF ÷ 470 µF) - Vn => (2 V ÷ 75 V) - Espesor del dieléctrico es menor que en los de aluminio => 50% más pequeños para la misma capacidad - Mismas aplicaciones que los de aluminio.

CONDENSADORES VARIABLES - Armaduras desplazables para variar la superficie enfrentada

C= ε⋅

A Placa 2

A ( N − 1) d

Placa 1

10


CONDENSADORES AJUSTABLES - Su capacidad se ajusta con un tornillo - También se les llama TRIMMERS - CMAX => (5pF ÷ 60 pF) - Dieléctrico: mica, aire, cerámico

CIRCUITO EQUIVALENTE 4 CIRCUITO EQUIVALENTE SERIE

Rs

tgδ = ω ⋅ Rs ⋅ Cs Cs

4 CIRCUITO EQUIVALENTE PARALELO Rp

tgδ =

1 ω ⋅ Rp ⋅ Cp

Cp

11


D = tgδ = ω ⋅ Rs ⋅ Cs

Rs

Cs Rp

D = tgδ =

1 ω ⋅ Rp ⋅ Cp

Cp

Cs 1 + D2 Rs ⋅ ( D 2 + 1) Rp = D2

Cp =

D < 0,1 ⇒ Cp ≈ Cs Rp ≈

Rs ⇒ Rp > > Rs D2

4 CIRCUITO EQUIVALENTE

Rp L

Rs

C

12


CONDENSADORES EN RÉGIMEN CONTINUO ECUACIÓN DE CARGA/DESCARGA

VC (t ) = V final + (Vinicial − V final ) ⋅ e

t τ

CONSTANTE DE TIEMPO DE CARGA/DESCARGA

τ = R⋅C

R + Vi

_

I C

Vc

Vi Vmax t Vc Vmax t

13


Vc Vmax 0,63⋅Vmax V(t1) t τ = R⋅C

t1

VC (t ) = V final + (Vinicial − V final ) ⋅ e VC (t ) = Vmax + (0 − Vmax ) ⋅ e −

t R ⋅C

= Vmax ⋅ (1 − e

t τ

t R ⋅C

)

τ τ

VC (t = τ ) = Vmax ⋅ (1 − e ) = Vmax ⋅ (1 − e −1 ) = 0,63 ⋅ Vmax

Vc Vmax

R I

C

Vc

0,36⋅Vmax

t τ = R⋅C

VC (t ) = V final + (Vinicial − V final ) ⋅ e VC (t ) = 0 + (Vmax − 0) ⋅ e VC (t = τ ) = Vmax ⋅ e

τ τ

t R ⋅C

= Vmax ⋅ e

t τ

t R ⋅C

= Vmax ⋅ e −1 = 0,36 ⋅ Vmax

14


COMPONENTES PASIVOS Fijos RESISTORES

Variables Termistores

CONDENSADORES CLASIFICACIÓN INDUCTORES O BOBINAS TRANSFORMADORES

INDUCTORES o BOBINAS 4DEFINICIÓN: Componente que presenta una inductancia L. φ: flujo magnético (weber) I: intensidad (A)

n2 ⋅ S φ ( H) L= = µ⋅ I l

µ: permeabilidad del núcleo (H/m) n: número de espiras S: sección del núcleo (m2) l: longitud del núcleo

V = −L ⋅

dI dt

Z L = j ⋅ω ⋅ L

La unidad de inductancia es el Henrio. Unidades prácticas: nH, µH, mH

15


COMPONENTES PASIVOS Fijos RESISTORES

Variables Termistores

CONDENSADORES CLASIFICACIÓN INDUCTORES O BOBINAS TRANSFORMADORES

TRANSFORMADORES 4 DEFINICIÓN: Elemento que transforma señales alternas a otras señales de mayor o menor amplitud que la de entrada.

+

+

Vp

Vs

_

_

16


VP N P I S = = VS NS I P

=>

IP =

IS NP

VP = VS

NS

⎛⎜ N P ⎞⎟ V S⎝ NS ⎠ VP V = S = ZP = IS IP IS ⎛⎜ N P ⎞⎟ NS ⎠ ⎝

⎛N ⎞ Z P = ZS ⎜ P ⎟ ⎝ NS ⎠

⎛ NP ⎞ ⎟ ⎜ ⎝ NS ⎠

NP NS

2

2

17


TEMA 2 COMPONENTES PASIVOS (Gu铆a de clases)

Asignatura: Dispositivos Electr贸nicos I Dpto. Tecnolog铆a Electr贸nica


CONTENIDO

RESISTORES Resistores fijos Introducción Características generales Clasificación No bobinados Bobinados Resistores en régimen variable Tipos de resistores fijos Resistores variables Introducción Características generales Clasificación Bobinados No bobinados Termistores Definición Clasificación Tipos de resistores variables

CONDENSADORES Introducción Características generales Clasificación Condensadores en régimen continuo

INDUCTORES Introducción

TRANSFORMADORES Introducción

BIBLIOGRAFÍA


pg. 1

Componentes pasivos. Guía de clases

RESISTORES FIJOS Introducción Resistor: Componente realizado especialmente para que ofrezca una determinada resistencia eléctrica Resistencia: Propiedad física que se opone al paso de corriente y supone una pérdida de energía en forma de calor Fórmulas y unidades

R=

V (Ω) óhmios I

G=

1 ( Ω -1 ) siemens ó mhos R

I

R

V

Características generales

Resistividad (ρ): Tolerancia del resistor al paso de electrones a su través. Su valor depende del número de electrones libres del material y de la estructura interna del mismo ⎧Conductores: Plata, cobre, aluminio, platino ⎪ Clasificación de los materiales⎨Semiconductores: Silicio, germanio ⎪Aislantes: Mica, cuarzo, cerámica ⎩

Coeficiente de temperatura (α): Variación relativa de la resistividad en función de la temperatura Los valores del coeficiente de temperatura se suelen tabular en ppm/ºC, que significa: el tanto por millón de variación de la resistividad por grado de temperatura 1 ∂ρ ρ = ρ 0 ⋅ (1 + α ⋅ ∆T ) (Ω.m) α= ⋅ (grado −1 ) ρ 0 ∂T

⎧Coeficiente de temperatura positivo (PTC) Clasificación ⎨ ⎩Coeficiente de temperatura negativo (NTC)

ANOTACIONES


pg. 2

Componentes pasivos. Guía de clases

Coeficiente de tensión (β): Variación relativa de la resistencia en función de la tensión aplicada. La medida de este coeficiente no puede ser enmascarada por el coeficiente de temperatura R2 − R1 β= R2 = R1 ⋅ (1 + β∆V ) (voltio -1 ) R1⋅ ∆V Resistencia: Se obtiene en función de la resistividad del material empleado y de las características geométricas del resistor. ⎧ρ : resistividad del material (Ω.m) L ⎪ R = ρ⋅ Ω donde ⎨ L : Longitud (m) S ⎪S : Sección (m2 ) ⎩

Potencia disipada: Cuando se alcanza el equilibrio térmico entre resistor y medio, la temperatura alcanzada por el resistor no debe sobrepasar la especificada por el fabricante.

Disipación máxima (W)

Estabilidad: Capacidad del material para no sufrir variaciones permanentes en el valor de su resistividad con el tiempo, temperatura o tensión aplicada. Su valor suele darse después de 1000 horas trabajando a 70ºC

Tensión máxima de trabajo: Se obtiene a partir de la potencia máxima que puede disipar el resistor, teniendo en cuenta la rigidez dieléctrica del material

Tª (ºC)

Rigidez dieléctrica: Define el valor de tensión característico de cada material a partir del cual al aplicar una tensión al aislante se produce la ruptura del mismo Ruido: Señal espuria e indeseada de aparición y magnitud aleatoria que interfiere la verdadera señal que actúa sobre el componente (habitualmente del orden de µV) Índice de ruido: Parámetro que caracteriza el nivel de ruido. Se puede definir como: ⎛ Tensión de ruido ( µ V) ⎞ ⎟ (dB) Índice de ruido = 20 ⋅ log⎜ ⎝ Tensión de señal (V) ⎠

ANOTACIONES


pg. 3

Componentes pasivos. Guía de clases

Respuesta en frecuencia: Comportamiento del resistor cuando se le aplican señales variables con el tiempo en función de la frecuencia de trabajo Z = ( R + L) / / C Frecuencias bajas: Z = R Frecuencia de resonancia (XL = Xc): cociente máximo Frecuencias altas: Z = Xc

L

R

C

Tolerancia: Tanto por ciento alrededor del cual se encuentra con toda certeza el valor real del resistor Valores normalizados1: Los valores de los resistores se generan por una progresión geométrica que tiene la característica de repetir sus valores en todas las décadas. Identificación de resistores2: Se pueden utilizar dos métodos: Bandas de colores ⎧R < 1000 : xR (óhmios) ⎪ Código ⎨1000 < R < 1 000 000 : xK (kilo óhmios) ⎪r > 1 000 000 : xM (Mega óhmios) ⎩ Clasificación Resistores no bobinados

Aglomerados: constituidos por mezcla de carbón, materia aislante y resina aglomerante. Se recubre por una capa de baquelita alojándose en sus extremos dos terminales de salida Capa de carbón: constituidos por un núcleo de cerámica sobre el que se deposita una capa de carbón. Se procede al espiralado, se sueldan los terminales y se aísla el conjunto.

1 2

Explicado en la asignatura de Laboratorio de Dispositivos Electrónicos I Explicado en la asignatura de Laboratorio de Dispositivos Electrónicos I

ANOTACIONES


pg. 4

Componentes pasivos. Guía de clases

Capa metálica: Distinguimos tres tipos: Óxidos metálicos: constituidos por un soporte de vidrio, porcelana o cuarzo, sobre el que se deposita una capa de óxido de estaño y antimonio. Se procede al espiralado, se sueldan los terminales y se aísla el conjunto. Película delgada: constituidos por un soporte de cerámica sobre el que se deposita metal o aleación eliminando el sobrante mediante fotograbado. Se fijan los terminales y se protegen con resina. Película gruesa: constituidos por una mezcla de polvo de vidrio, metales preciosos y pasta aglutinante depositado por métodos serigráficos en un soporte de alúmina y se calienta el vidrio. Resistores bobinados

Potencia: constituidos por un núcleo de porcelana, u otros materiales, sobre el que se arrolla un hilo metálico. Se colocan los terminales y se recubren con pintura secada al horno, cemento incombustible o se vitrifica. Precisión: constituidos por aleaciones especiales (cuproníquel...) o níquel-cromo para valores elevados. Cálculo de la resistencia de un resistor

En función de la estructura del resistor, podemos distinguir 3 casos, aunque todos se reducen a la aplicación de la fórmula de resistencia antes indicada. Resistor normal

l

Un resistor cualquiera, con una estructura determinada, como por ejemplo la de la figura, tiene una resistencia que viene dada por la ecuación: R=ρ⋅

A

B h

w

L Ω S

Conocida la resistividad del material (ρ), y las dimensiones del resistor (l, w y h), el cálculo de la resistencia es inmediata (por ejemplo, con los siguientes datos: ρ=300Ω.cm, l=3cm, w=1cm y h=0,1cm): R=ρ⋅

ANOTACIONES

l 3cm = 300Ω ⋅ cm ⋅ = 9000Ω = 9K w⋅ h 0,1cm ⋅ 1cm


pg. 5

Componentes pasivos. Guía de clases

Resistor bobinado

En el caso de los resistores bobinados, la resistencia se calcula empleando la misma fórmula anterior, pero teniendo en cuenta que el elemento resistivo en este caso es un hilo del cual, en general, conoceremos la sección, la longitud de una espira, y el número de espiras. Por ejemplo, dada la resistividad del hilo (ρ), la longitud de una espira (le), el número de n ⋅ le L Ω , donde espiras (n) y la sección del hilo (s), la fórmula nos queda: R = ρ ⋅ = ρ ⋅ S s observamos que la longitud del hilo viene dada por el producto del número de espiras por la longitud de cada una. En el caso concreto en que tengamos como datos: ρ=10Ω.cm, s=0,03cm2, n=100 espiras y l=3cm, obtendríamos como valor de resistencia: R = 10Ω ⋅ cm

100espiras ⋅ 3cm = 100.000Ω = 100K 0,03cm 2

Resistencia por cuadro A

B

En ocasiones, al tratar con resistores fabricados con películas metálicas u otros materiales, se suele emplear para el cálculo de la resistencia de una determinada estructura el valor de resistencia por cuadro. Este valor nos indica la resistencia a a a que presenta un cuadro de dicho material. El tamaño del cuadro es irrelevante, con tal de que el largo y ancho del mismo sean R R R A B exactamente iguales. Veamos, por ejemplo, el resistor de la figura. Se puede apreciar que dicho resistor se puede dividir en 3 cuadros exactamente iguales. Si disponemos de la resistencia por cuadro del material (por ejemplo 200 Ω/†), el cálculo de la resistencia de la estructura propuesta es inmediato, pues sería igual a: R = 3cuadros ⋅ 200Ω / cuadro = 600 Ω a

(a)

(b)

a

Si la estructura fuese como la de la siguiente figura, se podría considerar el resistor como la estructura que aparece en b, y el valor de la resistencia vendría dado por:

B a

A

RAB = R1 + R2//R3 + R4

(a)

a

donde R1, R2 y R3 se calcularían como se ha visto anteriormente.

A

R1

a

R2

(b)

R3

ANOTACIONES

a

R4

B


pg. 6

Componentes pasivos. Guía de clases

Caracterización de los resistores en régimen continuo y variable

En régimen continuo la energía que se proporciona a un resistor es disipada al exterior por diferentes mecanismos. En el momento en que la energía suministrada es igual a la disipada se alcanza el equilibrio y el resistor trabaja de forma correcta. En régimen variable el resistor puede estar sometido durante unos instantes a una tensión superior a la que podría estar en régimen continuo si a continuación pasa a una situación de reposo.

Tensión

Potencia V P2 R

VP

Energía V CC 2 R

V CC t1

t1

T

Tensión

T

Potencia Energía V P2 R

VP

V CC 2 R

V CC t1

t1

T

T

2 VCC Régimen continuo : E = ⋅T R V2 Régimen variable : E = P ⋅ t1 R 2 2 V V Equilibrio : CC ⋅ T = P ⋅ t1 R R

⎛ T⎞ VP = ⎜ R ⋅ Pn ⋅ ⎟ t1 ⎠ ⎝

1

2

En el caso en que R ó T/t1 sean elevados, VP puede resultar muy alta. En estos casos el valor máximo de tensión suele venir limitado por la rigidez dieléctrica del material.

ANOTACIONES


pg. 7

Componentes pasivos. Guía de clases

TIPOS DE RESISTORES FIJOS

Aglomerados

Capa metálica (óxidos metálicos)

ANOTACIONES

Capa de Carbón

Capa metálica (película delgada)


pg. 8

Componentes pasivos. Guía de clases

RESISTORES VARIABLES Introducción

RAC

Potenciómetro: Elemento resistivo de 3 terminales que suministra una tensión variable a una cierta carga a partir de una tensión fija.

VS = VE

RBC

C

B

A RT

RL || RBC RAC + RL || RBC

A C

VE IL = RL + RAB

VE

B

RL

VS

(a)

En la figura se muestra una resistencia variable actuando como divisor de corriente (a) y como divisor de tensión (b). A

B

Características

VE Resistencia total: Resistencia medida entre los terminales fijos del resistor

RL

IL

(b)

Resistencia mínima absoluta: Mínimo valor obtenido entre el cursor y cualquiera de los terminales fijos Resistencia terminal: Resistencia medida entre el cursor y uno de los terminales fijos cuando aquel se encuentra en la posición extrema correspondiente al terminal Resistencia de contacto: Resistencia medida entre el cursor y el elemento resistivo Variación de la resistencia de contacto: Cambio máximo de la resistencia de contacto al pasar el cursor de una posición a otra Resistencia equivalente de ruido: Variación espuria en la salida eléctrica que no estaba presente a la entrada. Existen varios tipos. Ruido de resolución: Debido al desplazamiento no continuo del cursor sobre el elemento resistivo (resistores bobinados) Ruido de vibración: Debido a pequeños saltos que tiene el cursor sobre la superficie resistiva cuando se mueva a velocidad excesiva Ajustabilidad: Exactitud y facilidad con que el cursor puede situarse sobre una posición previamente elegida

ANOTACIONES


pg. 9

Componentes pasivos. Guía de clases

Resolución: Medida del cambio incremental que aparece a la salida al moverse el cursor. Se definen varios tipos 1 ⋅ 100 N Resolución de desplazamiento: Movimiento máximo que se puede realizar en una cierta dirección para originar un incremento unitario en la tensión de salida (resistores bobinados) R. T .(%) =

Resolución nominal (teórica): (resistores bobinados)

Resolución de tensión: Máxima variación incremental en la tensión de salida, obtenida con el movimiento del cursor (resistores bobinados) Rugosidad: Máxima variación instantánea en la tensión de salida con respecto a la ideal (resistores no bobinados) Tensión de salida Resolución de voltaje Resolución de desplazamiento

Recorrido

Conformidad: Desviación de la curva real de salida con respecto a la ideal Relación de salida Función teórica Conformidad

Recorrido

Linealidad: Conformidad cuando la función teórica que define el resistor variable es una línea recta Recorrido del contacto: Se definen varios tipos. Recorrido mecánico total: Giro total necesario para llevar el cursor de un extremo al otro del resistor Recorrido eléctrico real (total): Giro en el que existe una variación a la salida

ANOTACIONES


Componentes pasivos. Guía de clases

pg. 10

Resistencia de aislamiento: Resistencia presente entre los terminales del resistor variable y las restantes partes conductoras del mismo (carcasa, eje de giro, etc.) Clasificación

En la siguiente tabla se muestran los tipos más usuales de resistores variables. ⎧ ⎧Pequeña disipación ⎪ ⎪ ⎪Bobinados ⎨Elevada disipación ⎪ ⎪Precisión Clasificación ⎨ ⎩ ⎪ Capa de carbón ⎪No bobinados⎧⎨ ⎪⎩ ⎩Capa metálica

TERMISTORES3

Definición: Resistores no lineales de estado sólido constituidos por cristales de óxido metálico que se utilizan como sensores de temperatura. Clasificación

Coeficiente de temperatura negativo (NTC4): Resistencia disminuye al aumentar la temperatura Coeficiente de temperatura positivo (PTC5): Resistencia aumenta al hacerlo la temperatura

3

Se volverá a hablar de este tipo de resistores en los capítulos dedicados a Teoría de estado sólido Negative Temperature Coefficient 5 Positive Temperature Coefficient 4

ANOTACIONES


pg. 11

Componentes pasivos. Guía de clases

TIPOS DE RESISTORES VARIABLES

Pequeña disipación

Precisión

ANOTACIONES

Elevada disipación

Capa de Carbón

Ajustables


pg. 12

Componentes pasivos. Guía de clases

CONDENSADORES

Dieléctrico Terminales

Placas

Introducción

Condensador: Componente constituido por dos conductores separados por un material dieléctrico

A

B

Capacidad6: Propiedad física que se presentan los condensadores de almacenar carga eléctrica cuando se aplica una tensión entre los conductores ⎧C en Faradios Q ⎪ C= (F) donde ⎨Q en Culombios V ⎪V en Voltios ⎩

Condensador plano: Constituido por placas conductoras planas de superficie S separadas una distancia d ⎧S : Sección de las placas del condensador ⎪d : Distancia entre placas S ⎪ C = ε r ⋅ ε 0 ⋅ (F) donde ⎨ d ⎪ε r : Permitividad relativa del dieléctrico ⎪⎩ε 0 : Permitividad del vacío Características

Resistencia de aislamiento: Valor resistivo que caracteriza al dieléctrico Corriente de fugas: Corriente que pasa a través de la resistencia de aislamiento Constante de tiempo: Tiempo en el cual la carga almacenada disminuye en un valor 1/e con respecto al valor inicial Absorción dieléctrica: Propiedad de un condensador para mantener carga entre sus placas una vez cortocircuitado éste Rigidez dieléctrica: Posibilidad de un dieléctrico de soportar una tensión continua sin que llegue a producirse en él la ruptura

6

A pesar de que la unidad de capacidad es el Faradio, ésta no es una unidad práctica por ser demasiado elevada. En general las unidades que se usan habitualmente son: el picofaradio (pF) = 10-12 F, el nanofaradio (nF) = 10-9 F, y el microfaradio (µF) = 10-6 F

ANOTACIONES


pg. 13

Componentes pasivos. Guía de clases

Clasificación ⎧ ⎧Papel ⎪ ⎪ ⎪No polarizados ⎪⎨Plástico ⎪ ⎪Mica ⎪ ⎪⎩Cerámicos ⎪ ⎪ ⎧Electrolíticos de aluminio ⎪ ⎨Polarizados ⎨ ⎩Electrolíticos de Tántalo ⎪ ⎪ ⎧Mica ⎪ ⎪ ⎪Variables ⎨Aire ⎪ ⎪Cerámicos ⎩ ⎪ ⎪⎩

Circuito equivalente

El circuito equivalente de un condensador se puede considerar constituido por 4 elementos (véase figura). El condensador propiamente dicho (C), una resistencia en paralelo (RP) que corresponde principalmente a la resistencia de aislamiento, y una resistencia y una bobina en serie (L y RS) que representan los terminales de conexión del condensador. C A

L

R

S

B

R

P

Condensadores en régimen continuo

Cuando se aplica tensión continua a un circuito en el que se tiene uno o varios condensadores, las tensiones y corrientes en el mismo van a evolucionar durante un tiempo inicial (llamado periodo transitorio) mientras dichos condensadores se cargan o descargan, hasta llegar a una situación de equilibrio. La carga o descarga de los condensadores se rige por la ecuación de la carga de los mismos, que en un caso general de aplicación práctica se puede resumir en la siguiente ecuación: VC ( t ) = V final + (Vinicial − V final ) ⋅ e

ANOTACIONES

t

τ


pg. 14

Componentes pasivos. Guía de clases

Los elementos de esta ecuación son los siguientes: VC(t): Tensión instantánea en el condensador Vfinal : Tensión a la que quedará cargado el condensador después del periodo transitorio Vinicial: Tensión inicial en el condensador τ: Constante de tiempo de carga o descarga del condensador. Viene dada por el producto entre el valor de la capacidad del condensador (C) y la resistencia a través de la que se carga o descarga (R): τ=R.C

R

Para el estudio de la carga y descarga de un condensador en un V circuito analizaremos el circuito de la figura. En él tenemos un i condensador conectado a una fuente de alimentación (Vi) y a una resistencia (R). Suponiendo inicialmente descargado el condensador, aplicaremos tensión a la entrada (Vi) y observaremos la evolución del circuito.

Vo C

En el momento en que aparece a la entrada una tensión continua Vmáx, tenemos un circuito por el que va a circular una corriente (i) que va a depender de la tensión a la entrada (Vmáx), de la tensión en el condensador (VC), y de la resistencia (R). Esta corriente circulará en el sentido indicado en la figura, cargando el condensador, cuya tensión se irá incrementando exponencialmente según se aprecia en el gráfico adjunto. En cualquier momento se puede conocer la tensión en el condensador aplicando la fórmula antes expuesta. Vi

V máx

tiempo

VC

V máx Carga exponencial

tiempo

ANOTACIONES

V máx i

VC


pg. 15

Componentes pasivos. Guía de clases

Tomando como valores: Vmáx=12V, R=100K, C=10µF, obtenemos las siguientes ecuaciones: Cuando t = 0.2 seg. ⇒ VC = 12 + ( 0 − 12 ) e

− 0.2 100 K ⋅10 µ

Cuando t = 1 seg. ⇒ VC = 12 + ( 0 − 12 ) e Cuando t = 10 >> τ seg. ⇒ VC = 12 + ( 0 − 12 ) e

− 11

− 10

1

= 2.18 V

= 7.59 V

= 11.9995 V ≈ 12 V

Se observa que la tensión se incrementa exponencialmente, es decir, muy rápidamente en los instantes iniciales (se consideran instantes iniciales aquellos próximos a la constante de tiempo τ ). Posteriormente, cuando el tiempo se hace Vi mucho mayor que τ, la tensión en el V máx condensador varía lentamente, tendiendo asintóticamente a Vfinal. En general se t=0.4seg. considera que VC=Vfinal cuando t>>τ; en el ejemplo se observa claramente que V mín para t=10seg. >> 1seg. se tiene que VC VC≈12V V Carga Descarga Si Vi cambia mientras el condensador se carga, la situación del circuito se altera. Por ejemplo, si la señal aplicada a la entrada es la de la figura, el condensador se cargará hasta el instante t=0.4 seg., y a partir de ese momento se descargará hasta la tensión final de -2 V.

Las ecuaciones que obtendremos en este caso serán las siguientes: en t = 0.4 seg. ⇒ VC = 3.96 V −t

VC = −2 + ( 3.96 + 2 ) e τ Como se puede apreciar a partir del momento en que cambia la tensión de entrada, en la nueva situación del circuito tenemos una Vinicial=3.96 V, y una Vfinal=-2 V.

ANOTACIONES

máx

V mín


pg. 16

Componentes pasivos. Guía de clases

INDUCTORES

Terminales

Espiras

Introducción A

B

Definición: Componente que presenta una inductancia L que viene dada por la siguiente ecuación: φ n2 S L= = µ ; la inductancia L se mide en henrios (H) I l φ: Flujo magnético (weber) I: Intensidad (amperios) µ: Permeabilidad del medio (henrios/metro) n: Número de espiras S: Sección del núcleo (m2) l: Longitud del núcleo (metros)

TRANSFORMADORES Introducción

Definición: Elemento que transforma señales alternas a otras señales de mayor o menor amplitud que la de entrada. Este componente no genera energía, es decir, si el transformador obtiene, a partir de una señal de amplitud A, otra de amplitud 2A, la corriente que puede suministrar a la salida será la mitad de la corriente de la que se dispone a la entrada.

ANOTACIONES

Relación de transformación Entrada

Salida

1:m

Primario

Secundario Núcleo


pg. 17

Componentes pasivos. Guía de clases

BIBLIOGRAFÍA Componentes electrónicos pasivos J. Sangrador y otros Dpto. Publicaciones de la E.T.S.I. de Telecomunicación. E.P. de Madrid Compendio básico de componentes pasivos: resistores, condensadores y bobinas. Clasificación y características principales de los mismos. Este libro es el que se sigue en la asignatura para los temas de componentes pasivos

Materiales y componentes electrónicos pasivos R. Álvarez Santos Ed. Editesa. 6ª edición. 1990 Descripción en profundidad de materiales para fabricación de componentes pasivos, así como descripción de los componentes en sí. Trata el tema con mucha más profundidad que el antes mencionado

ANOTACIONES


TEMA 3 TEORIA DE SEMICONDUCTORES

PARTÍCULAS CARGADAS 8ÁTOMO Menor partícula de un elemento químico que posee sus propiedades 4ELECTRÓN Partícula elemental del átomo cargada negativamente Masa: m = 9,11⋅ 10-31 Kg Carga: q = 1,6⋅ 10-19 Culomb (C) 8ION Partícula cargada que se origina cuando un átomo pierde o gana electrones. Su carga es igual al número de electrones perdidos (ion positivo) o ganados (ion negativo) 8HUECO Ausencia de un electrón en un enlace covalente. Su carga asociada es la del electrón con signo positivo

1


ESTRUCTURA ELECTRÓNICA

+ n (capa) = 1, 2, 3, ..... 0 => orbital s 1=> orbital p l (tipo de orbital) = 0 ... (n-1) 2 => orbital d NÚMEROS CUÁNTICOS 3 => orbital f m (orientación) = 0, ±1, ±2, ..., ±l s (giro) = +1/2, -1/2

4 PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI En un sistema electrónico dos electrones no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales 4 NÚMERO ATÓMICO Da el número de electrones que giran en torno al núcleo

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DEL GRUPO IVA C (nº atómico = 6) -> Aislante en forma cristalina (diamante) Si (nº atómico = 14) -> Semiconductor Ge (nº atómico = 32) -> Semiconductor Sn (nº atómico = 50) -> Metal

2


1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 ..... ..... ...... C (nº atómico = 6) => 1s2 Si (nº atómico = 14) => 1s2 Ge (nº atómico = 32) => 1s2 Sn (nº atómico = 50) => 1s2

2s2 2s2 2s2 2s2

2p2 2p6 3s2 3p2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2

• Los electrones de las capas interiores están fuertemente unidos al átomo y no pueden desligarse fácilmente

• Los átomos que tienen completas sus últimas capas son muy estables

• Átomos con configuraciones muy estables son también aquellos que tienen 8 electrones en la última capa

• Los electrones de la capa más externa se conocen como electrones de valencia

3


TEORÍA DE LAS BANDAS DE ENERGÍA 4 SÓLIDO Cuerpo que tiene forma y volumen constante 4 CRISTAL Sólido cuyas partículas están dispuestas regular y periódicamente

DE LOS ELECTRONES DE LA ÚLTIMA CAPA DEPENDEN LAS PROPIEDADES QUÍMICAS Y ÓPTICAS DE LOS MATERIALES

CRISTAL DE N ÁTOMOS DE ELEMENTO GRUPO IVA Banda prohibida

Banda conducción 4N estados 2N e0 electrones subcapa p 6N estados EG 2N e-

Banda valencia 4N estados 4N electrones

subcapa s 2N estados

Niveles de energía del átomo no afectados d1

d2

d3

Espacio interatómico

4


AISLANTES, SEMICONDUCTORES Y METALES Banda de conducción

EG ≈ 6eV

Banda prohibida Banda de valencia AISLANTE

Electrones Banda de libres conducción

Banda de conducción

≈ 1eV Huecos

Banda de valencia

SEMICONDUCTOR

Banda de valencia METAL

4 ELECTRÓNVOLTIO: 1eV = 1,6 ⋅ 10-19 Julios Energía que adquiere la carga de un electrón cuando se le aplica 1 voltio. q ⋅ V = 1,6 ⋅ 10-19 C ⋅ 1 V = 1 eV = 1,6 ⋅ 10-19 J

* Semiconductores más utilizados: Silicio => EG = 1,21 eV a 0 ºK Germanio => EG = 0,785 eV a 0 ºK * A 0 ºK los semiconductores son aislantes Por energía térmica (intrínsecos) * Conducción en semiconductores Por impurezas (extrínsecos) EG (Si) = 1,21 - 3,6 ⋅ 10-4 T (eV) EG (Ge) = 0,785 - 2,23 ⋅ 10-4 T (eV) A temperatura ambiente T = 300 ºK: EG (Si) = 1,1 eV EG (Ge) = 0,72 eV

5


MOVILIDAD Modelo de cargas de un metal 4 Región que contiene una red periódica tridimensional de iones positivos pesados fuertemente enlazados, rodeados de una nube de gas electrónico

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4 Al aplicar un campo eléctrico => a = F/m = q ⋅ E/m Hasta que se llega a un equilibrio con la energía perdida en las colisiones, alcanzando una velocidad media constante: µ => movilidad electrones [m2/V ⋅ s] vmedia = µ ⋅ E Velocidad Velocidad media (v) tiempo 4 Recorrido libre medio: Distancia media entre colisiones 4 CORRIENTE: Flujo de cargas

6


DENSIDAD DE CORRIENTE T: tiempo que tarda e- en recorrer L => T= L/v

A

N L

Nº de e- que atraviesan sección A por unidad de tiempo = N/T

N ⋅q⋅v ⎛ N⎞ [ A] I = ⎜ ⎟ ⋅q = ⎝ T⎠ L

n=

[ ]

I N ⋅q⋅v A = m2 A A⋅ L

N => concentración de e- por unidad de volumen [e-/m3] A⋅ L

ρ = n⋅ q

J=

J=

=> densidad de carga [C/m3]

N ⋅q⋅v = n⋅ q⋅ v = n⋅ q⋅ µ ⋅ E = σ ⋅ E A⋅ L J = σ ⋅ E => Ley de Ohm

σ = n ⋅ q ⋅ µ => conductividad [1/(Ω ⋅ m)]

4 DENSIDAD TÉRMICA DE POTENCIA (Efecto Joule) Es la potencia disipada por unidad de volumen. La energía se cede a los iones en los choques.

V⋅I E ⋅ L⋅ J ⋅ A = = E ⋅ J = σ ⋅ E 2 [W / m3 ] volumen volumen

7


SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS +4 +4

+4 +4

Hueco Enlace Covalente +4

+4

Electrones de Valencia

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL Ge/Si

Electrón libre +4 +4

+4

+4 ENLACE COVALENTE ROTO B. C.

Temperatura ambiente (300 ºK)

EG (Ge) = 0,72 eV EG (Si) = 1,1 eV

EG B.V

4 HUECO Enlace covalente roto

* A 0 ºK los semiconductores intrínsecos son aislantes * A temperatura ambiente (300 ºK) existen electrones libres y huecos resultantes del aporte de energía térmica 4 MECANISMO DE DESPLAZAMIENTO DE UN HUECO

8


4 CONCENTRACIONES DE ELECTRONES Y HUECOS En un semiconductor intrínseco la concentración de electrones libres (n) es igual a la de huecos (p), e igual a su vez a la concentración intrínseca (ni). n = p = ni

4 RECOMBINACIÓN Desaparición de pares de electrón-hueco

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS 4 SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO Semiconductor contaminado con átomos de otro material 4 SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO N Semiconductor contaminado con impurezas donadoras (elementos químicos pentavalentes como por ejemplo el Sb, P, As, del grupo VA de la tabla periódica) Electrón libre

+4 +4

+5 +4

+4

B. C. 0,01 eV

EG B.V

Electrón libre

9


4 SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO P Semiconductor contaminado con impurezas aceptoras (elementos químicos trivalentes como por ejemplo el B, Ga, In, del grupo IIIA de la tabla periódica)

+4 +4

B. C.

+3

+4

EG

0,01 eV B.V

+4

4 LEY DE ACCIÓN DE MASAS A una temperatura T de equilibrio térmico se cumple que: n ⋅ p = ni2 ni => concentración intrínseca. Aumenta con la temperatura EG0: ancho de la banda prohibida a 0 ºK

n = A0 ⋅ T ⋅ e 2 i

3

E G0 K ⋅T

K: cte de Boltzman = 1,381 ⋅ 10-23 julios/ºK = 8,620 ⋅ 10-5 eV/ºK A0: una constante independiente de T

10


LAS IMPUREZAS AUMENTAN LA CONDUCTIVIDAD

Electrones portadores mayoritarios => nn Semiconductor tipo n Huecos portadores minoritarios => pn

Huecos portadores mayoritarios => pp Semiconductor tipo p Electrones portadores minoritarios => np

DENSIDAD DE CARGA 4 LEY DE ACCIÓN DE MASAS n ⋅ p = ni2 4 LEY DE LA NEUTRALIDAD ELÉCTRICA nº cargas + = nº cargas - => p + ND = n + NA SEMICONDUCTOR TIPO N n >> p

N A = 0 ⇒ n = ND + p ≈ ND nn ≈ N D

ni2 ni2 ≈ nn ⋅ pn = n ⇒ pn = nn N D 2 i

11


SEMICONDUCTOR TIPO P p >> n

ND = 0 ⇒ p = N A + n ≈ N A ni2 ni2 ≈ np ⋅ pp = n ⇒ np = pp N A

pp ≈ N A

2 i

Si NA = ND n = p => n2 = p2 =ni2 => n = p = ni

CONDUCTIVIDAD 4 METAL (unipolar)

σ = n⋅ q⋅ µ J = σ ⋅ E = n⋅ q ⋅ µ ⋅ E 4SEMICONDUCTOR (bipolar)

( + p⋅ µ )⋅ E

σ = n ⋅ q ⋅ µn + p ⋅ q ⋅ µ p = q ⋅ n ⋅ µn + p ⋅ µ p

(

J = σ ⋅ E = q ⋅ n ⋅ µn

)

p

12


EFECTO HALL SEMICONDUCTOR TIPO N y +

FH 1

I

F 2 z

d EH w

VH

x _

B

r r r F = q ⋅ ( v × B) ⇒ F = q ⋅ v ⋅ B

r r FH = q ⋅ E H ⇒ FH = q ⋅ E H

F = FH ⇒ q ⋅ v ⋅ B = q ⋅ E H ⇒ E H = v ⋅ B

En equilibrio =>

VH = E H ⋅ d ⇒ VH = d ⋅ v ⋅ B

SEMICONDUCTOR TIPO P y

_ FH 1

I

F 2 z

w

VH

x +

B

r r r F = q ⋅ ( v × B) ⇒ F = q ⋅ v ⋅ B En equilibrio =>

d EH

r r FH = q ⋅ E H ⇒ FH = q ⋅ E H

F = FH ⇒ q ⋅ v ⋅ B = q ⋅ E H ⇒ E H = v ⋅ B VH = E H ⋅ d ⇒ VH = d ⋅ v ⋅ B

13


4 APLICACIONES DEL EFECTO HALL * Medida del tipo de semiconductor según el signo de la tensión de Hall * Medida de la densidad de carga V VH = d ⋅ v ⋅ B ⇒ v = H d⋅B J I ⋅d ⋅ B I⋅B J = ρ ⋅v ⇒ ρ = = = v w ⋅ d ⋅ VH w ⋅ VH

Coeficiente de Hall RH =1/ρ

* Medida de la movilidad y conductividad => * Medida del campo magnético => B =

σ = n⋅ q⋅ µ = ρ ⋅ µ

ρ ⋅ w⋅

VH I

⎛ 1 ⎞ ⎟ ⋅ B⋅ I ⎝ ρ ⋅ w⎠

* Multiplicador de efecto Hall => VH = ⎜

MODULACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD 4 ELEVACIÓN DE LA TEMPERATURA Termistores: Mezclas de Ni O, Mn2 O3, Co2 O3 σ aumenta => R disminuye => NTC Semiconductores intrínsecos: σ (Ge) => 6% por grado de temperatura σ (Si) => 8% por grado de temperatura 4 DOPAJE Semiconductores extrínsecos 4 ILUMINACIÓN Fotoconductores, fotorresistores, o LDR (Light Dependent Resistors)

14


4 ILUMINACIÓN Fotoconductores, fotorresistores, o LDR (Light Dependent Resistors) c ≡ velocidad de la luz ≈3⋅108 m/s h ≡ constante de Planck = 6,626⋅10-34 J⋅s = 4,14125⋅10-15 eV⋅s

λ=

c⋅h = E

3 ⋅108

E=

m ⋅ 4,14125 ⋅10 −15 eV ⋅ s 1,24 s [µm] = E E

1,24 1,24 ⇒ λC = [µ m] EG λ

EG : Energía de la Banda Prohibida (distancia entre Banda de Valencia y Banda de Conducción) λC: Longitud de onda crítica

E=

1,24 1,24 ⇒ λC = [µ m] EG λ

RESPUESTA ESPECTRAL % de pares e--h+ creados

λC

λ

Aplicaciones LDR: * Medida iluminación * Interruptores sensibles a la luz

15


GENERACIÓN Y RECOMBINACIÓN DE CARGAS Suponemos barra de Silicio tipo n con concentraciones en equilibrio n0 y p0. En t’ se ilumina alcanzándose concentraciones p y n. p - p0 = n - n0 p(t) p

p = p0 + p'(0) ⋅ e

p = p0 + p’(0)

t τp

p0 t

0

t'

p(t) p

p = p0 + p' (0) ⋅ e

p = p0 + p’(0)

t

τp

p0 t'

0

t

Silicio tipo n => ∆p/p0 >> ∆n/n0 => La generación de portadores afecta principalmente a los portadores minoritarios. * Tiempo de vida medio de un portador: Es el tiempo de existencia de un hueco (electrón) antes de recombinarse => τp τn p/τp : decrecimiento del nº de huecos por unidad de tiempo g: incremento de huecos (generación térmica) por unidad de tiempo

16


dp p = g− τp dt

En equilibrio =>

dp =0 dt p = p0

=>

g=

p0 τp

dp p0 p ( p0 − p) p' = − = =− dt τ p τ p τp τp

p' = p − p0 ⇒

dp' dp dp' p' = ⇒ =− τp dt dt dt

p'(t ) = p' (0) ⋅ e

t τp

⇒ p(t ) − p0 = p'(0) ⋅ e

⇒ p(t ) = p0 + p' (0) ⋅ e

t τp

t τp

DIFUSIÓN 4 CORRIENTE DE DIFUSIÓN Corriente que se crea entre dos zonas de diferente concentración. p(0)

x=0

p(x)

x JDn JDp

dp : Densidad de corriente de difusión de huecos dx dn : Densidad de corriente de difusión de electrones = q ⋅ Dn ⋅ dx

J D p = − q ⋅ Dp ⋅ J Dn

Dp y Dn : Constantes de difusión de huecos y electrones [m2/s]

17


4 RELACIÓN DE EINSTEIN

Dp

µp

=

VT =

Dn T (º K ) = VT = µn 11600

k ⋅ T (º K ) q

A temperatura ambiente (300 ºK), VT ≈ 26 mV

VT : Potencial equivalente de temperatura k : Constante de Boltzman (J/ºK) = 1,381 ⋅ 10-23 J/ºK

4 CORRIENTE TOTAL

J p = J E p + J Dp

dp = q ⋅ µ p ⋅ p ⋅ E − q ⋅ Dp ⋅ dx

J n = J En + J Dn = q ⋅ µ n ⋅ n ⋅ E + q ⋅ Dn ⋅

dn dx

J = Jn + J p

18


VARIACIÓN DE POTENCIAL EN UN SEMICONDUCTOR BARRA IMPURIFICADA NO UNIFORMEMENTE V1

V2 JD

x1 p1

JE

x2 p2

En circuito abierto I = 0 => Debe existir una corriente de desplazamiento igual a la de difusión y en sentido contrario => Creación de un campo eléctrico

Circuito abierto => I = 0 => J = 0

dp J ≈ J p = J E p + J D p = q ⋅ µ p ⋅ p ⋅ E − q ⋅ Dp ⋅ =0 dx dp q ⋅ µ p ⋅ p ⋅ E = q ⋅ Dp ⋅ dx ⎛ Dp ⎞ dp ⎛ VT ⎞ dp ⎟⎟ ⋅ =⎜ ⎟⋅ E = ⎜⎜ ⎝ µ p ⋅ p ⎠ dx ⎝ p ⎠ dx

dV dp ⇒ dV = − E ⋅ dx ⇒ dV = − VT ⋅ p dx p2 dp V21 = − VT ⋅ ∫ = − VT .ln p| pp12 = − VT ⋅ (ln p2 − ln p1 ) = p1 p E=−

V21 ⎛ p1 ⎞ VT ⋅ (ln p1 − ln p2 ) = VT ⋅ ln⎜ ⎟ ⇒ p1 = p2 ⋅ e VT ⎝ p2 ⎠

19


En el caso de semiconductor tipo N, análogamente se tiene que:

J ≈ J n = J En + J Dn = q ⋅ µ n ⋅ n ⋅ E + q ⋅ Dn ⋅

dn =0 dx

V − 21 ⎛ n1 ⎞ V21 = − VT ⋅ ln⎜ ⎟ ⇒ n1 = n2 ⋅ e VT ⎝ n2 ⎠

p1 = p2 ⋅ e n1 = n2 ⋅ e

V21 VT

p1 = p2 ⋅ e

V21 VT

V21 VT

=> Ecuación de BOLTZMAN para huecos

=> Ecuación de BOLTZMAN para electrones

n1 = n2 ⋅ e

V21 VT

V21 V ⎛ ⎞ ⎛ − 21 ⎞ p1 ⋅ n1 = ⎜ p2 ⋅ e VT ⎟ ⋅ ⎜ n2 ⋅ e VT ⎟ = p2 ⋅ n2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

p1 ⋅ n1 = p2 ⋅ n2

p ⋅ n = ni2

=> p ⋅ n es independiente de x

=> Demostración de la LEY DE ACCIÓN DE MASAS

20


UNIÓN ABRUPTA EN CIRCUITO ABIERTO P N NA x1

⎛ pp ⎞ V0 = V21 = VT ⋅ ln⎜ ⎟ ⎝ pn ⎠ pp ≈ N A

ni2 pn ≈ ND

ND V0

x2

⎛ N ⋅N ⎞ V0 = VT ⋅ ln⎜ A 2 D ⎟ ⎝ ni ⎠ Diferencia de potencial de contacto

21


TEMA 3 TEORIA DE SEMICONDUCTORES (Gu铆a de clases)

Asignatura: Dispositivos Electr贸nicos I Dpto. Tecnolog铆a Electr贸nica


CONTENIDO PARTÍCULAS CARGADAS Átomo Electrón Ión Hueco

TEORÍA DE LAS BANDAS DE ENERGÍA

AISLANTES, SEMICONDUCTORES Y METALES

MOVILIDAD Modelo de cargas de un metal

DENSIDAD DE CORRIENTE

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Mecanismo de desplazamiento de un hueco

IMPUREZAS DONADORAS Y ACEPTADORAS Semiconductor extrínseco tipo n Semiconductor extrínseco tipo p Ley de acción de masas

DENSIDAD DE CARGA EN SEMICONDUCTORES

EFECTO HALL

MODULACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD

GENERACIÓN Y RECOMBINACIÓN DE CARGAS Tiempo de vida medio de un portador

DIFUSIÓN

VARIACIÓN DE POTENCIAL EN UN SEMICONDUCTOR


pg. 1

Teoría de semiconductores. Guía de clases

PARTÍCULAS CARGADAS Átomo: Menor partícula de un elemento químico que posee sus propiedades.

Electrón: Partícula elemental del átomo cargada negativamente. Masa: m = 9,11 . 10-31 Kg. Carga: q = 1,6 . 10-19 culombios

Ión: Partícula cargada que se origina cuando un átomo pierde o gana electrones. Su carga es igual al número de electrones perdidos (ión positivo) o ganados (ión negativo).

Hueco: Ausencia de un electrón en un enlace covalente. Su carga asociada es la del electrón con signo +.

TEORÍA DE LAS BANDAS DE ENERGÍA Sólido: Cuerpo que tiene forma y volumen constantes.

Cristal: Sólido cuyas partículas están dispuestas regular y periódicamente.

El potencial característico de la estructura cristalina es una función periódica en el espacio. Debido al acoplamiento entre las capas más exteriores de electrones de los átomos, la mecánica cuántica determina que sus niveles de energía están próximos entre sí y forman una banda de energía.

Banda prohibida

Banda conducción 4N estados 2N e0 electrones subcapa p 6N estados EG 2N e-

Banda valencia 4N estados 4N electrones

subcapa s 2N estados

Niveles de energía del átomo no afectados d1

ANOTACIONES

d2

d3

Espacio interatómico


pg. 2

Teoría de semiconductores. Guía de clases

AISLANTES, SEMICONDUCTORES Y METALES

Banda de conducción

EG ≈ 6eV

Banda prohibida Banda de valencia

Electrones Banda de libres conducción

Banda de conducción

≈ 1eV Huecos

Banda de valencia

Banda de valencia

SEMICONDUCTOR

AISLANTE

METAL

Semiconductores prácticos: Silicio (EG = 1,21 eV a 0 ºK), Germanio (EG = 0,785 eV a 0 ºK). EG (Si) = 1,21 – 3,60 . 10-4 T EG (Ge) = 0,785 – 2,23 . 10-4 T A temperatura ambiente T = 300 ºK:

EG (Si) = 1’1 eV y EG (Ge) = 0’72 eV

MOVILIDAD Modelo de cargas de un metal: Región que contiene una red periódica tridimensional de iones pesados fuertemente enlazados rodeados de una nube de “gas electrónico”. Al aplicar un campo eléctrico  se cumple la 1ª ley de Newton: a = F/m = q . E/m Hasta que se llega a un equilibrio con la energía perdida en las colisiones y se llega a una velocidad media constante (similar a lo que ocurre con el rozamiento): vmedia = µ . E µ => movilidad de los electrones [m2/V . s]

ANOTACIONES


pg. 3

Teoría de semiconductores. Guía de clases

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

Velocidad Velocidad media (v) tiempo

El desplazamiento debido a E se superpone al debido a la agitación térmica.

DENSIDAD DE CORRIENTE Nº e- que atraviesan sección por unidad de tiempo: N/T T: tiempo que tarda e- en recorrer L => T = L/v

A

I = (N/T) . q = (N . q . v)/L [Amperios] J = I/A = (N . q . v)/(A . L) [Amp./m2]

N L

n = N/(A . L) => concentración de electrones por unidad de volumen [e-/m3] ρ = n . q => densidad de carga [culomb/m3] J=n.q.v=ρ.v J=n.q.v=n.q.µ.E=σ.E σ = n . q . µ => conductividad [1/(Ω . m)]

Densidad térmica de potencia (efecto Joule) es la potencia disipada por unidad de volumen. La energía se cede a los iones en los choques:

ANOTACIONES

(V . I)/volumen = (E . L . J . A)/ volumen = E . J = σ . E2 [watt/m3]


pg. 4

Teoría de semiconductores. Guía de clases

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

+4 +4

+4 +4

Hueco Enlace Covalente +4

+4

Electrones de Valencia

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL Ge/Si

Electrón libre +4 +4

+4

+4 ENLACE COVALENTE ROTO

Hueco: Enlace covalente roto

A 0 ºK los semiconductores intrínsecos son aislantes. A temperatura ambiente existen electrones libres y huecos resultantes del aporte de energía térmica.

El mecanismo de desplazamiento de un hueco no implica electrones libres y supone un movimiento de cargas positivas.

En un semiconductor intrínseco la concentración de electrones libres (n) es igual a la de huecos (p) e igual a su vez a la concentración intrínseca. n = p = ni Recombinación: Desaparición de pares de electrón-hueco

ANOTACIONES


Teoría de semiconductores. Guía de clases

pg. 5

IMPUREZAS DONADORAS Y ACEPTADORAS Semiconductor extrínseco: Semiconductor contaminado con átomos de otro material.

Semiconductor extrínseco tipo n: Semiconductor contaminado con impurezas donadoras (elementos químicos pentavalentes como por ejemplo el Sb, P, As del grupo VA de la tabla periódica).

Semiconductor extrínseco tipo p: Semiconductor contaminado con impurezas aceptadoras (elementos químicos trivalentes como por ejemplo el B, Ga, In del grupo IIIA de la tabla periódica).

Ley de acción de masas A una temperatura T de equilibrio térmico se cumple que: n . p = ni2

ni => concentración intrínseca. Aumenta con la temperatura. Semiconductor tipo n: e- (n) -> portadores mayoritarios -> nn Huecos (p) -> portadores minoritarios -> pn Semiconductor tipo p: e- (n) -> portadores minoritarios -> np Huecos (p) -> portadores mayoritarios -> pp Las impurezas aumentan la conductividad.

DENSIDAD DE CARGA EN UN SEMICONDUCTOR Ley de acción de masas: n . p = ni2

Ley de la neutralidad eléctrica (nº cargas + = nº cargas -): p + ND = n + NA

Semiconductor tipo n: NA = 0 => n = ND + p ≈ ND nn ≈ ND ; como nn . pn = ni2 => pn = ni2 / ND

ANOTACIONES


pg. 6

Teoría de semiconductores. Guía de clases

Semiconductor tipo p: ND = 0 => p = NA + n ≈ NA pp ≈ NA ; como np . pp = ni2 => np = ni2 / NA

Concentración intrínseca ni2 = A0 . T3 . e-EG0/K.T

EG0: ancho de la banda prohibida a 0 ºK K: constante de Boltzman = 1,381 . 10-23 julios/ºK A0: constante independiente de T Conductividad de un semiconductor: σ = n . µn . q + p . µp . q

EFECTO HALL

SEMICONDUCTOR TIPO N y +

FH 1

I

F 2 z

d EH w

VH

x _

B

En equilibrio: q . EH = q . v . B

=> VH = d . v . B;

VH : Tensión de Hall

VH = EH . d Aplicaciones: •

Medida tipo de semiconductor (n o p) según el signo de la tensión de Hall

Medida de la densidad de carga

Medida de la movilidad y conductividad

Medida de campo magnético B = ρ . w . (VH/I)

Multiplicador de efecto Hall VH = (1/ρ . w) . B . I

ANOTACIONES

ρ = (B . I)/(w . VH)


pg. 7

Teoría de semiconductores. Guía de clases

MODULACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD La conductividad σ puede elevarse incrementando n o p por medio de: a) Elevación de temperatura b) Dopaje c) Iluminación. Fotoconductores o fotorresistores o LDR (Light Dependent Resistors) λc = 1,24/EG [µm]

GENERACIÓN Y RECOMBINACIÓN DE CARGAS Tiempo de vida medio de un portador: (τp o τn) Es el tiempo de existencia de un hueco (electrón) antes de recombinarse.

Supongamos barra de Silicio tipo n con una concentración en equilibrio n0 y p0, que en t’ se ilumina alcanzándose las concentraciones p y n. Lógicamente p – p0 = n – n0 En un tiempo t=0 se suprime la iluminación.

p(t) p

p = p0 + p'(0) ⋅ e

p = p0 + p’(0)

t τp

p0 t'

0

t

Silicio tipo n => ∆p/p0 >> ∆n/n0 => La generación de portadores (en este caso por iluminación) afecta principalmente a los portadores minoritarios. Por tanto vamos a realizar el estudio de los portadores minoritarios, en este caso de los huecos. p/τp : decrecimiento del nº de huecos por unidad de tiempo g : Incremento de huecos (por generación térmica) por unidad de tiempo dp/dt = g – p/τp

En equilibrio => dp/dt = 0 y p = p0 => g = p0/τp

dp/dt = (p0 – p)/τp = - p’/τp Como p’ = p – p0 => dp’/dt = dp/dt => dp’/dt = - p’/τp ANOTACIONES


pg. 8

Teoría de semiconductores. Guía de clases

p’(t) = p’(0) . e-t/τp => p – p0 = p’(0) . e-t/τp => p = p0 + p’(0) . e-t/τp

Una vez creados los portadores ha de transcurrir un cierto tiempo hasta que se recombinen.

DIFUSIÓN Además de producirse una I (corriente de conducción) en un semiconductor al aplicar un campo eléctrico E, se puede tener otra corriente I de difusión de portadores entre dos zonas de diferente concentración.

Jp = - q . Dp . dp/dx : Densidad de corriente de difusión de huecos Jn = q . Dn . dn/dx : Densidad de corriente de difusión de electrones Dp y Dn : Constante de difusión Relación de Einstein: Dp/µp = Dn/µn = VT = T(ºK)/11600 (≈ 26 mV a 300 ºK) VT : Potencial equivalente de temperatura Corriente total: Jp = q . µp . p . E – q . Dp . dp/dx Jn = q . µn . n . E + q . Dn . dn/dx

VARIACIÓN DE POTENCIAL EN UN SEMICONDUCTOR Supongamos una barra impurificada no uniformemente

BARRA IMPURIFICADA NO UNIFORMEMENTE V1

V2 JD

x1 p1

ANOTACIONES

JE

x2 p2


pg. 9

Teoría de semiconductores. Guía de clases

Si está en circuito abierto: I = 0 => Jp = q . µp . p . E – q . Dp . dp/dx = 0 E = (Dp/µp . p) . dp/dx = (VT/p) . dp/dx Además tenemos que E = - dV/dx => dV = - E . dx Por lo tanto dV = - VT . dp/p V21 = - VT . I dp/p = VT . ln (p1/p2) => p1 = p2 . eV21/Vt

Análogamente se tiene: Jn = q . µn . n . E + q . Dn . dn/dx = 0 => n1 = n2 . e-V21/Vt

Lo anterior implica que: p1 . n1 = p2 . n2 => p . n es independiente de x n . p = ni2 Demostración de la ley de acción de masas.

Supongamos una unión abrupta en circuito abierto:

UNIÓN ABRUPTA EN CIRCUITO ABIERTO P

N ND

NA x1

V0

V0 = V12 = VT . ln (pp/pn) pp ≈ NA y pn ≈ ni2/ND V0 = VT . ln (NA . ND/ni2) : Diferencia de potencial de contacto

ANOTACIONES

x2


TEMA 4 DIODOS Y APLICACIONES

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTO _ _ _ _ _

_ _ _ _ _

pp0

_ _ _ _ _

Zona de transición o de carga espacial _ _ _ + + _ _ _ + + ++ _ _ _ + + + _ _ _ + + + _ _ _ + + +

Tipo p

+ + + + +

Tipo n

np0 Concentración Carga espacial ρ

+ + + + +

+ + + + +

nn0 pn0

_

+

Campo eléctrico E

Potencial electrostático V

V0

1


UNIÓN P-N POLARIZADA EN INVERSA _ _ _ _ _ _

I0

_ _ _ _ _

_ _ _ _ _

_ _ _ _ _

_ _ _ _ _

_ _ _ _ _

VI + + + + + +

+ + + + +

+ + + + +

Tipo p

pp0

+ + + + +

+ + + + +

+ + + + +

Tipo n

nn0

np0 Concentración

pn0

Carga espacial ρ

+

_

Campo eléctrico E

VI

V0 + VI

V0

Potencial electrostático V

UNIÓN P-N POLARIZADA EN DIRECTA _ _ _ _ _

I

_ _ _ _ _

pp0

_ _ _ _ _

_ _ _ _ _

+ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

V _ D + + + + +

+ + + + +

Tipo p

+ + + + +

+ + + + +

Tipo n

np0 Concentración Carga espacial ρ

+ + + + +

+ + + + +

nn0 pn0

_

+

Campo eléctrico E

Potencial electrostático V

V0

VD V0 - VD

2


En cortocircuito el potencial de la unión se compensa con los potenciales en los contactos óhmicos de los terminales => I = 0

+ V’0 _

_ P

N V’’ - V0 + + 0

V0 - V’0 - V’’0 = 0 I=0

Grandes tensiones directa => necesidad de limitar la corriente

DIODO

ÁNODO

CÁTODO

A

K P

N

3


4UNIÓN EN CIRCUITO ABIERTO * Aparece un potencial en la unión (V0) * Existe un equilibrio dinámico en la unión 4POLARIZACIÓN INVERSA * Aumenta la anchura de la zona de transición o carga espacial * El potencial de la unión aumenta (V0 + VI) * Corriente inversa I0 debido a portadores minoritarios 4POLARIZACIÓN DIRECTA * Disminuye la anchura de la zona de transición o carga espacial * El potencial de la unión disminuye (V0 - VD) * Corriente directa debida tanto a huecos como a electrones

CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE

I0: Corriente inversa de saturación (constante a temperatura constante)

⎞ ⎛ ηV⋅V T I = I0 ⎜ e − 1⎟ ⎠ ⎝

η: Constante

Ge: η=1 Si: η=1 -> I grandes η=2 -> I pequeñas

VT : Tensión equivalente de temperatura VT = T (ºK)/11.600 T=300 ºK => VT = 26 mV

4


⎛ ηV⋅V ⎞ T I = I0 ⎜ e − 1⎟ ⎝ ⎠ I (mA) Tensión de ruptura

Vγ => Tensión umbral 0,2 V (Ge) 0,6 V (Si)

VZ I0

0,4 (Ge) 0,8 (Si)

V (volt)

(µA) -> Ge (nA) -> Si

La corriente inversa I0 aumenta con la temperatura aproximadamente un 7 % por ºC. La corriente inversa I0 se duplica aproximadamente por cada 10 ºC de aumento de temperatura. T − T1 T1 ⇒ I 01 ⎫ ⎬ I 0 (T ) = I 01 ⋅ 2 10 T ⇒ I0 ⎭

La tensión equivalente de temperatura VT también aumenta con la temperatura.

⎞ ⎛ ηV⋅V I = I 0 ⎜ e T − 1⎟ ⎠ ⎝

Para mantener constante I frente a aumentos de temperatura: dV ≈ − 2,5 mV º C dT

5


RESISTENCIA ESTÁTICA Y DINÁMICA DE UN DIODO 4RESISTENCIA ESTÁTICA (R)

V I

R=

=> Parámetro muy variable y poco útil

I pendiente = 1/R

V

4RESISTENCIA DINÁMICA (r)

r=

dV dI

I pendiente = 1/r

V V

⎛ I = I0 ⎜ e ⎝

r≈

V η ⋅VT

⎞ − 1⎟ ⇒ ⎠

η ⋅ VT I

=

K I

g=

η ⋅VT

1 dI I ⋅e = = 0 r dV η ⋅ VT

=

I0 + I I ≈ η ⋅ VT η ⋅ VT

K es constante a temperatura constante

6


Para modelos de pequeña señal se puede suponer r constante R

Vp << V => ∆VD pequeño

VP sen wt

VD

V

Rf ≡ R Forward Rr ≡ R Reverse

I p = 1/r = 1/Rf

p = 1/Rr

V

MODELOS DEL DIODO 4DIODO IDEAL Vγ = 0 V ≥ Vγ => Rf = 0 V <Vγ => Rr = ∞

A

I I

A

+ _V K

V

A

K Directa

K Inversa

7


MODELOS DEL DIODO 4DIODO REAL I 1/Rf

1/Rr

A

+

V

D1 y D2 son ideales V ≥ Vγ => V = Vγ + I⋅Rf V < Vγ => V = Vγ + I⋅Rr

I

D1

D2

V Rf

Rr Vγ

_ K

Modelos intermedios: Rf = 0 ó Rr = ∞ ó Vγ = 0 ó combinaciones

CAPACIDAD DE LA ZONA DE CARGA ESPACIAL O TRANSICIÓN

La anchura de la zona de carga espacial y por lo tanto la carga aumenta con la tensión inversa, lo cual equivale a un efecto de capacidad:

CT =

dQ dVI

donde CT es la capacidad de transición

8


q ⋅ N A ⋅ W p ⋅ A = q ⋅ N D ⋅ Wn ⋅ A

VI

N A ⋅ W p = N D ⋅ Wn p

dE ρ q ⋅ N D = = dx ε ε

n ND

Densidad de carga

-Wp

0

x

Wn

NA >> ND -NA

Intensidad de campo E

0

q ⋅ ND

ε

Wp << Wn ≈ W

Potencial V

q ⋅ ND

ε

x

Wn

E=

Vj 0

⋅x+K

E (x = W ) = 0 ⇒ K =−

W -Wp

E=

⋅W

q ⋅ ND

⋅ (x − W ) = −

CT =

dQ A =ε dVI W

ε

x

dV dx

4DIODOS DE CAPACIDAD VARIABLE (Varicaps: Variable Capacitors) (Varactores)

CT = ε

A = W

ε⋅A 2ε q ⋅ ND

⋅ Vj

=

Cte Vj

Si Vj aumenta entonces CT disminuye (rango de pF) Aplicaciones varicaps: Filtros variables sintonizadores LC radiofrecuencia (VHF, UHF)

9


CAPACIDAD DE DIFUSIÓN En polarización directa, si VD aumenta implica que aumenta la concentración de minoritarios en ambos lados de la unión. Esto implica que aumenta la carga almacenada Q produciéndose también en este caso un efecto capacitivo exceso de carga de

I=

Concentración

P

Q

τ

portadores minoritarios tiempo de vida medio de los portadores

pno npo x=0

resistencia dinámica de la unión

dQ τ ⋅ dI τ = = CD = dV dV r

N

x

CD = CDp + CDn =

τp r

+

τn r

CD (orden de µF) es mucho mayor que CT (puede llegar a nF)

TIEMPOS DE CONMUTACIÓN DEL DIODO

CD >> CT Es mucho más importante el tiempo de recuperación al pasar de conducción directa a inversa que al revés

10


+ + Vi _

Vi VF

VD _

I

RL

t1

t3 t

t2

-VR pn - pno en la unión

trr ≡ tiempo de recuperación en inversa (ns o µs) Tiempo almacenamiento

trr = ts + tt

t IF ≈

VF RL

ts

I

I0

− VR − IR ≈ RL

tt

VD

Tiempo transición

t

t -VR

DIODOS DE AVALANCHA O ZENERS Son diodos con suficiente capacidad de disipación para trabajar en la zona de conducción inversa. Se utilizan como estabilizadores de tensión IL

R

ID

+ I

IZ R L VZ

V -VZ

_ IZmin

VD

IZ

Si

IZmax

Si

RL ↑ => IZ ↑ RL ↓ => IZ ↓ V ↑ => IZ ↑ V ↓ => IZ ↓

=> VZ ≈ constante

=> VZ ≈ constante

11


MODELOS DEL ZENER 4ZENER IDEAL Vγ = 0 V ≥ Vγ => Rf = 0 -VZ < V <Vγ => Rr = ∞ V ≤ -VZ => Rz = 0

A

I I

A

A IZ

+ V

-VZ

_ V K

K K Directa Inversa

A _

VZ + K Regulación

4ZENER REAL I 1/Rf -VZ 1/Rz

1/Rr

A

+

V

I

D1

D2

D3

V

D1, D2 y D3 son ideales V ≥ Vγ => V = Vγ + I⋅Rf -VZ < V < Vγ => V = Vγ + I⋅Rr V ≤ -VZ => V = -VZ + I⋅Rz

VZ

Rf

Rr

Rz

_ K

12


MECANISMOS PARA QUE SE PRODUZCA LA AVALANCHA DEL DIODO 4MULTIPLICACIÓN POR AVALANCHA (creación por choque) * Diodos poco impurificados * VZ > 6V * Zona de carga espacial ancha * Coeficiente de temperatura positivo 4RUPTURA ZENER (campo eléctrico elevado, E ≈ 2⋅107 V/m) * Diodos muy impurificados * VZ < 6V * Zona de carga espacial estrecha * Coeficiente de temperatura negativo

CIRCUITOS DE REFERENCIA DE TENSIÓN 4Tensiones de referencia inferiores a 2 V.

R

IL +

RL

VREF < 2V.

V

_

13


4Pequeño coeficiente de temperatura

R

IL +

RL

VREF .

V

_

- Zener de multiplicación por avalancha => Coeficiente de temperatura positivo (T. aumenta -> VZ aumenta) - Diodo en directa => Coeficiente de temperatura negativo (T. aumenta -> VD disminuye)

4Tensiones de referencia altas

R

IL +

RL

VREF .

V

_

- Menor disipación que con un único zener de VZ elevada - Menor coeficiente de temperatura combinando los dos tipos de zener (Multiplicación por avalancha y ruptura Zener) - Menor resistencia que con diodos en directa

14


FOTODIODOS SEMICONDUCTORES I = I0 + IS

VD = VA − I D ⋅ RL

I

I D = 0 ⇒ VD = VA

V

VD = 0 ⇒ I D =

ID VA

-> recta de carga

RL

VA RL

VA RL

ID (Inversa)

Iluminación constante Iluminación

+ VD _

Sombra VA

VD (Inversa)

La respuesta es la misma que las células fotoconductoras:

% de pares e--h+ creados

λC

λ

15


DIODOS EMISORES DE LUZ (LED) * Se denominan diodos LED (Light Emitting Diode)

* Uniones P-N polarizadas en sentido directo con elevada impurificación (Vγ ≈ 1 V.) * Materiales especiales para producir luz en la recombinación, como por ejemplo el AsGa (Arseniuro de Galio) * Tensiones inversas bajas -> destrucción por sobretensión * Corrientes reducidas (típicas de 10, 20 mA) -> destrucción por sobrecorriente

MONTAJES PRÁCTICOS CON LEDs

R

EQUIPO ELECTRÓNICO

V

R

V

EQUIPO ELECTRÓNICO

16


CIRCUITO BÁSICO CONCEPTO DE RECTA DE CARGA + +

VD _ +

ID RL

Vi

Vo _

_

ID Recta de carga: VD = Vi - ID · RL

Vi/RL

Su intersección con la característica del diodo da el punto de trabajo de éste.

Q

IQ

VQ

Si Vi = Vm senα ; α = ω ⋅ t ;

Vi

VD

ω = 2πf

y utilizando el modelo aproximado del diodo A

I

1/Rf

1/Rr

V

A

Rf

Vγ Rr

K

K

V ≥ Vγ

V < Vγ

1


Para Vi ≥ Vγ :

Para Vi < Vγ : Vγ

Rr

Rf I

I

RL

Vi

RL

Vi

Rr >> => I ≈ 0 (orden µA o nA)

I=

Vm ⋅ sen α − Vγ RL + R f

Vi

α =φ → I = 0⇒ Vm ⋅ sen φ − Vγ = 0 ⎛ Vγ ⎞ ⎟⎟ ⎝ Vm ⎠

φ = arcsen ⎜⎜

I φ

π/2

π

α

π-φ

-> ángulo de inicio de conducción

CIRCUITOS RECORTADORES 4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más negativa que VR + Vγ Vo p=

p=

Rf

Vo

Rf + R

Rr ≈1 Rr + R

Vi

VR+Vγ

VR+Vγ

t

Vi +

+

R D

Vi _

VR

Vo _

t

2


4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más positiva que VR - Vγ p=

Rf Rf + R

Rr ≈1 Rr + R

p=

Vo

Vi

VR-Vγ

Vo

VR-Vγ

t

Vi +

+

R D

Vi

Vo

VR

_

_

t

4 Circuitos recortadores

+

+

R D

Vi _

Vo

VR

_

+

D

Vi

+ R

Vo VR

_

_

Vo DIODOS IDEALES

VR t

3


4 Circuitos recortadores

+

+

R D

Vi

Vo

VR

_

+

D

+ R

Vo

Vi

_

VR

_

_

Vo DIODOS IDEALES

VR t

4 Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador) DIODOS IDEALES Vo p=1

Vo

VR2 VR1 VR1

D1 ON D2 OFF

Vi

VR2

t

D1 OFF D2 ON

D1 OFF D2 OFF

Vi + Vi _

R D1 VR1

+ D2

Vo

VR2 > VR1 _

t

4


4 Circuito recortador simétrico DIODOS IDEALES Vo

Vo

VR -VR

Vi

VR

t

-VR

Vi + Vi _

+

R D1

D2

VR

VR

Vo _

t

4 Circuito recortador a 2 niveles con zeners DIODOS NO IDEALES (Rf = Rz = 0; Rr = ∞; Vγ ) Vo

Vo

VZ1 + Vγ2 - (VZ2 + Vγ1)

Vi

VZ1 + Vγ2

t

- (VZ2 + Vγ1)

Vi + Vi _

R

+ Z1 Vo Z2 _

t

5


CIRCUITOS FIJADORES O LIMITADORES (CLAMPERS) Cambian el nivel de continua de la señal de entrada C +

_

Vm - VR

+ Vi _

+ D

R

Vo

VR

_

Suponiendo el diodo D ideal, y cumpliéndose que R⋅C >> T y Vm > VR Vm

Vi = Vm ⋅ sen ωt → Vidc = 0

Vi

VR

Vo es senoidal con valor medio no nulo t

VR - Vm

Vo

Vodc = VR − Vm Vo = Vi − Vc = Vi − (Vm − VR ) =

Vm (sen ωt − 1) + VR

VR - 2Vm

CIRCUITOS RECTIFICADORES Circuito que convierte una onda senoidal de entrada (bipolar) en una señal unipolar con componente media no nula 4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Vi + + Entrada c.a.

Vi

VD _

I

Vm 0

RL

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

_

I Im Idc 0

6


Regulación: Representa la variación de la tensión continua de salida en función de la corriente continua en la carga

% Re g = I dc =

Im

=

Vdc =

Vm

− I dc R f

π

π

Vdcvacío − Vdcc arg a Vdcc arg a

⋅ 100

Vm V 1 ⇒ m = I dc R f + I dc RL = I dc R f + Vdc ⇒ R f + RL π π

Si RL = ∞ ó RL >> Rf entonces Vdc vacío = Vdc carga => %Reg. = 0 Si RL = 0 entonces Vdc carga = 0 => %Reg. = ∞

* Teorema de Thevenin: Dos terminales cualesquiera de una red lineal pueden reemplazarse por un generador de fuerza electromotriz igual a la tensión en circuito abierto entre los terminales, en serie con la impedancia de salida vista desde estos puntos.

Vdc =

Vm

π

− I dc R f

El equivalente Thevenin del rectificador de media onda (comportamiento en continua) es: Rf +

Vm

π

Idc

Vdc

RL

_

7


4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (2 DIODOS) Vi Vm 0 I1 + Vi _

Entrada c.a.

D1

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

I1 Im

RL

I 0

+ Vi _

I2 Im I2

D2 0

I Im Idc 0

I dc =

2Im

=

Vdc =

2Vm

− I dc R f

π

π

2Vm 1 2V ⇒ m = I dc R f + I dc RL = I dc R f + Vdc ⇒ R f + RL π π

El equivalente Thevenin del rectificador de onda completa (comportamiento en continua) es: Rf +

2Vm

π

Idc

Vdc

RL

_

8


4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS) Vi Vm 0

I1

D1

D2 +

2π α = ωt

π

2π α = ωt

I1

I

Vi _

π

Im RL

0

C.A. D3

D4

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS) Vi Vm 0

I2

D1

D2 +

Vi _

2π α = ωt

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

I1

I

Im RL

0

I2

C.A. D4

π

D3

Im 0

I Im Idc 0

9


Rectificador en puente:

* Inconvenientes - 4 diodos * Ventajas - Transformador sin toma intermedia - Tensión inversa de pico VP (valor importante para elegir diodos). Suponiendo RL >> Rf : VP = Vm En rectificador onda completa con 2 diodos -> VP = 2Vm

CIRCUITOS DOBLADORES DE TENSIÓN D2

C1 _ + Vi _

+

+

Vm

D1

C2

Vo ≈ 2Vm _

* En el semiperiodo negativo de Vi, D1 conduce => VC1max≈ Vm * En el semiperiodo positivo de Vi: - D1 en corte - C1 prácticamente no se descarga => se puede suponer VC1 cte. - D2 conduce => VC2 = Vi + VC1 => VC2max = Vm + Vm = 2Vm

10


+

D1 C1 Vi _ +

Vm _ Vo = 2Vm

RL C2

C.A. D2

+ _ V m

* En el semiperiodo positivo de Vi, D1 conduce => VC1max≈ Vm * En el semiperiodo negativo de Vi: - D1 en corte - C1 prácticamente no se descarga => se puede suponer VC1 cte. - D2 conduce => VC2max ≈ Vm =>Vo = VC2 + VC1 = 2Vm

FILTRADO CON CONDENSADORES A partir de una señal rectificada es posible obtener una tensión continua D (ideal)

Vi = Vm*sen α

Suponiendo RL = ∞ Vo

C RL

Con RL < ∞ Vo

Sin C Con C

Vm

Vm

π

Vo

Onda rectificada Señal de salida con filtro

π

11


4APROXIMACIONES AL RIZADO (Rectificador onda completa) Rizado alto Exp. Senoidal

Rizado medio Exp.

Sen.

Rizado bajo

Lineal

12


4EJEMPLO DE CÁLCULO * Suponemos un rectificador de onda completa * Se verifica RL⋅C >> T/2 => Se supone un rizado bajo y se puede tomar la aproximación lineal

Vo

Vm Vdc

Vr

t tdescarga → próximo a T/2

* Rizado bajo => aproximación lineal

Vm Vdc

Vr T/2 Vdc = Vm −

Vr 2

Carga perdida ≡

Q = I dc

T 2

Q I dc ⋅ T I dc = = ⇒ 2⋅C 2⋅ f ⋅C C V I dc Vdc = Vm − r = Vm − 2 4⋅ f ⋅C

Vr =

13


El rizado se puede definir como: Vrms: Valor eficaz de la componente alterna (root mean square)

V r = rms Vdc

Vdc: Componente continua Voac

Vr/2 0

-Vr/2

Vrms =

1

π

⋅∫

π

0

α

π

2

⎛ Vr Vr ⎞ ⎜ − ⋅ α ⎟ dα = ⎝2 π ⎠ π

1 ⎛α α3 α2 ⎞ Vr ⎟⎟ = Vr ⋅ ⋅ ⎜⎜ + 2 − π ⎝ 4 3π 2π ⎠0 2 ⋅ 3

Ahora se sustituye el valor de Vrms en la fórmula del rizado:

r=

Vrms Vr I dc 1 = = = Vdc 2 ⋅ 3 ⋅ Vdc 4 ⋅ 3 ⋅ f ⋅ C ⋅ Vdc 4 ⋅ 3 ⋅ f ⋅ C ⋅ RL

De la fórmula se deduce que r es inversamente proporcional a f, C, y RL

4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

r=

1 2 ⋅ 3 ⋅ f ⋅ C ⋅ RL

14


DETECTOR DE PICOS O DEMULADOR DE AM El circuito rectificador de media onda con un filtro condensador se puede utilizar para detectar los valores de pico de las ondas de entrada D (ideal)

Vi = Vm*sen α

C RL

Vo

Se tiene que cumplir que el periodo de la portadora tiene que ser mucho menor que la constante de descarga del condensador, y esta mucho menor que el periodo de la señal moduladora: Tportadora << RC << Tmoduladora

FUENTE DE ALIMENTACIÓN ESTABILIZADA

15


TEMA 4 DIODOS Y APLICACIONES (Gu铆a de Clases)

Asignatura: Dispositivos Electr贸nicos I Dpto. Tecnolog铆a Electr贸nica


CONTENIDO

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTO UNIÓN P-N POLARIZADA En sentido inverso En sentido directo CARACTERÍSTICAS TENSIÓN-CORRIENTE RESISTENCIA ESTÁTICA Y DINÁMICA DE UN DIODO MODELOS DEL DIODO Diodo ideal Diodo real CAPACIDAD DE LA ZONA DE CARGA ESPACIAL O TRANSICIÓN Diodos de capacidad variable (Varicaps) CAPACIDAD DE DIFUSIÓN TIEMPOS DE CONMUTACIÓN DEL DIODO DIODOS DE AVALANCHA O ZENERS DIODOS DE REFERENCIA DE TENSIÓN FOTODIODOS SEMICONDUCTORES DIODOS EMISORES DE LUZ (LED) CIRCUITO BÁSICO. CONCEPTO DE RECTA DE CARGA CIRCUITOS RECORTADORES CIRCUITOS FIJADORES O LIMITADORES CIRCUITOS RECTIFICADORES Rectificador de media onda Rectificador de onda completa Rectificador en puente DOBLADOR DE TENSIÓN FILTRADO CON CONDENSADORES Filtrado. Explicación cualitativa Aproximaciones al filtrado Ejemplo de cálculo Detector de picos o demoduladora de AM


pg. 1

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTO Zona de transición o de carga espacial Ion aceptor

Hueco

-

-

-

Tipo p

ANOTACIONES

Ion donador

Unión

- - + + - - + + - - + +

+ + Electrón

+ + + +

Tipo n


pg. 2

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

UNIÓN P-N POLARIZADA

a) En sentido inverso Aumenta la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo + VI. Se produce una corriente inversa debido a los portadores minoritarios y a los pares electrón-hueco creados en la zona de carga espacial. Esta corriente se denomina corriente inversa de saturación (Io). VI _

I0

-

- - - + + + - - - + + + - - - + + + Tipo p

ANOTACIONES

+

Tipo n

+ + +


pg. 3

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

b) En sentido directo Disminuye la zona de carga espacial. V pasa a ser Vo - VD. Si VD ≥ Vo entonces se produce una corriente debida a los huecos que son “empujados” por el terminal positivo de VD hacia la zona N, y a los electrones que son “empujados” por el terminal negativo de VD hacia la zona P. VD +

-

-

-

-

-

-

Tipo p

ANOTACIONES

_

- + - + - +

+ + + + + + + + + Tipo n

I


pg. 4

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

En cortocircuito el potencial de contacto se compensa con los potenciales en los contactos óhmicos de los terminales => I=0.

+ V0’_

P

_

N

_ V + 0

V 0” +

V0 - V0’ - V0” = 0 I=0

Grandes tensiones directas -> necesidad de limitar la corriente

Símbolo del diodo:

ÁNODO

CÁTODO

P

ANOTACIONES

N


pg. 5

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE

Ecuación característica del diodo: I = I 0 (e

V η ∗VT

− 1)

se deduce de la ley de la unión

I0 : corriente inversa de saturación (constante a T constante) η : constante. Su valor es aproximadamente 1 para el Germanio. En el caso del Silicio su valor es 2 para corrientes pequeñas y 1 para corrientes moderadas o grandes. VT : Tensión equivalente de la temperatura VT = T/11.600 a temperatura ambiente (T=300 ºK) VT = 0’026 V

I (mA) Tensión de ruptura

Vγ => Tensión umbral 0,2 V (Ge) 0,6 V (Si)

VZ I0

0,4 (Ge) 0,8 (Si)

V (volt)

(µA) -> Ge (nA) -> Si Tensión umbral (Vγ): tensión directa mínima para que se inicie la conducción. La corriente inversa I0 aumenta con la temperatura aproximadamente un 7% por ºC para el Si. La corriente inversa de saturación se duplica aproximadamente por cada 10 ºC de aumento de temperatura. Si I0 = I01 cuando T = T1, cuando la temperatura es T I0 viene dado por:

I 0 (T ) = I 01∗ 2 ( T − T1 )/10 La Tensión equivalente de la temperatura VT también aumenta con la temperatura. Para mantener constante I con T => dV/dT ≈ -2’5 mv/ºC.

ANOTACIONES


pg. 6

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

RESISTENCIA ESTÁTICA Y DINÁMICA DE UN DIODO

Resistencia estática (R) : R = V/I -> parámetro muy variable y poco útil

Resistencia dinámica (r): r = dV/dI

I = I 0 (e

V η ∗VT

− 1) V η ∗VT

g=

Ie I +I I 1 dI = = 0 = 0 ≈ r dV η ∗ VT η ∗ VT η ∗ VT

r≈

η ∗ VT K = I I

K es constante a temperatura constante.

Para modelos de pequeña señal se puede suponer r constante

ANOTACIONES


pg. 7

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

MODELOS DEL DIODO

a) Diodo ideal

I

Directa

Inversa

A

A

K

K

A I

+ V _

V K

Vγ = 0 V ≥ Vγ -> Rf = 0 V < Vγ -> Rr = ∞

b) Diodo real

A

+

I

I D1

1/Rf

D2

V V 1/Rr

Rf

D1 y D2 son ideales V ≥ Vγ -> V = Vγ + I Rf V < Vγ -> V = Vγ + I Rr

Vγ _

Modelos intermedios: Rf = 0 ó Rr = ∞ ó Vγ = 0 ó combinaciones.

ANOTACIONES

Rr

K


pg. 8

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

CAPACIDAD DE LA ZONA DE CARGA ESPACIAL O TRANSICIÓN

La anchura de la zona de carga espacial y por lo tanto la carga aumenta con la tensión inversa, lo cual equivale a un efecto de capacidad:

CT =

dQ dVI

donde CT es la capacidad de transición

Supongamos unión abrupta con NA >> ND y polarizada inversamente con VI : q . NA . Wp . A = q . ND . Wn . A => NA . Wp = ND . Wn

VI

Si NA >> ND => Wp << Wn ≈ W

p dE q. N D q. N D x+ K = ⇒ E= ε ε dx E (x=W) = 0 => K = − => E =

ND

q. N D W ε

Densidad de carga

-Wp

0

Wn

NA >> ND

⎞ q. N D ⎛ x 2 dV q. N D ( ) x − W => V = − − = ⎜ − Wx⎟ + K ' ε dx ε ⎝ 2 ⎠ V(x=0) = 0 => K’ = 0 => V = −

q. N D .W 2ε

q. N D 2 ( x − 2Wx) 2ε

2

=> W =

2ε V q. N D j

Intensidad de campo E

W -Wp

0

Wn

Potencial V

Vj 0

2ε 2ε ε dW dW V j ⇒ 2W = ⇒ = q. N D dV j q. N D dV j q. N D .W

Q = q.ND .W. A => dQ = q.ND.A.dW

CT =

dQ dW A = q. N D . A. =ε dVI dV j W

Capacidad de condensador plano con placas de superficie A y distancia entre ellas de W. Resultado también válido para unión gradual.

ANOTACIONES

x

Wp << Wn ≈ W

W aumenta con la VI aplicada

W2 =

x

-NA

q. N D ( x − W) ε

x=W -> Vj = V0 + VI =

n

x


pg. 9

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Diodos de capacidad variable (Varicaps: Variable capacitors):

CT = ε

A = W

cte ε.A = 2ε Vj . Vj q. N D

=> Si Vj aumenta entonces CT disminuye (rango de pF)

Aplicación de los varicaps: Filtros variables, sintonizadores LC de radiofrecuencia (VHF, UHF)

CAPACIDAD DE DIFUSIÓN

En polarización directa si VD aumenta implica que aumenta la concentración de minoritarios en ambos lados, y entonces aumenta la carga almacenada Q produciéndose también en este caso un efecto capacitivo:

I=

Q ≡ Modelo de control de la carga de un diodo τ

CD =

dQ τ . dI τ = = dV dV r

Concentración

τ: tiempo de vida medio de los portadores r: resistencia dinámica de la unión

CD = CDp + CDn =

τ p τn + r r

CD (orden de µF) es mucho mayor que CT (puede llegar a nF)

ANOTACIONES

P

N

pno npo x=0

x


pg. 10

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

TIEMPOS DE CONMUTACIÓN DEL DIODO

CD >> CT => Es mucho más importante el tiempo de recuperación al pasar de conducción directa a inversa que al revés.

+ + Vi _

Vi VF

VD _

I

RL

t3 t

t2

t1 -VR pn - pno en la unión

trr ≡ tiempo de recuperación en inversa (ns o µs) Tiempo almacenamiento

trr = ts + tt Tiempo transición

t V IF ≈ F RL

− IR ≈

I

I0

− VR RL

VD

t

tt t

-VR

ANOTACIONES

ts


pg. 11

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

DIODOS DE AVALANCHA O ZENERS

Son diodos con suficiente capacidad de disipación para trabajar en la zona de conducción inversa. Se utilizan como estabilizadores de tensión.

+ I

IZ R L VZ

V -VZ

_ IZmin

ANOTACIONES

IL

R

ID

VD

IZ

Si

IZmax

Si

RL ↑ => IZ ↑ RL ↓ => IZ ↓ V ↑ => IZ ↑ V ↓ => IZ ↓

=> VZ ≈ constante

=> VZ ≈ constante


Diodos y aplicaciones. Guía de clases

pg. 12

Hay dos mecanismos para que se produzca la avalancha del diodo: Multiplicación por avalancha y Ruptura Zener.

Multiplicación por avalancha (creación por choque): Este mecanismo es el utilizado en diodos poco impurificados y que tienen una tensión Zener Vz mayor a 6 voltios. La zona de carga espacial es ancha. Tienen un coeficiente de temperatura positivo, es decir, con el aumento de la temperatura aumenta la tensión Zener

Ruptura Zener: Este mecanismo es el que se produce en diodos muy impurificados y que tienen una tensión Zener Vz menor a 6 voltios. La zona de carga espacial es estrecha. Tienen un coeficiente de temperatura negativo, es decir, con el aumento de la temperatura disminuye la tensión Zener.

ANOTACIONES


pg. 13

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

DIODOS DE REFERENCIA DE TENSIÓN a) Tensiones de referencia inferiores a 2 V. R +

Vz < 2 v.

RL

V

-

b) Pequeño coeficiente de temperatura R +

RL

V

Vz

-

Zener (multiplicación por avalancha): coeficiente de temperatura positivo Diodo (en directa): coeficiente de temperatura negativo

c) Tensiones de referencia altas R +

V

RL

Vz

-

-

Menor disipación que con un único zener de Vz elevada

-

Menor coeficiente de temperatura combinando los dos tipos de zener

-

Menor resistencia que con diodos en directa

ANOTACIONES


pg. 14

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

FOTODIODOS SEMICONDUCTORES I = I0 + IS

I V

ID RL + VA

-

VD = VA – ID RL -> recta de carga Si ID = 0 => VD = VA Si VD = 0 => ID = VA/RL

La respuesta espectral es la misma que las células fotoconductoras:

% de pares e--h+ creados

λC

ANOTACIONES

λ


pg. 15

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

DIODOS EMISORES DE LUZ (LED)

-

Uniones P-N polarizadas en sentido directo con elevada impurificación (Vγ ≈ 1 v.)

-

Materiales especiales para producir luz en la recombinación, como es el AsGa

-

Se denominan diodos LED (Light Emitting Diode)

-

Tensiones inversas bajas -> destrucción por sobretensión

-

Corrientes reducidas (típicas de 10, 20 mA) -> destrucción por sobrecorriente

A continuación se pueden ver dos montajes prácticos de este tipo de diodos:

R

R V

ANOTACIONES

V


pg. 16

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

CIRCUITO BÁSICO. CONCEPTO DE RECTA DE CARGA

+

v

_

+

+ i

Vi

RL

_

Vo _

recta de carga: v = Vi – i RL Su intersección con la característica del diodo da el punto de trabajo de éste.

ID Vi/RL Q

IQ

VQ

Vi

VD

Si Vi = Vm sen α ; α = ω t ; ω = 2 π f Y utilizando el modelo lineal aproximado del diodo: A

I

A Vγ

1/Rf

Rf

V 1/Rr

ANOTACIONES

K V > Vγ

Rr

K V < Vγ


pg. 17

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Para Vi ≥ Vγ : Vγ

Para Vi < Vγ : Vγ

Rr

Rf I

I Vi

RL

Vi

RL

Rr >> => I ≈ 0 (orden µA o nA)

Vi Vγ

I φ

i=

π/2

π π-φ

Vm senα − Vγ RL + R f

para α = φ -> Vm sen φ - Vγ = 0 φ = arcsen (Vγ/Vm) -> ángulo de inicio de c onducción

ANOTACIONES

α


pg. 18

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

CIRCUITOS RECORTADORES

Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más negativa que VR + Vγ

Vo p=

p=

Rf

Vo

Rf + R

Rr ≈1 Rr + R

Vi

VR+Vγ

VR+Vγ

t

Vi +

+

R D

Vi _ t

ANOTACIONES

VR

Vo _


pg. 19

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más positiva que VR - Vγ

p=

Rf Rf + R

p=

Vo

Vi

VR-Vγ

Rr ≈1 Rr + R

Vo

VR-Vγ

t

Vi +

+

R D

Vi _ t

ANOTACIONES

VR

Vo _


pg. 20

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Otros circuitos recortadores

+

+

R D

Vi

Vo

VR

_

_

+

D

+ R

Vi

Vo VR

_

_

Vo DIODOS IDEALES

VR t

+

+

R D

Vi _

Vo

VR

_

+

D

Vi _

VR t

ANOTACIONES

Vo VR

Vo DIODOS IDEALES

+ R

_


pg. 21

Diodos y aplicaciones. GuĂ­a de clases

Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador)

Vo p=1

Vo

VR2 VR1 VR1

D1 ON D2 OFF

Vi

VR2

t

D1 OFF D2 ON

D1 OFF D2 OFF

Vi + Vi _ t

ANOTACIONES

R D1 VR1

+ D2

Vo

VR2 > VR1 _


pg. 22

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

CIRCUITOS FIJADORES O LIMITADORES Cambian el nivel de continua de la señal de entrada. C

_

+ +

Vm - VR

Vi _

+ R

D VR

Vo _

Suponiendo el diodo D ideal, y cumpliéndose que R⋅C >> T y Vm > VR

Vi = Vm ⋅ sen ωt → Vidc = 0

Vi

Vm VR

Vo es senoidal con valor medio no nulo

Vodc = VR − Vm Vo = Vi − Vc = Vi − (Vm − VR ) =

t VR - V m

Vo

Vm (sen ωt − 1) + VR

VR - 2Vm

La ventaja de los circuitos fijadores con respecto a los recortadores es que limitan la señal de entrada pero sin deformarla. Ejemplo: D ideal, RC>>T/2, valor práctico RC=5T => en T/2 el condensador no se descarga prácticamente. Vi

C V

+ + R

Vi _

t

D Vo -2V

_

Primer semiperíodo

C _

+

+

V

V

R

D Vo

Vo

_ Segundo semiperíodo

C

t

_

+

+

V

2V

R

-3V

D Vo _

ANOTACIONES


pg. 23

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

CIRCUITOS RECTIFICADORES Rectificador: Circuito que convierte una onda senoidal de entrada en una señal unipolar con componente media no nula.

Rectificador de media onda

Vi + + Entrada c.a.

Vi

VD _

I

Vm 0

RL

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

_

I Im Idc 0

ANOTACIONES


pg. 24

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Regulación: Representa la variación de la tensión continua de salida en función de la corriente continua en la carga.

% reg. =

I dc =

Vdc vacio − Vdc c arg a Vdc c arg a

100

1 Im Vm V V = ⇒ m = I dc R f + I dc RL = I dc R f + Vdc ⇒ Vdc = m − I dc R f R f + RL π π π π

El resultado anterior implica que el equivalente Thevenin del rectificador de media onda es el siguiente:

Rf + Idc Vm/π

Vdc

RL

_

Si RL = ∞ ó RL >> Rf entonces Vdc vacio = Vdc carga => % reg. = 0 Si RL = 0 entonces Vdc carga = 0 => % reg. = ∞

Teorema de Thevenin: Dos terminales cualesquiera de una red lineal pueden reemplazarse por un generador de fuerza electromotriz igual a la tensión en circuito abierto entre los terminales, en serie con la impedancia de salida vista desde estos puntos.

ANOTACIONES


pg. 25

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Rectificador de onda completa

Vi Vm 0 I1

Entrada c.a.

+ Vi _

D1

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

π

2π α = ωt

I1 Im

RL

I 0

+ Vi _

I2 Im I2

D2 0

I Im Idc 0

Rectificador en puente

D1

D2 +

Vi _

RL

C.A. D4

ANOTACIONES

I

D3


pg. 26

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

DOBLADOR DE TENSIÓN

C1 _

+ Vm

+ C2

2Vm _

ANOTACIONES


pg. 27

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

FILTRADO CON CONDENSADORES A partir de una señal rectificada es posible obtener una tensión continua. El mecanismo para obtener la misma es el filtrado en baja frecuencia de dicha señal rectificada. En este apartado se aborda el análisis del filtrado empleando condensadores. De dicho análisis se obtendrá por un lado un conocimiento del funcionamiento del mismo, y por otro un método de obtención de las características de la señal de salida y de las distintas aproximaciones que son habituales en este tipo de análisis.

Filtrado. Explicación cualitativa A partir de un circuito rectificador de media onda, como el de la figura, es posible obtener a la salida una señal continua. Esto se logra con la simple adición a dicho circuito de un condensador que actúe como filtro. La misión del condensador es almacenar energía y entregarla a la carga cuando sea preciso. D (ideal)

Vi = Vm*sen α

C RL

Vo

En la siguiente figura se puede ver la salida obtenida en el circuito anterior, si se supone que la carga tenga un valor

Vo

Sin C Con C

infinito (RL = ∞). Como se aprecia, la tensión a la salida queda V m fijada al valor continuo Vm, debido a que el condensador se carga a dicho valor y, al no tener camino para su descarga,

π

queda con esa tensión indefinidamente.

En el caso en que la resistencia de carga tenga un valor finito (RL<∞), el condensador de filtrado se descargará durante el intervalo de no conducción del diodo. En la siguiente figura podemos observar la onda rectificada (I), y la señal a la salida (II) que muestra cómo se descarga el condensador de forma exponencial. En función del valor del condensador usado, y de la resistencia

Vo

(I)

de carga, la descarga será más o menos rápida. El efecto final es

(II)

una tensión de salida variable entre unos márgenes superpuesta a Vm una tensión continua. La tensión variable se denomina rizado, y es un parámetro muy importante a la hoja de comprobar la calidad de un filtro.

ANOTACIONES

π


pg. 28

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Aproximaciones al rizado El cálculo del rizado producido en un circuito rectificador con filtro es sencillo pero puede resultar laborioso; por ello generalmente se realizan aproximaciones al mismo, con el objetivo de simplificar los cálculos. Si el condensador se descarga poco, dichas aproximaciones proporcionan unos resultados muy similares a los obtenidos si se realizasen los cálculos completos.

Rizado alto Si el rizado del circuito es grande, es decir, la parte variable de la tensión de salida es grande comparada con la parte continua, no es posible realizar aproximaciones de ningún tipo, y se hace necesario emplear el modelo real. En la figura se aprecia el aspecto de la señal de salida. En ella podemos observar que la tensión de salida coincide con la del rectificador hasta un punto, a partir del cual la tensión de salida disminuye exponencialmente. En cuanto las tensiones de salida y del rectificador vuelven a igualarse, la tensión de salida pasa otra vez a seguir la onda senoidal.

Exp.

Senoidal

Rizado bajo En los casos de pequeño rizado, se realizan 3 aproximaciones, que nos proporcionan una onda como la de la figura. En primer lugar se supone que la descarga del condensador es lineal, en segundo lugar que dicha descarga comienza justo en el punto de tensión máxima de la señal rectificada, y en tercer lugar se supone que el condensador se descarga hasta el instante en que la tensión rectificada vuelve a alcanzar su máximo valor.

Lineal

ANOTACIONES


pg. 29

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Rizado medio En el caso de tener un rizado medio, se suele aproximar tal y como aparece en la figura, es decir, se considera una descarga exponencial, que dicha descarga comienza cuando la señal rectificada pasa por su punto máximo, y que el condensador se descarga hasta que encuentra de nuevo la señal rectificada.

Exp.

Sen.

Ejemplo de cálculo Supongamos un rectificador de onda completa, en el que se verifica RL*C>>T/2 (por lo que suponemos un rizado bajo, y tomamos la aproximación lineal comentada anteriormente). El análisis sería el siguiente:

Vo VDC

Vr

t tdescarga → próximo a T/2 En la figura anterior podemos ver las distintas tensiones y tiempos que se emplearán en el análisis. Hay que tener en cuenta que, como se supone un rizado bajo, la señal que consideramos de salida es una onda en diente de sierra como la siguiente:

Vm Vr T/2

ANOTACIONES


pg. 30

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

A partir de esta señal, deducimos que la tensión de continua a la salida viene dada como: Vdc = Vm − Vr / 2 , donde Vm es la tensión de pico de la señal rectificada. Se observa de dicha tensión de continua es la tensión de pico menos el valor medio del rizado, el cual en este caso sencillo coincide con Vr/2

El condensador se descarga linealmente durante T/2, luego la carga perdida se puede expresar como: Idc

T , 2

y nos queda que la tensión de rizado y de continua vienen dadas por las ecuaciones:

Q IcdT Icd = = C 2C 2 fC Vr Idc ⇒ Vdc = Vm − = Vm − 2 4 fC

Vr =

En las fórmulas anteriores podemos observar que el rizado aumenta con Idc (↑ cuando RL↓), y disminuye con C y f.

El rizado se puede definir como:

r=

⎧Vrms : Valor eficaz de la componente alterna (root mean square) Vrms →⎨ Vdc ⎩Vdc : Componente continua

Obtenemos el valor eficaz de la componente alterna aplicando la definición, y nos queda:

Vrms =

1

π

π

0

⎡ ⎤π 2 Vr 1 ⎢⎢ α α 3 α 2 ⎥⎥ ⎡Vr Vr ⎤ ⎢ 2 − π α ⎥ dα = Vr π ⎢⎢ 4 + 2 − 2π ⎥⎥ = 2 3 ⎣ ⎦ 3π ⎢⎣ ⎥⎦ 0

Ahora substituimos el valor Vrms obtenido en la fórmula del rizado: ⇒ r=

Vr Idc 1 = = 2 3Vdc 4 3 fCVdc 4 3 fCRL

De nuevo se deduce que r disminuye con f, C y RL

ANOTACIONES


pg. 31

Diodos y aplicaciones. Guía de clases

Detector de picos o demodulador de AM El circuito rectificador de media onda con un filtro condensador se puede emplear para detectar los valores de pico de las ondas de entrada. Sirve para extraer la señal de información que se modula en amplitud (por ejemplo en transmisión radiofónica), denominándose a este proceso demodulación.

D (ideal)

Vi = Vm*sen α

C RL

Vo

Para esto el periodo de la portadora tiene que ser mucho menor que la constante de carga del condensador y esta mucho menor que el periodo de la señal moduladora: T portadora << RC << T moduladora

ANOTACIONES


TEMA 5 EL TRANSISTOR BIPOLAR

ESTRUCTURA BÁSICA Partimos de una unión P-N polarizada en inversa: IO Inyección electrones

P

N RL

V

Sólo pueden atravesar la unión los portadores minoritarios generados térmicamente. La corriente inversa IO depende sólo de la temperatura, siendo independiente de V y RL en un margen amplio.

1


4 INYECCIÓN DE ELECTRONES - Con cañón electrónico - Con otra unión polarizada directamente Emisor

Base

Ne

P

Colector

N RL

RB

VCB

VBE

Emisor: emite portadores Colector: recoge (colecciona) portadores Transistor Bipolar de Unión: BJT (Bipolar Junction Transistor)

ANÁLISIS CUALITATIVO Se puede: - Inyectar electrones en zona P => Transistor NPN - Inyectar huecos en zona N => Transistor PNP

IE

E

B

C

E

B

C

N

P

N

P

N

P

_

+ E VEB

IC

VCE + C B _

IB _

+ VCB

IE + IB + IC = 0

IE

_

+ E VEB

IC

VCE + C B _

IB _

+ VCB

VCE + VEB - VCB = 0

2


4CARACTERÍSTICAS - Base estrecha y poco dopada para que la mayoría de portadores procedentes del emisor pasen al colector - Emisor más impurificado que el colector para inyectar un elevado número de portadores

TRANSISTOR EN CIRCUITO ABIERTO - Todas las corrientes nulas - Barreras de potencial de las uniones se ajustan a los potenciales de contacto:

VO = VT ⋅ ln

N A ⋅ ND ni2

- Si las concentraciones de Emisor y Colector son iguales, los perfiles de minoritarios sería: E

B pno

nPo P J E

C

nPo N

JC P

E

B

C

VO P J E

N

JC P

3


POLARIZACIÓN EN REGIÓN ACTIVA - Región activa => unión de emisor (JE) polarizada en directa y la unión de colector (JC) polarizada en inversa RB

RC

VEE VCC

pn (0) = pn0 ⋅ e

B

E

Ley de la unión: V

C

pn

nP

η ⋅VT

B

E

C

nPo

pno

nPo

N

nP P

P J E

JC

VO

|VEB|

JC

JE

|VCB|

N

P

P

COMPONENTES DE LA CORRIENTE P E

N

IpC1

IpE

IE

IC0 IB IpC0 InC0

IpE - IpC1

VEE

IC

C

InE

RB

P

B

RL

VCC

I E = I pE + I nE ≈ I pE Ya que E mucho más impurificado que B

I B = − I nE − (I pE − I pC1 ) + I pC 0 + I nC 0

Corriente de recombinación en la base

I C = I C 0 − I pC1 = I C 0 − α ⋅ I E ≈ −α ⋅ I E

α=

I pC1 IE

IC IE

4


GANANCIA DE CORRIENTE α CON GRANDES SEÑALES

α =−

incremento I C incremento I E

desde corte desde corte

=−

IC − IC 0 IE − 0

JE en circuito abierto

0,9 < α < 0,995

Depende de IE, VCB y Temperatura

ECUACIÓN GENERALIZADA I C = I C 0 − α ⋅ I E ≈ −α ⋅ I E

Sólo es válida en la región activa

4Para generalizar la ecuación: reemplazar ICO por la corriente de un diodo P-N.

I C = −α ⋅ I E + I J C

I diodo

⎛ ηV⋅V ⎞ I0 = − IC 0 = I 0 ⎜ e T − 1⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ V = VCB

⇒ I JC

⎛ ηV⋅CB ⎞ = − I C 0 ⎜ e VT − 1⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠

VCB ⎛ ηV⋅CB ⎞ ⎛ V η T I C = −α ⋅ I E − I C 0 ⎜ e − 1⎟ = −α ⋅ I E + I C 0 ⎜1 − e ⋅VT ⎜ ⎟ ⎜ ⎝ ⎠ ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

5


VCB ⎛ η I C = −α ⋅ I E + I C 0 ⎜1 − e ⋅VT ⎜ ⎝

Ecuación generalizada del transistor

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

4Ecuación similar a la del fotodiodo: V ⎛ η I = I 0 ⎜1 − e ⋅VT ⎜ ⎝

⎞ ⎟ + IS ⎟ ⎠

I = I0 + IS I V

Aquí los portadores minoritarios son creados por la luz En el transistor los portadores minoritarios son inyectados por la unión de emisor polarizada en directa

EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR IE

IC +

+

VI

RL _

_

VEE

En zona activa:

I C ≈ −α ⋅ I E

∆VL = − RL ⋅ ∆I C = RL ⋅ α ⋅ ∆I E A=

VL

VCC

∆I C = −α ⋅ ∆I E ∆VI = re ⋅ ∆I E

∆VL α ⋅ RL ⋅ ∆I E α ⋅ RL = = ∆VI re ⋅ ∆I E re

resistencia dinámica de JE

Ganancia

6


A=

α ⋅ RL re

4Ejemplo

Si

re = 40Ω RL = 3KΩ

⇒ A = 75

α ≈1 La corriente se transfiere desde el circuito de entrada, de baja resistencia, al circuito de salida de resistencia más elevada TRANSISTOR ≡ TRANSFER RESISTOR

CONFIGURACIÓN EN BASE COMÚN IE +

+

VI

IC

_ V CE +

VEB _

+ _ V CB

IB

_

VEE

TRT. pnp en región activa

+

RL _

VO

VCC

IE positiva IB, IC negativas VEB positiva VCB negativa

7


4CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA: VEB=φ1(IE, VCB) TRT. p-n-p de Germanio VEB (V) 0,6 JC en circuito abierto 0,4 VCB = 0 V VCB = -10 V VCB = -20 V

0,2

10

20

30

40

50

IE (mA)

Si |VCB| aumenta con VEB constante => IE aumenta por el efecto Early (∆IE si ∇pn aumenta)

Efecto Early Efecto Early: Variación del perfil de concentración de portadores minoritarios en la base con VCB E

B pn

C Pequeña polarización inversa gran polarización inversa

P

N WB

P

Anchura efectiva de la base: W’B = WB - W ancho zona carga espacial ancho real base

W’B

Consecuencias del efecto Early: - menor recombinación en la base cuando |VCB| aumenta |VCB| aumenta => α aumenta e IB disminuye - ∇pn aumenta cuando |VCB| aumenta => IE aumenta - W’B puede reducirse a cero => peligro de perforación de la base

8


4CARACTERÍSTICAS DE SALIDA: IC=φ2(VCB, IE) VCB ⎛ I C = −α ⋅ I E + I C 0 ⎜1 − eη⋅VT ⎜ ⎝

IC (mA)

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

TRT. p-n-p

V − CC RL

-40

IE = 40 mA IE = 30 mA

-30 Recta de carga

IE = 20 mA

-20 -10

IE = 10 mA

− VCC

-2

-4

-6

-8

VCB (V)

-10

Recta de carga: VCB = − I C ⋅ RL − VCC V V I C = − CC − CB RL RL

Región activa JE polarizada en directa JC polarizada en inversa

Pendiente: −

1 RL

Primer cuadrante de la gráfica

IC (mA)

Región Activa

-40 -30 -20 -10

IE = 0 mA -2

-4

-6

-8

-10

VCB (V)

−|VCB | ⎞ ⎛ ⎜ I C = −α ⋅ I E + I C 0 1 − e η⋅VT ⎟ ≈ −α ⋅ I E ⎟ ⎜ ⎠ ⎝ IC prácticamente independiente de VCB -> ligera pendiente (≈0,5%) por el efecto Early: menor recombinación en la base => α aumenta e IB disminuye

9


Región de saturación JE polarizada en directa JC polarizada en directa

Segundo cuadrante de la gráfica

IC (mA)

Región Activa

-40

Región Saturación

-30 -20 -10 IE = 0 mA -2

-4

-6

-8

-10

VCB (V)

La saturación se produce cuando IE aumenta demasiado para una determinada RL -> IC aumenta exponencialmente con la tensión VCB de acuerdo con la característica del diodo: ⎞ ⎛ ηV⋅CB I = I 0 ⎜ e VT − 1⎟ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝

Región de corte JE polarizada en inversa JC polarizada en inversa

Prácticamente eje de abscisas IE ≤ 0 IC ≈ IC0

IC (mA)

Región Activa

-40

Región Saturación

-30 -20 -10 IE = 0 mA -2

-4

-6

-8

-10

VCB (V)

Región Corte

10


CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN IC

VCB

+

+

RL

+

_

VCE

IB

_

VBE

VCC

IE

_

4CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA: VBE=f1(IB, VCE) TRT. p-n-p de Germanio VBE (V) VCE = -1 V VCE = -0,3 V VCE = -0,2 V VCE = -0,1V

-0,6 -0,5 -0,4

VCE = 0 V

-0,3 -0,2 -0,1 -1

-2

-3

-4

-5

IB (mA)

Si |VCE| aumenta con VBE constante => IB disminuye por el efecto Early (menor recombinación en la base)

11


4CARACTERÍSTICAS DE SALIDA: IC=f2(VCE, IB) TRT. p-n-p IB = -0,35 mA -0,3 mA

IC (mA)

-0,25 mA Hipérbola de máxima disipación: PC = VCE⋅IC < PCmax

-50 -0,2 mA -0,15 mA

-40 −

VCC RL

-30 Recta de carga

-20

-0,1 mA -0,05 mA IB = 0 mA

-10 -2

-4

-6

− VCC

-8

-10

VCE (V)

Recta de carga: VCC + I C ⋅ RL + VCE = 0 1 V V Pendiente: − I C = − CC − CE RL RL RL

Región activa

JE polarizada en directa; JC polarizada en inversa

IC (mA)

Región Activa

-50 -40 -30

Si |VCE| aumenta con IB constante => IC aumenta por el

-20

efecto Early

-10 -2

-4

-6

-8

-10

IB = 0 mA VCE (V)

I C = I C 0 − α ⋅ I E = I C 0 + α ⋅ (I C + I B ) IC =

IC 0 α ⋅ I B I + = C 0 + β ⋅ I B = (1 + β ) ⋅ I C 0 + β ⋅ I B 1−α 1−α 1−α

β=

α

1−α

12


IC =

IC 0 + β ⋅ I B = (1 + β ) ⋅ I C 0 + β ⋅ I B ≈ β ⋅ I B 1−α Termino despreciable, ya que IC0 tiene un valor muy pequeño (del orden de µA o nA)

Por lo tanto se puede decir que en zona activa:

β=

α

IC ≈ β ⋅ I B

Parámetro de gran dispersión

1−α

α = 0,9 => β = 9 α = 0,99 => β = 99 α = 0,995 => β = 199

Región de corte

0,9 < α < 0,995 9 < β < 199

JE polarizada en inversa; JC polarizada en inversa

IC (mA)

Región Activa

-50 -40 -30 -20 -10 -2

-4

-6

-8

-10

IB = 0 mA VCE (V)

Región de Corte

I E = 0 ⇒ IC = − I B = IC 0 Realmente IC es algo superior a IC0 debido a las corrientes de fugas superficiales: átomos superficiales => enlaces rotos => huecos

13


Región de saturación JE polarizada en directa; JC polarizada en directa Se denomina así porque IC no aumenta más con IB. No se cumple IC = β ⋅ IB IC (mA)

Región Activa

-50 -40 Región Saturación -30 -20 -10 -2

-4

-6

-8

IB = 0 mA VCE (V)

-10

Región de Corte

IC (mA) -0,2 mA -0,15 mA -0,1 mA

-40 −

VCC -30 RL -20

IB = -0,05 mA

-10

Recta de carga

-0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5

VCE (V)

JE y JC polarizadas en directa => VCE = VBE - VBC = décimas de voltio Trt. pnp Ge => VCB = VCE + VEB > 0,2 V; VCE > 0,2V - VEB ≈ -0,2V Recta de carga:

VCC = − I C ⋅ RL − VCE IC = −

RCEsat =

VCEsat I Csat

VCC VCE V − ≈ − CC RL RL RL

14


4RESISTENCIA DE DISPERSIÓN DE BASE (rbb)

E B

Construcción planar (difusión) de transistores

C

Sección base mucho menor que secciones de emisor y colector. Dopado de base menor que dopado de emisor y colector. => resistencia óhmica de la base mucho mayor que la resistencia óhmica del emisor y colector. La resistencia óhmica de la base se denomina resistencia de dispersión de la base (rbb). Valores típicos en torno a los 100 Ω.

4GANANCIA DE CORRIENTE CONTINUA (β o hFE) * β de continua Relación directa de transferencia en continua En zona activa

IC =

IC 0 + β ⋅ I B = (1 + β ) ⋅ I C 0 + β ⋅ I B ≈ β ⋅ I B 1−α

α IC = β ≡ hFE = 1−α IB

15


En saturación

I Csat ≈

VCC RL

Conociendo β en saturación se puede calcular IBsat

I Bsat =

I Csat

β

VCC β ⋅ RL

Corriente de base mínima para saturar al transistor

I B > I Bsat =

En saturación =>

I Csat

β

El parámetro α depende de IE, además de T y VCB => β también depende de IE => β también depende de IC Curva de β para tres muestras de transistor de Germanio (valor bajo de VCE) β

β alta

150 β media

100

β baja

50

20

40

60

-IC (mA)

80 100

β parámetro de gran dispersión

0,9 < α < 0,995 9 < β < 199

16


4VALORES TÍPICOS DE TENSIONES EN LOS TRANSISTORES

Transistor pnp

Si

VCEsat -0,2 V

VBEsat -0,8 V

VBEact -0,7 V

VBEumbral -0,5 V

Ge

-0,1 V

-0,3 V

-0,2 V

-0,1 V

VCEcorte 0V 0,1 V

Transistor npn => mismos valores pero con signos contrarios

4CURVAS DE CORRIENTE DE COLECTOR EN FUNCIÓN DE LA TENSIÓN BASE-EMISOR TRT de Ge pnp

IC (valores negativos)

I CE 0 = I C (I B = 0) = base en cortocircuito IC=ICES

base en circuito abierto IC=ICE0

IC=IC0 0,2

Corte

0,1

IC 0 1−α

-0,1 -0,2 -0,3

Umbral

Activa

VBE (V) Saturación

17


CONFIGURACIÓN EN COLECTOR COMÚN (SEGUIDOR DE EMISOR)

VCB _

+ +

VCC

VCE

+

_

VBE

+

RL

_

VO _

Mismas gráficas que en Emisor Común

MÁXIMA TENSIÓN ALCANZABLE 4POTENCIA MÁXIMA IB = -0,35 mA -0,3 mA

IC (mA)

-0,25 mA -50 -0,2 mA -0,15 mA

-40 -30 -20

-0,1 mA

-10

-0,05 mA IB = 0 mA -2

-4

-6

-8

-10

Hipérbola de máxima disipación: PC = VCE⋅IC < PCmax

VCE (V)

18


4RUPTURA POR AVALANCHA IC

BVCE0 BVCB0

VCE

BVCB0 -> máxima tensión C-B con Emisor en circuito abierto BVCE0 -> máxima tensión C-E con Base en circuito abierto

BVCE 0 = BVCB 0 n

1

β

; 2 < n < 10

4RUPTURA POR PERFORACIÓN Debido al efecto Early la ampliación de la zona de carga espacial al aumentar la polarización inversa de la unión de colector con VCB, puede llegar a ocupar toda la base => la base desaparece (se produce perforación) => corriente de colector a emisor aumenta enormemente y se puede destruir el transistor.

El límite máximo de tensión viene dado por la potencia máxima, la avalancha o la perforación. El límite lo marca el valor más restrictivo, es decir, la tensión que sea más baja en cada transistor.

19


TEMA 5 EL TRANSISTOR BIPOLAR (Gu铆a de Clases)

Asignatura: Dispositivos Electr贸nicos I Dpto. Tecnolog铆a Electr贸nica


CONTENIDO Introducción Descripción Simbología. Convenio de tensiones y corrientes Estructura física Funcionamiento del transistor Fundamentos físicos del efecto transistor Corriente y tensiones Relaciones más importantes. Parámetros α y β Funcionamiento cualitativo del transistor Regiones de funcionamiento Activa Corte Saturación Otros aspectos del funcionamiento del BJT Efecto Early Fenómenos de avalancha y perforación Consideraciones sobre potencia Curvas características Curvas características en emisor común Identificación de las regiones de funcionamiento en las curvas características Polarización del transistor Ejemplo de resolución de ejercicios de polarización BIBLIOGRAFÍA


pg. 1

El transistor bipolar. Guía de clases

DESCRIPCIÓN Simbología. Convenio de tensiones y corrientes El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales -emisor, colector y base-, que, atendiendo a su fabricación, puede ser de dos tipos: NPN y PNP. En la figura 1 se encuentran los símbolos de circuito y nomenclatura de sus terminales. La forma de distinguir un transistor de tipo NPN de un PNP es observando la flecha del terminal de emisor. En un NPN esta flecha apunta hacia fuera del transistor; en un PNP la flecha apunta hacia dentro. Además, en funcionamiento normal, dicha flecha indica el sentido de la corriente que circula por el emisor del transistor.

colector

C

base

B E

emisor Transistor tipo NPN

Transistor tipo PNP

Figura 1. Símbolos

En general se definen una serie de tensiones y corrientes en el transistor, como las que aparecen en las figuras 2 y 3. Esta definición es la que se usará a lo largo del presente cuadernillo y sigue una representación física de las mismas (pues en funcionamiento normal todas las corrientes y tensiones definidas son positivas). Existen otras formas de indicar dichas tensiones y corrientes, aunque no se tratarán aquí.

IB

IC

IB

IC

VCB

VCE

B

IE

Figura 2. Corrientes

ANOTACIONES

IE

VBE

V BC

C

E

C

VEC

B

V EB

Figura 3. Tensiones

E


pg. 2

El transistor bipolar. Guía de clases

Estructura física El transistor bipolar es un dispositivo formado por tres regiones semiconductoras, entre las cuales se forman unas uniones (uniones PN). En la figura 4 observamos el aspecto útil para análisis de un transistor bipolar. Siempre se ha de cumplir que el dopaje de las regiones sea alterno, es decir, si el emisor es tipo P, entonces la base será tipo N y el colector tipo P. Esta estructura da lugar a un transistor bipolar tipo PNP. Si el emisor es tipo N, entonces la base será P y el colector N, dando lugar a un transistor bipolar tipo NPN.

Base (tipo P) Colector (tipo N)

Emisor (tipo N)

Substrato de Silicio

Figura 4. Estructura de un TRT bipolar

El transistor se fabrica sobre un substrato de silicio, en el Colector cual se difunden impurezas1, de forma que se obtengan las tres regiones antes mencionadas. En la figura 5 vemos el aspecto típico de un transistor bipolar real, de los que se encuentran en cualquier circuito integrado. Sobre una base n (substrato que actúa como colector), se difunden regiones p y n+, en las que se ponen los contactos de emisor y base.

Emisor

Base

n+ p n

Figura 5. Estructura real de un TRT Es de señalar que las dimensiones reales del dispositivo son muy importantes para el correcto funcionamiento del mismo. Obsérvese la figura 6, en ella se pretende dar una idea de las relaciones de tamaño que deben existir entre las tres regiones para que el dispositivo cumpla su misión.

• El emisor ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente. • La base ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector, como veremos más adelante. Además, si la base no es estrecha, el dispositivo puede no comportarse como un transistor, y trabajar como si de dos diodos en oposición se tratase. • El colector ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor. En posteriores apartados se tratará el tema.

1

Donadoras o aceptadoras, según el tipo P o N que se pretenda obtener

ANOTACIONES


pg. 3

El transistor bipolar. Guía de clases

EMISOR

BASE

COLECTOR

(N)

P+

P

Figura 6. Dimensiones de un TRT

Por último, en la figura 7 vemos el resto de componentes de un transistor bipolar, que son los contactos metálicos y los terminales (recordemos que el transistor es un dispositivo de 3 terminales).

Emisor

Terminales

Base

Colector

Contactos metálicos

Figura 7. TRT + terminales

ANOTACIONES


pg. 4

El transistor bipolar. Guía de clases

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR El transistor bipolar es un dispositivo de tres terminales gracias al cual es posible controlar un gran potencia a partir de una pequeña. En la figura se puede ver un ejemplo cualitativo del funcionamiento del mismo. Entre los terminales de colector (C) y emisor (E) se aplica la potencia a regular, y en el terminal de base (B) se Alimentación aplica la señal de control gracias a la que controlamos la potencia. Con pequeñas variaciones de corriente a través del Gran señal de salida terminal de base, se consiguen grandes variaciones a través de los terminales de colector y emisor. Si se coloca una resistencia se puede convertir esta Pequeña señal variación de corriente en variaciones de de entrada tensión según sea necesario. Alimentación

Figura 8. Ejemplo de funcionamiento

Fundamentos físicos del efecto transistor

El transistor bipolar basa su funcionamiento en el control de la corriente que circula entre el emisor y el colector del mismo, mediante la corriente de base. En esencia un transistor se puede considerar como un diodo en directa (unión emisor-base) por el que circula una corriente elevada, y un diodo en inversa (unión base-colector), por el que, en principio, no debería circular corriente, pero que actúa como una estructura que recoge gran parte de la corriente que circula por emisorbase. En la figura 9 se puede ver lo que sucede. Se dispone de A dos diodos, uno polarizado en directa (diodo A) y otro en IA Ibase inversa (diodo B). Mientras que la corriente por A es I elevada (IA), la corriente por B es muy pequeña (IB). Si se unen ambos diodos, y se consigue que la zona de unión (lo IB B que llamaremos base del transistor) sea muy estrecha, entonces toda esa corriente que circulaba por A (IA), va a Figura 9. Efecto transistor quedar absorbida por el campo existente en el diodo B. De esta forma entre el emisor y el colector circula una gran corriente, mientras que por la base una corriente muy pequeña. El control se produce mediante este terminal de base porque, si se corta la corriente por la base ya no existe polarización de un diodo en inversa y otro en directa, y por tanto no circula corriente.

ANOTACIONES


pg. 5

El transistor bipolar. Guía de clases

Corrientes y tensiones Para el análisis de las distintas corrientes que aparecen en un transistor vamos a considerar un transistor de tipo PNP, que polarizamos tal y como aparece en la figura 10. Este tipo de polarización será el usado cuando el transistor trabaje en región activa, como se verá en los siguientes apartados. La unión emisor-base queda polarizada como una unión en directa, y la unión colector-base como una unión en inversa. En la figura 11 se muestran las principales corrientes (de electrones y huecos) que aparecen en el transistor tras aplicar la polarización indicada en la figura 10. Se puede observar lo siguiente:

Emisor (tipo P)

Base (tipo N)

Emisor Base Colector

Emisor (tipo P)

N

Colector (tipo P)

Figura 10. Polarización

Colector (tipo P)

IEp ICp

IE IEn

IC

IBr

ICn

IB Figura 11. Corrientes en un TRT

Entre el emisor y la base aparece una corriente (IEp + IEn) debido a que la unión está en directa El efecto transistor provoca que la mayor parte de la corriente anterior NO circule por la base, sino que siga hacia el emisor (ICp) Entre el colector y la base circula una corriente mínima por estar polarizada en inversa (ICn más una parte ínfima de ICp) Por la base realmente circula una pequeña corriente del emisor, más otra de colector, más la corriente de recombinación de base (IEn+ICn+IBr)

ANOTACIONES


pg. 6

El transistor bipolar. Guía de clases

A partir de lo anterior podemos obtener algunas ecuaciones básicas como son las siguientes:

I E + I B + I C = 0 (I ) Esta ecuación viene impuesta por la propia estructura del circuito, es decir, el transistor es un nodo con tres entradas o salidas, por tanto la suma de las corrientes que entran o salen al mismo ha de ser cero. Cada una de las corrientes del transistor se puede poner en función de sus componentes de la siguiente forma: I E = I En + I E p I C = I Cn + I C p I B = I En + I Cn + I Br

Relaciones más importantes. Parámetros α y β En un transistor bipolar uno de los aspectos más interesantes para su análisis y uso es el conocer las relaciones existentes entre sus tres corrientes (IE, IB e IC). En la ecuación I tenemos una primera relación. Otras relaciones se pueden obtener definiendo una serie de parámetros dependientes de la estructura del propio transistor. Definimos los parámetros α y β (de continua) como la relación existente entre la corriente de colector y la de emisor, o la de emisor y la de base, es decir:

α=

IC IE

β=

IC IB

( II )

Operando podemos relacionar ambos parámetros de la siguiente forma:

β=

Ic IC IC α = = = I B I E − I C I E (1 − I C I E ) 1 − α

En general el parámetro α será muy próximo a la unidad1 (la corriente de emisor será similar a la de colector) y el parámetro β tendrá un valor elevado (normalmente > 100).

1

Como valores típicos se tiene 0,9 < α < 0,99

ANOTACIONES


pg. 7

El transistor bipolar. Guía de clases

A partir de las ecuaciones anteriores se puede obtener una más que es útil cuando se trabaja con pequeñas corrientes de polarización, en las que el efecto de la corriente inversa que circula entre colector y base puede no ser despreciable: I C = βI B + ( β + 1) I C 0

( III )

En esta ecuación se ha denominado IC0 a la corriente inversa de saturación de la unión colectorbase, la cual, en general se puede aproximar por ICn, y corresponde a la corriente que circularía por dicha unión polarizada en inversa si se deja al aire el terminal de emisor.

Funcionamiento cualitativo del transistor En función de las tensiones que se apliquen a cada uno de los tres terminales del transistor bipolar podemos conseguir que éste entre en una región u otra de funcionamiento. Por regiones de funcionamiento entendemos valores de corrientes y tensiones en el transistor, que cumplen unas relaciones determinadas dependiendo de la región en la que se encuentre.

Regiones de funcionamiento Corte

Cuando el transistor se encuentra en corte no circula corriente por sus terminales. Concretamente, y a efectos de cálculo, decimos que el transistor se encuentra en corte cuando se cumple la condición: IE = 0 ó IE < 0 (Esta última condición indica que la corriente por el emisor lleva sentido contrario al que llevaría en funcionamiento normal).

Para polarizar el transistor en corte basta con no polarizar en directa la unión base-emisor del mismo, es decir, basta con que VBE=0. Activa

La región activa es la normal de funcionamiento del transistor. Existen corrientes en todos sus terminales y se cumple que la unión base-emisor se encuentra polarizada en directa y la colectorbase en inversa.

ANOTACIONES


pg. 8

El transistor bipolar. Guía de clases

En general, y a efectos de cálculo, se considera que se verifica lo siguiente: V BE = Vγ IC = β ⋅ I B

donde Vγ es la tensión de conducción de la unión base-emisor (en general 0,6 voltios).

Saturación

En la región de saturación se verifica que tanto la unión base-emisor como la base-colector se encuentran en directa. Se dejan de cumplir las relaciones de activa, y se verifica sólo lo siguiente: VBE = VBE sat VCE = VCE sat

donde las tensiones base-emisor y colector-emisor de saturación suelen tener valores determinados (0,8 y 0,2 voltios habitualmente). Es de señalar especialmente que cuando el transistor se encuentra en saturación circula también corriente por sus tres terminales, pero ya no se cumple la relación: I C = β ⋅ I B

Otros aspectos del funcionamiento del BJT

Efecto Early Una vez polarizado el transistor en su zona de funcionamiento se pueden producir variaciones no deseadas de las corrientes en el mismo debidas a variaciones en la tensión colector-base. Estas variaciones de corriente son consecuencia de la modulación de la anchura de la base, también conocida como Efecto Early. En un transistor bipolar, un incremento en la tensión colector-base lleva asociado un incremento en la anchura de la zona de carga espacial de dicha unión. Este aumento provoca una disminución de la anchura efectiva de la base, tal y como se observa en la figura 12 (la anchura efectiva de la base pasa de WB a W’B). Debido a esto, la corriente de colector aumenta, pues existe menos camino para

ANOTACIONES


pg. 9

El transistor bipolar. Guía de clases

la recombinación en base. La pendiente positiva de las curvas características del transistor en zona activa es debida a este efecto. Base VCB ↑↑ Emisor

Colector

WB

W’B

Figura 12 . Descripción de la modulación de la anchura de base con la tensión

Fenómenos de avalancha y perforación El transistor bipolar, como cualquier dispositivo en cuya estructura existan uniones PN polarizadas, tiene unas limitaciones físicas de funcionamiento debidas a los fenómenos de avalancha que se pueden producir al aplicar tensiones elevadas a las uniones. Concretamente en un transistor bipolar se puede producir la destrucción del dispositivo mediante dos mecanismos de ruptura diferentes: Ruptura por entrar en avalancha alguna de las uniones. Si se aplica tensión inversa elevada a las uniones PN del transistor puede ocurrir que alguna entre en avalancha. La unión base-emisor es especialmente sensible a la aplicación de tensiones elevadas debido a su alto dopaje. Ruptura por perforación de base. En el apartado anterior se ha hablado de la disminución de la anchura de la base debido a la tensión inversa aplicada a la unión colector-base. Puede ocurrir que las tensiones aplicadas sean tan grandes que desaparezca completamente la anchura de la base del Base transistor (es decir, que WB = 0). Este caso se denomina perforación de la base, y se produce la destrucción del transistor al circular una corriente muy elevada entre emisor y colector. En la figura 13 observamos el fenómeno de perforación de base.

WB Figura 13. Perforación de base

ANOTACIONES


pg. 10

El transistor bipolar. Guía de clases

Consideraciones sobre potencia Otro motivo por el que se puede destruir un transistor bipolar es la potencia máxima que es capaz de disipar. En general se puede hablar de potencia en régimen continuo y potencia en régimen alterno. En este cuaderno sólo se considerará el régimen continuo, o de polarización del transistor bipolar. La potencia disipada por cualquier componente viene dada por la ecuación: P = V ⋅I

en el caso particular de un transistor bipolar, consideramos que la potencia que disipa viene dada por la corriente de colector multiplicada por la tensión que colector-emisor, es decir: P = VCE ⋅ I C

El producto de la corriente de colector por la tensión colector-emisor indica la potencia disipada por el dispositivo. En función del tipo de transistor (de su fabricación, características y encapsulado), de las condiciones ambientales y del uso de disipadores, la potencia que puede soportar un transistor varía. La potencia máxima que puede disipar un transistor se puede representar en unos ejes de coordenadas, obteniendo la hipérbola de máxima disipación del dispositivo. En el apartado de curvas características se muestra un ejemplo.

ANOTACIONES


pg. 11

El transistor bipolar. Guía de clases

CURVAS CARACTERÍSTICAS Entendemos por curvas características de un transistor la representación gráfica de las relaciones entre sus corrientes y tensiones. Esta información es muy útil para el diseñador a la hora de elegir uno u otro transistor para un circuito, pues permite tanto observar todas las características del mismo, como realizar el diseño en sí. Las curvas características son representaciones gráficas de 3 variables. En los ejes X e Y se colocan dos de las variables, y se dibuja una curva para cada uno de los valores de la tercera variable. En el siguiente apartado se expondrá un ejemplo. En función de qué tres variables se elijan para representar una curva característica, y si se consideran curvas de entrada o salida, se pueden definir los siguientes tipos de gráficas en los transistores bipolares: Curvas características Tipo Variables que se representan En emisor común de entrada VBE, IB y VCE de salida IC, VCE e IB En base común de entrada VBE, IE y VCB de salida IC, VCB e IE En colector común de entrada VBE, IB y VCE de salida IC, VCE e IB Tabla 1

Curvas características en emisor común Como ejemplo se describen aquí las curvas características de salida en la configuración de emisor común1 por ser la más utilizada en la práctica. Como se comentó en el apartado anterior, las curvas características son la representación de diversas variables (tensiones o corrientes) de un transistor bipolar en coordenadas cartesianas. En el caso concreto de curvas de salida en emisor común, las variables a representar son (véase tabla 1): IC, VCE e IB En la figura 14 vemos las curvas características indicadas. Se representa en el eje Y la corriente de colector (IC), en el eje X la tensión colector-emisor (VCE), y se dibuja una curva para cada uno de los valores de la corriente de base (IB) que se consideren, por ejemplo en la figura se toma el intervalo de 10 a 70 µA.

1

Las configuraciones del transistor como amplificador en emisor común, base común y colector común serán objeto de estudio en la asignatura Dispositivos Electrónicos II de segundo curso.

ANOTACIONES


pg. 12

El transistor bipolar. Guía de clases

A partir de estas curvas es posible determinar el punto de trabajo del transistor, es decir, las tensiones y corrientes del mismo, una vez polarizado.

IC

70 60

(mA)

IB (µA)

50 40

30 20 10

VCE (v) Figura 14. Curvas características en emisor común

Identificación de las regiones de funcionamiento en las curvas características Es posible identificar las distintas regiones de funcionamiento de un transistor bipolar en sus curvas características. En la figura 15 se muestran las curvas características en emisor común con la indicación de cada una de las regiones de funcionamiento. Atendiendo a la definición dada de regiones de funcionamiento se identifican de la siguiente forma: Región de corte. Cuando no circula corriente por el emisor del transistor, lo cual se puede aproximar como la no circulación de corriente por el colector y la base, luego la zona corresponde a corriente IB=IE=IC=01. Región de saturación. En esta región se verifica que la tensión colector-emisor es muy pequeña (VCE ≤ 0,2V, zona próxima al eje de coordenadas). Región activa. El resto del primer cuadrante corresponde a la región activa

Región de saturación

Región activa

Región de corte Figura 15. Regiones de funcionamiento

1

En realidad sí puede circular corriente por el colector, pues puede existir la corriente inversa de saturación entre colector y base

ANOTACIONES


pg. 13

El transistor bipolar. Guía de clases

En la figura 16 se muestran las curvas características de una configuración en emisor común marcando todas las regiones a considerar en el funcionamiento del transistor: Regiones activa, corte y saturación Región de avalancha o ruptura Hipérbola de máxima disipación

Hipérbola de máxima disipación Saturación

Activa

Corte Figura 16

ANOTACIONES

Región de Ruptura o avalancha


pg. 14

El transistor bipolar. Guía de clases

POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR Polarizar un transistor bipolar implica conseguir que las corrientes y tensiones continuas que aparecen en el mismo queden fijadas a unos valores previamente decididos. Es posible polarizar el transistor en zona activa, en saturación o en corte, cambiando las tensiones y componentes del circuito en el que se engloba. El transistor bipolar se emplea en numerosas aplicaciones, y en infinidad de circuitos diferentes. Cada uno de ellos lo polariza de forma determinada. En este apartado se abordará la polarización del transistor mediante una red de resistencias. Supongamos que se quiere polarizar un transistor bipolar en zona activa. Se ha de conseguir que sus tensiones y corrientes cumplan las condiciones de estar en activa: VBE = 0,7V, VCE > 0,2V. Una primera opción sería usar un circuito como el de la figura 17. Podemos ver cómo conseguimos polarizar la unión base-emisor mediante una resistencia (R) conectada a alimentación. Por la base del transistor circulará una corriente igual a (VCC-VBE)/R, y en colector-emisor tendremos VCE = VCC > VCEsat.

VCC R

Figura 17

Este primer circuito tiene como inconveniente por un lado que el transistor nunca se podría polarizar en saturación, pues no se puede conseguir que VCE = VCC 0,2V siendo VBE =0,7V; y por otro lado la excesiva disipación. Un circuito un poco más complejo, y con el que se puede conseguir RC polarizar al transistor en las tres regiones de funcionamiento es el RB de la figura 18. Vemos que en este caso la tensión colector-emisor depende directamente de la corriente de base (VCE=VCC-βIBRC), y dicha corriente se fija actuando sobre la resistencia de base (IB=(VCC-VBE)/RB). Para polarizar el transistor en cada una de las regiones se pueden emplear las dos ecuaciones mencionadas y aplicar las restricciones de cada región. Figura 18

ANOTACIONES


pg. 15

El transistor bipolar. Guía de clases

Cuando se pretende que la polarización sea estable (es decir, que no varíe con factores externos1), se usan redes de polarización más complejas, que fijan la tensión en base, como por ejemplo la que aparece en la figura 19. En apartados posteriores se resuelve un ejercicio con un transistor polarizado RB1 tal y como aparece en la figura 19.

VCC RC

RB2

RE Figura 19

1

Véase el cuaderno de Estabilidad en el punto de trabajo

ANOTACIONES


pg. 16

El transistor bipolar. Guía de clases

EJEMPLO DE RESOLUCIÓN DE EJERCICIO DE POLARIZACIÓN

Dado el circuito de la figura, y a partir de los datos suministrados, calcular todas las corrientes y tensiones. DATOS: Activa Saturación

RC = 1K RB1 = 47K VCC = 12V

VBE = 0.6V β = 99 VBE = 0.8V VCE = 0.2V

VCC R B1

RC

R B2

RE

RE = 560 Ω RB2 = 56K

Siempre, a la hora de resolver un ejercicio de polarización con transistores bipolares, el primer paso es realizar una suposición sobre el estado en el que se encuentra el transistor (o los transistores si hay varios). Los estados posibles son activa, corte o saturación. En general, a no ser que la experiencia nos indique lo contrario, supondremos que el transistor está en activa, y a partir de ahí comenzará la resolución del ejercicio. Una vez decidido que suponemos activa, resolvemos el circuito y se pueden presentar dos casos: que se compruebe que el transistor está en activa, con lo que habremos terminado que las corrientes y tensiones resultantes sean imposibles; en este V CC caso la suposición de activa será incorrecta, elegiremos otro estado (corte o saturación), y volveremos a resolver.

I B1

En nuestro caso, una vez supuesto activa, el siguiente paso es analizar: de qué datos se dispone, y qué podemos averiguar a partir de dichos datos.

ANOTACIONES

IC

IB VB I B2

V BE

IE


pg. 17

El transistor bipolar. Guía de clases

Primera aproximación a la resolución Observemos la figura. En ella se encuentran marcadas las diferentes tensiones y corrientes presentes en el circuito. De estas tensiones y corrientes sólo conocemos 2, que vienen dadas por los datos (recordemos la suposición de activa): VBE = 0,6V y VCC = 12V Además, sabemos que, por estar el transistor en activa, se cumplen las siguientes relaciones: IC = β ⋅ IB I E = ( β + 1) ⋅ I B A partir de los datos anteriores hemos de plantear las ecuaciones que nos lleven a la resolución del ejercicio. Por ejemplo, podemos plantear las siguientes ecuaciones: ⎧ ⎪ ⎪ VB = VBE + I E ⋅ RE ⎪ VCC − VB = I B1 ⋅ RB1 ⎪ ⎨ I B1 = I B + I B 2 ⎪ V ⎪ IB2 = B RB 2 ⎪ ⎪ I = ( β + 1) ⋅ I B ⎩ E Este sistema de ecuaciones tiene 5 incógnitas (IB, IE, VB, IB1 e IB2). Despejando se resuelve el sistema y todo el circuito. Sin embargo este tipo de aproximación no resulta práctica, pues nos obliga a desarrollar bastante cálculo matemático que puede conducir a errores. Segunda aproximación a la resolución Vamos ahora a intentar resolver el circuito de una forma más sencilla. Empezamos en el punto en el que se inició la primera aproximación, es decir, supuesto activa, y conocidas algunas tensiones y relaciones en el circuito, pero en este caso el estudiante con cierta práctica puede abordar el problema aplicando Thevenin al circuito de la base del VCC transistor, y obteniendo la figura siguiente. En esta figura la tensión y resistencia de Thevenin se obtienen: I C

RB 2 56 K = 12V = 6,5V RB1 + RB 2 47 K + 56 K R ⋅R 56 K ⋅ 47 K = RB1 / / RB 2 = B1 B 2 = = 25K 6 RB1 + RB 2 56 K + 47 K

RTH

VTH = VCC RTH

ANOTACIONES

VTH

IB VBE

IE


pg. 18

El transistor bipolar. Guía de clases

Y a partir de estos valores podemos plantear directamente una ecuación que resuelva la corriente de base, de la siguiente forma (teniendo en cuenta la relación que existe entre corriente de emisor y de base): VTH = I B ⋅ RTH + VBE + I E ⋅ RE ⇒ VTH = I B ⋅ RTH + VBE + ( β + 1) ⋅ I B ⋅ RE IB =

VTH − VBE 6,5V − 0,6V = = 72,3µA RTH + ( β + 1) ⋅ RE 25K 6 + ( 99 + 1) ⋅ 560Ω

Una vez conocida la corriente de base, el resto de corriente y tensiones se obtienen inmediatamente: I C = β ⋅ I B = 99 ⋅ 72,3µA = 7,16mA I E = ( β + 1) ⋅ I B = 100 ⋅ 72,3µA = 7,23mA

Y a partir de estos valores se obtienen el resto de tensiones del circuito, es decir: VE = I E ⋅ RE = 7,23mA ⋅ 560Ω = 4,1V VCE = VCC − I C ⋅ RC − VE = 12V − 7,16mA ⋅ 1K − 4,1V = 0,74V

Comprobaciones finales Una vez resuelto hemos de comprobar que la suposición hecha al principio era correcta, es decir, que el transistor efectivamente se encontraba en activa. Para realizar esta comprobación basta con observar que todas las corrientes y tensiones obtenidas son coherentes, y además que se verifica que VCE > VCEsat.

ANOTACIONES


pg. 19

El transistor bipolar. Guía de clases

BIBLIOGRAFÍA El transistor bipolar Gerold W. Neudeck Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 2ª edición, 1994 Libro monográfico que aborda principalmente la estructura y principios físicos de funcionamiento del transistor bipolar. Trata las estructuras, corrientes, parámetros más importantes, funcionamiento, modelos de pequeña señal y desviaciones con respecto al funcionamiento normal del transistor. No llega a la explicación de la polarización del dispositivo. Diseño electrónico. Circuitos y sistemas C.J. Savant, M.S. Roden y G.L. Carpenter Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 1ª edición, 1992 Compendio de electrónica. Es interesante el enfoque que aporta a la explicación del transistor bipolar. Introduce los conceptos a través de numerosos ejemplos y ejercicios de resolución de la polarización de circuitos con transistores. Es un libro muy práctico.

ANOTACIONES


TEMA 6 POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR BIPOLAR

PUNTO DE FUNCIONAMIENTO. CIRCUITO DE POLARIZACIÓN FIJA 4 POLARIZACIÓN: Establecimiento de un punto Q de trabajo o funcionamiento => aplicar tensiones y corrientes adecuadas CIRCUITO DE POLARIZACIÓN FIJA VCC RC RB +

C1

Vi _

IC

IB

C1 y C2: condensadores de bloqueo

C2 +

+

VCE _

RL

VO _

1


IC =

Recta de carga en continua:

VCC − VCE RC

Recta de carga en alterna: recta con pendiente

IC (mA) IC max

IB =

VCC RC

160

Q2

1 RC || RL

µA

µA 140 µA 120 µA 100 A 80 µ 60 µA

Recta de carga alterna Recta de carga continua

40 µA

Q1

IC

20 µA

PC max

IB = 0 2

4

6 VC 8

10

VCC VC max

VCE (V)

4 Elección de RB para fijar Q1 en medio de la recta de carga estática para obtener una excursión máxima de IB dentro de la zona activa o lineal

IB =

VCC − VBE VCC ≈ RB RB

-> Independiente de la temperatura

normalmente (VCC >> VBE)

4 Recta de carga dinámica: pendiente distinta a la recta de carga estática (-1/RL||RC) => necesidad de pasar de Q1 a Q2

2


INCONVENIENTES DE LA POLARIZACIÓN FIJA 4 CAMBIO DE UN TRANSISTOR POR OTRO -> dispersión de β IC (mA) IB4 IB3 VCC RC

IB2 Q1 IB1

VCE (V)

VCC

4 INESTABILIDAD TÉRMICA β aumenta con la temperatura

I C = (1 + β ) ⋅ I C 0 + β ⋅ I B

IC (mA)

IC0 se duplica por cada 10 ºC de aumento de la temperatura (más importante en el Ge que en Si) IC (mA)

IB = 0,8 mA

VCC RC

IB = 0,6 mA Q

VCC RC

IB = 0,6 mA IB = 0,4 mA IB = 0,2 mA

Q

IB = 0,4 mA IB = 0,2 mA

T = 25 ºC

VCC V (V) CE

VCC V (V) CE

T = 100 ºC

3


AUTOPOLARIZACIÓN O POLARIZACIÓN POR EMISOR Existen diferentes técnicas para estabilizar el punto de funcionamiento o trabajo. La más usada consiste en poner una resistencia en el emisor y un divisor resistivo en la base. VCC RC

R1

IB1

IC +

Vi IB

C

VCE _

ANÁLISIS CUALITITIVO Si IC↑ => VRE↑ => VB↑ => => IB1↓ IB2↑ => IB↓ => IC↓ => => El circuito se autocompensa

I E = IC + IB IB2

R2

RE

4 ANÁLISIS CUANTITATIVO CIRCUITO EQUIVALENTE VCC equivalente Thevenin

RC

V = VCC

RB Vi

RB =

C V

R2 R1 + R2

R1 ⋅ R2 R1 + R2

RE

V = I B ⋅ RB + VBE + (I B + I C )RE ⇒ I B =

V − VBE − I C ⋅ RE RB + RE

4


V = I B ⋅ RB + VBE + (I B + I C )RE ⇒ I B =

I C = β ⋅ I B + (1 + β )I C 0 ⇒ I C =

V − VBE − I C ⋅ RE RB + RE

V − VBE + (RB + RE ) RB

β

β >> 1 ⇒

β +1 ≈1 β

IC ≈

+

β +1 I β C0

(β + 1)RE β

V − VBE + (RB + RE )I C 0 RB + RE

β

FACTORES DE ESTABILIDAD IC ≈

V − VBE + (RB + RE )I C 0 RB + RE

β

4 CAUSAS DE VARIACIÓN DE IC:

* Variación de IC0 con la temperatura (se duplica cada 10 ºC) * VBE disminuye 2,5 mV/ºC * β aumenta con la temperatura y varía de un transistor a otro

5


Se definen los factores de estabilidad siguientes:

S=

∂I C ∆I ≈ C ∂I C 0 ∆I C 0

S´ =

∂I C ∆I C ≈ ∂VBE ∆VBE

S´´=

∂I C ∆I C ≈ ∂β ∆β

De tal manera que:

∆I C = S ⋅ ∆I C 0 + S´⋅∆VBE + S´´⋅∆β

4 ANÁLISIS EN EL CIRCUITO AUTOPOLARIZADO

IC ≈

V − VBE + (RB + RE )I C 0 RB + RE

β

S=

S´ =

∂I C R + RE R = B ≈ 1+ B ∂I C 0 RB + R RE E β β >> 1 ∂I C 1 1 mA =− ≈− RB ∂VBE RE V + RE β β >> 1 I C (RB + β ⋅ RE )

2

∂I S´´= C = ∂β

β

− RE ⋅ I C (RB + β ⋅ RE )

(RB + β ⋅ RE )

2

=

β ⋅ RE ⎞ IC ⎛ ⎜⎜1 − ⎟mA β ⎝ RB + β ⋅ RE ⎟⎠

6


La variación total de IC en un margen de temperatura es:

∆I C =

I ⎛ β ⋅ RE RB + RE 1 ∆I C 0 − ∆VBE + C ⎜⎜1 − RB RB β ⎝ RB + β ⋅ RE + RE + RE

β

β

⎞ ⎟⎟ ∆β ⎠

β aumenta Si la temperatura aumenta =>

IC0 aumenta VBE disminuye

Esto implica que los tres términos de la ecuación son positivos y la IC aumenta por triple motivo

PUNTO DE FUNCIONAMIENTO ESTABLE

Técnicas de estabilización (circuitos resistivos: autopolarización) Punto de funcionamiento estable Técnicas de compensación (empleo de elementos sensibles a la T., como por ejemplo diodos, transistores, termistores, etc.)

7


4POLARIZACIÓN POR COMPENSACIÓN Transistores con idéntica VBE VCC T1 y T2 idénticos y RC

R1 IB1

IB2

Vi

IC2 = IC1 = constante

T2 C

IC1 T1

TRT de compensación

I C1 =

VBE1 = VBE2 =>

VCC − VBE V − I B1 − I B 2 ≈ CC R1 R1

-> constante con la temperatura

Se utiliza en circuitos integrados -> se ahorra espacio debido a la no utilización de RE y de R2

Compensación de IC0 por diodo (transistores de Ge) VCC

I

Diodo y transistor del mismo material e idéntico coeficiente de temperatura

RC

R1 IB

IC

ID

I=

VCC − VBE VCC ≈ = cte R1 R1

IB = I − ID

I C = β ⋅ I − β ⋅ I D + (1 + β )I C 0 ≈ β ⋅ I

β >> 1 I D = IC 0

8


Compensación mediante NTC

VCC

R1

RC IB1

C

IB

RNTC

IB2

Si T↑ => IC↑

IC +

B

Vi

ANÁLISIS CUALITITIVO

VCE _

Si T↑ => RNTC↓ => IB2↑ => IB↓ => IC↓

RE

Compensación mediante PTC

VCC RC RPTC

IB1

C R2

IB IB2

Si T↑ => IC↑

IC +

B

Vi

ANÁLISIS CUALITITIVO

VCE _

Si T↑ => RPTC↑ => IB1↓ => IB↓ => IC↓

RE

9


TEMA 6 ESTABILIDAD EN EL PUNTO DE TRABAJO (Gu铆a de Clases)

Asignatura: Dispositivos Electr贸nicos I Dpto. Tecnolog铆a Electr贸nica


CONTENIDO Introducción Estabilidad en el punto de trabajo Punto de trabajo de un transistor Variación del punto de trabajo Variación con la temperatura Variación por cambio de componentes o dispositivos Factores de estabilidad Definición Cálculo de las variaciones de tensión o corriente Polarización Técnicas de estabilización Técnicas de compensación Compensación de la variación de VBE mediante diodo o transistor Compensación de la variación de IC0 mediante diodo BIBLIOGRAFÍA


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 1

Introducción La estabilidad de funcionamiento de los circuitos con transistores es un aspecto fundamental en el diseño de los mismos. El diseñador no sólo ha de asegurar que el circuito funciona, sino que lo hace dentro de los límites máximos y mínimos indicados por las especificaciones del mismo. Además ha de prever posibles eventualidades al funcionamiento que puedan hacer que el circuito deje de funcionar. La elección de la red de polarización de un transistor puede resultar clave a la hora de garantizar que el circuito se adaptará a nuestras expectativas.

Estabilidad en el punto de trabajo Punto de trabajo de un transistor Entendemos por punto de trabajo de un trabajo del transistor la combinación de tensiones y corrientes continuas que existen en el mismo en funcionamiento normal. En función de la aplicación del circuito el punto de trabajo de un transistor puede variar mucho. Se puede polarizar el transistor en cualquiera de las tres regiones de funcionamiento dependiendo del uso que se haga del circuito. En el cuaderno dedicado al transistor se estudió en detalle cómo polarizar el transistor y cómo interpretar su punto de trabajo. Aquí se hablará de las variaciones que puede sufrir el mismo, debido a factores externos.

Variación del punto de trabajo En esencia, el punto de trabajo de un transistor en un circuito variará cuando cambie alguno de los elementos de los que depende. Estos elementos pueden ser bien internos al propio dispositivo (Tensiones o corrientes, características), bien externos, como por ejemplo variaciones en las resistencias, alimentaciones, ... En la figura podemos ver el efecto de la variación de la resistencia de colector sobre el punto de funcionamiento del transistor. Es evidente que si dicha resistencia disminuye, tendremos un incremento en la corriente de colector (IC) para la misma tensión colector-emisor (VCE), luego se ve claramente que la variación de un componente afecta directamente a la posición del punto de trabajo, el cual con una resistencia RC1 se encuentra en Q1 y con otra resistencia menor (RC2) pasa a ser Q2.

ANOTACIONES


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 2

VCC

IC

RB1

VCC RC2

RC

RB2

VCC RC1

Q2

Q1 VCE VCC

Los componentes, y las características del transistor, pueden variar por numerosos motivos, entre los cuales los más importantes son: Debido a cambios de temperatura Debido a cambio del componente en sí por otro igual o diferente Variación con la temperatura La temperatura afecta a todos los componentes y dispositivos, aunque a unos más que a otros. Por ejemplo un incremento de temperatura afectará a la resistividad de una resistencia, provocando una bajada de su valor, sin embargo este efecto suele ser despreciable. El efecto de la temperatura se hace mucho más importante cuando afecta a un semiconductor en sí. Concretamente existen dos características del mismo que dependen de la temperatura de forma importante: La tensión base-emisor (VBE): Su variación para transistores de silicio suele ser ∆VBE ( T ª ) = −2,5 mV º C , es decir, disminuye al aumentar la temperatura La corriente inversa de la unión colector-base (IC0): El valor de este parámetro se duplica aproximadamente por cada 10 grados de incremento de la temperatura, por lo que podemos obtener su valor aplicando la siguiente fórmula: I C 0 (T2 ) = I C 0 (T1 ) ⋅ 2

ANOTACIONES

( T2 − T1 ) 10


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 3

Variación por cambio de componentes o dispositivos Es evidente que al cambiar un componente de un circuito nunca vamos a conseguir que tenga exactamente las mismas características y valores que el antiguo, debido a las tolerancias de fabricación. Así, si estábamos usando una resistencia de 1K (con 10% de tolerancia), el valor real de la resistencia podía ser, por ejemplo, 980Ω. Si cambiamos esta resistencia por otra del mismo valor nominal (es decir, 1K) podemos encontrarnos fácilmente que la nueva tiene una resistencia real igual a 1080Ω, valor que está dentro de los márgenes de tolerancia del componente, pero que sin embargo puede hacer que nuestro circuito deje de funcionar correctamente. La dispersión de valores, y las tolerancias, son mucho más acusadas con los dispositivos semiconductores. Así, por ejemplo, dentro de una misma serie de transistores, podemos tener unidades con grandes diferencias en sus características. En las hojas características de los mismos podemos observar este hecho, por ejemplo en la β; los fabricantes suelen dar un margen de tolerancia al parámetro, y en ocasiones del valor mínimo al máximo puede haber diferencias de más de 100 unidades o más. Teniendo lo anterior en cuenta, a la hora de diseñar un circuito hay que tener en cuenta que cualquier cambio de componentes que hay que hacer puede llevar al mismo a dejar de funcionar correctamente, por variar su punto de trabajo fuera de los límites admisibles. Ejemplo De las hojas características del transistor 2N3904 (un transistor bipolar de tipo NPN del fabricante Motorola), obtenemos la siguiente información: Characteristic DC Current Gain (IC = 10 mAdc, VCE = 1.0 Vdc)

Symbol β

Base-Emitter Saturation Voltage (IC = 10 mAdc, IB = 1.0 mAdc)

VBE(sat)

Min

Max

100

300

0.65

0.85

Unit -

Vdc

Se puede observar la gran diferencia de características entre transistores de la misma serie, pues la tabla nos indica que, por ejemplo, la β del transistor que adquiramos, puede estar comprendida entre 100 y 300.

ANOTACIONES


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 4

Factores de estabilidad Definición Los factores de estabilidad nos dan la variación de una tensión o una corriente en función de alguno de los parámetros susceptibles de cambio en el dispositivo. Por ejemplo, si consideramos la corriente de colector como elemento a observar, podemos definir al menos cuatro factores de estabilidad, que nos indican la variación de dicha corriente con respecto a otros cuatro elementos como son la tensión base-emisor, la corriente inversa colector-base, la ganancia en continua (β) y la tensión de alimentación del circuito. Las definiciones serían concretamente:

SI C0 =

∂I C ∂I C 0

SV BE =

∂I C 0 ∂VBE

Sβ =

∂I C ∂β

SVCC =

∂I C ∂VCC

Las definiciones serían análogas si hubiésemos considerado como valor a observar la tensión de colector, o la corriente de base.

Cálculo de las variaciones de tensión o corriente A la hora de calcular la variación de una tensión o corriente primero tenemos que definir con respecto a qué queremos conocer la variación. Un caso típico es calcular la variación de la corriente de colector de un transistor con respecto a la temperatura. Esto implica ser capaces de calcular el incremento o decremento en la IC cuando la temperatura pasa de un valor T1 a otro T2. En general no se dispone de ningún dato que nos indique directamente cuánto varía IC con T, por lo que el cálculo hay que hacerlo empleando otros tipos de relaciones que sí se conocen. Concretamente el problema queda planteado de la siguiente forma:

¿Qué se quiere calcular IC cuando T varía de T1 a T2

¿Qué es necesario? IC(T1) ∆IC (T1 a T2)

Datos de los que se dispone IC(T1) ∆VBE (T1 a T2) ∆IC0 (T1 a T2) ∆β (T1 a T2) ∆VCC (T1 a T2)

Como se puede observar en la tabla anterior, para realizar el cálculo necesitamos la variación de IC con respecto a la temperatura, pero generalmente no se dispone de este dato, y sí de otros como son las variaciones de la tensión VBE, la corriente IC0, β y VCC con la temperatura. La solución del ANOTACIONES


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 5

problema pasa entonces por poner IC en función de estos cuatro valores: I C = f (V BE , I C 0 , β ,VCC ) , derivando ahora con respecto a los cuatro parámetros podemos obtener lo siguiente: ∆I C =

∂I C ∂I C ∂I C ∂I C ∆VBE + ∆I C 0 + ∆β + ∆VCC ∂VBE ∂I C 0 ∂β ∂VCC

A partir de la anterior ecuación podemos determinar la variación buscada y resolver el problema. Ejemplo

Dado el circuito de la figura, y conocidos los datos que se indican a continuación, calcular el valor de la corriente de colector cuando la temperatura pasa de 25 a 30ºC. DATOS: (A la temperatura de 25ºC) RC = 1K RB = 49K VCC = 12 V β = 49 VBE = 0,6 V

VCC RB

RC

(Datos que varían con la temperatura) ∆β(Tª) = 5 ºC-1 ∆VBE(Tª) = -2,5 mV/ºC

Solución: La corriente de colector se puede obtener a partir de las dos ecuaciones siguientes: ⎧I C = β ⋅ I B ⎪ VCC − VBE ⎨ ⎪I B = RB ⎩ De forma que nos queda:

VCC − V BE = f ( β ,VCC ,V BE ) ( I ) RB Como podemos observar, la corriente de colector depende de β , VCC y VBE, de los cuáles sólo β y VBE dependen de la temperatura (según los datos de los que disponemos). IC = β

Podemos calcular inmediatamente el valor de IC a la temperatura de 25ºC que resulta: IC = β

ANOTACIONES

12V − 0,6V = 11,4 mA 49 K


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 6

Y para calcular su valor a 30ºC necesitaremos previamente calcular la variación de IC con la temperatura, que podemos obtener con la siguiente ecuación: ∆I C = S β ∆β + SVBE ∆V BE

( II )

Los factores de estabilidad se obtiene inmediatamente a partir de la ecuación (I) y se su definición: ∂I ∂ ⎛ VCC − VBE ⎞ VCC − VBE Sβ = C = = 232,7 µA ⎜β ⎟= RB ⎠ RB ∂β ∂β ⎝ SV BE =

∂I C ∂ ⎛ VCC − VBE ⎞ β = = −1 mAV ⎜β ⎟=− RB ⎠ RB ∂VBE ∂VBE ⎝

Es de particular importancia observar las unidades de cada factor. El primero (Sβ) resulta de una corriente dividida por un parámetro adimensional, luego tiene unidades de corriente (amperios), mientras que el segundo ( SVBE ) tiene unidades de Ω-1, pues resulta de dividir una corriente por una tensión. En general, y por comodidad para su uso posterior, se emplean unidades de mA para el primero, y mA/V para el segundo caso. Calculamos ahora las variaciones de β y VBE en los 5 grados de diferencia que existen entre la temperatura inicial (25ºC) y la final (30ºC): ∆β = ∆β (T ª ) ⋅ (T2 − T1 ) = 5 ⋅ (30 − 25) = 25 ∆VBE = ∆VBE (T ª ) ⋅ (T2 − T1 ) = −2,5 mV º C ⋅ 5º C = −12,5mV

El cálculo ahora de la variación de la corriente de colector resulta inmediato, aplicando la ecuación (II), con los valores obtenidos de los factores y de la variación de β y VBE con la temperatura: ∆I C (25º C → 30º C ) = Sβ ∆β + SV BE ∆VBE = 0,23mA ⋅ 25 + ( −1mAV ) ⋅ ( −0,0125V ) ∆I C = 5,75mA + 0,0125mA = 5,76mA

como resultado final tenemos que IC a 30ºC resulta: I C (30º C ) = I C (25º C ) + ∆I C = 11,4mA + 5,76mA = 17,16mA

ANOTACIONES


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 7

Polarización A la hora de polarizar un circuito con transistores para un correcto funcionamiento teniendo en cuenta que se pueden producir las variaciones antes comentadas, tenemos dos tipos de técnicas: Técnicas de estabilización Técnicas de compensación

Técnicas de estabilización Las técnicas de estabilización se basan en el uso de circuitos de polarización resistivos que, ante variaciones de los diversos parámetros antes mencionados, actúan sobre la corriente de base del transistor compensando su efecto. Un ejemplo clásico es el uso de una resistencia de emisor, en una configuración amplificadora en Emisor Común. Si la corriente de colector aumenta también lo hace la tensión en la resistencia RE, provocando una disminución de la tensión base-emisor, y por consiguiente una reducción en IB que lleva a una disminución de IC. Las variaciones de corriente o tensión se ven de esta forma estabilizados (véase figura).

RE

Técnicas de compensación Las técnicas de compensación van encaminadas a paliar en la medida de lo posible los efectos de la temperatura, u otros parámetros, en las características del transistor del diseño, mediante el uso de otros transistores, diodos o termistores que compensen dichos efectos.

ANOTACIONES


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 8

Compensación de la variación de VBE mediante diodo o transistor Para compensar los efectos de la temperatura en la tensión VBE del transistor se puede usar otra unión PN (transistor o diodo) de idénticas características a la unión base-emisor del transistor empleado. En el ejemplo de la figura se puede deducir fácilmente que si la dependencia de la tensión VBE del transistor con la temperatura es idéntica a la de la tensión del diodo (Vγ), entonces se compensan y la corriente de colector no varía al cambiar la temperatura. Efectivamente, la corriente de colector la podemos poner como (suponiendo IC ≅ IE): Vγ − VBE IC = , y de aquí obtenemos la variación con la temperatura como: RE ∂V BE ∂ Vγ ∂I C ∂T − ∂T = ∂T RE Aplicando la suposición de que ambas uniones tienen la misma variación, es decir, suponiendo ∂I C ∂Vγ ∂VBE = , obtenemos que = 0 , es decir, que la corriente de colector quede compensada ∂T ∂T ∂T frente a variaciones de temperatura. Compensación de la variación de IC0 mediante diodo De forma análoga al apartado anterior, podemos colocar un diodo en un circuito con un transistor para compensar el efecto de la temperatura sobre el parámetro IC0. En la figura vemos cómo quedaría el circuito.

ANOTACIONES


Estabilidad en el punto de trabajo. Guía de clases

pg. 9

BIBLIOGRAFÍA Diseño electrónico. Circuitos y sistemas C.J. Savant, M.S. Roden y G.L. Carpenter Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 2ª edición, 1992 El capítulo 5 de este libro trata el tema de la estabilidad de una forma sencilla y conceptual, con numerosos ejemplos de cálculo. Habla tanto de la estabilidad de transistores bipolares como FET.

ANOTACIONES


TEMA 7 TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO

INTRODUCCIÓN 4 TRANSISTOR DE EFECTO CAMPO (FET) Dispositivos semiconductores donde el control de la corriente se realiza mediante un campo eléctrico

4 CARACTERÍSTICAS * Dispositivo unipolar: un único tipo de portadores de carga (portadores mayoritarios) * Ocupa menos espacio en un circuito integrado que el bipolar (grandes ventajas para aplicaciones de microelectrónica) * Gran impedancia de entrada * Menos afectado que el BJT por diferentes fuentes de ruido * Carece de tensión umbral (JFET y MOSFET empobrecido)

1


4 TIPOS DE TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO * De uni贸n: JFET (Junction Field Effect Transistor) o FET

* De puerta aislada: IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) MOS (Metal Oxide Semiconductor) MOST MOSFET

ESTRUCTURA DE LOS JFET * Barra semiconductora con contactos 贸hmicos en los extremos * JFET puede ser de canal N o canal P * Puerta muy impurificada con portadores distintos a los de la barra * Elementos: Fuente o surtidor (S) -> por donde entran los portadores Drenador (D) - > por donde salen los portadores Puerta (G) -> elemento de control Canal -> regi贸n situada entre las dos difusiones de puerta * La tensi贸n puerta fuente (VGS) polariza inversamente las uniones

2


La corriente entre drenador y fuente se controla mediante el campo creado por la polarización inversa aplicada a la puerta. Cualquiera de los extremos se puede usar como fuente

SÍMBOLOGÍA DE LOS JFET

D G

D G

S Canal N

S Canal P

3


ESQUEMA BÁSICO DE POLARIZACIÓN + IG

ID +

VGG

VDS IS

VDD

VGS _

_

Para el canal P el esquema es idéntico pero con polaridades invertidas CANAL N

VGS negativa VDS positiva ID positiva

CANAL P

VGS positiva VDS negativa ID negativa

CURVA CARACTERÍSTICA ID = f(VDS, VGS)

4


4 PARA VGS = 0: * VDS pequeña (<VP): Canal casi completamente abierto. Resistencia pequeña y aproximadamente constante. Comportamiento lineal. => REGIÓN ÓHMICA * VDS cercana a VP: Canal se va cerrando por un punto y la resistencia aumenta con la tensión. Comportamiento no lineal. => REGIÓN DE CONTRACCIÓN * VDS > VP: La resistencia rds es grande y aproximadamente constante. No se puede cerrar completamente el canal porque dejaría de circular corriente y desaparecería la tensión inversa en la unión puerta-canal. JFET se comporta como fuente de corriente. => REGIÓN DE SATURACIÓN * VDS muy elevada (VDS ≥ BVDS): Conducción inversa en las uniones puerta-canal, lo que supone un aumento muy grande de la ID que produce la destrucción del JFET. => REGIÓN DE RUPTURA

ZONAS DE FUNCIONAMIENTO ID

ÓHMICA: |VDS| < ||Vp| - |VGS|| CONTRACCIÓN: |VDS| ≈ ||Vp| - |VGS|| SATURACIÓN: |VDS| > ||Vp| - |VGS||

VGS = 0

RUPTURA: VDS elevada

|VGS|= |Vp|

VDS

CORTE: |VGS| > |Vp|

5


4 REGIÓN ÓHMICA (Valores pequeños de VDS: |VDS| < | |VP| - |VGS| |) * Resistencia óhmica: Canal N => rds =

1

L 1 L = σ 2 ⋅ a ⋅ w q ⋅ N D ⋅ µn 2 ⋅ a ⋅ w

* Valores usuales de la resistencia entre 100 Ω y 100 KΩ rds > Rcesat (transistor bipolar) * Cada VGS define un valor de resistencia distinto * ID = f (VDS) -> función lineal.

4 REGIÓN DE CONTRACCIÓN (|VDS| ≈ | |VP| - |VGS| |) * Al elevar VDS, ID deja de crecer linealmente => se entra en la zona de contracción => se alcanza la anchura mínima del canal (δ) * Al aumentar más VDS, el canal no se estrecha más (δ permanece constante) y aumenta la longitud de la zona de estrechamiento máximo => se entra en la zona de saturación 4 REGIÓN DE SATURACIÓN (|VDS| > | |VP| - |VGS| |)

6


4 REGIÓN DE SATURACIÓN (|VDS| > | |VP| - |VGS| |) La anchura mínima del canal es δ. Al aumentar la tensión entre drenador y fuente, δ permanece constante y aumenta L’ y se entra en la zona de saturación. IDS : Corriente de drenador en saturación 2

⎛ |V | ⎞ I DS = I DSS ⎜⎜1 − GS ⎟⎟ | VP | ⎠ ⎝

I DS

IDSS: Corriente de drenador en saturación para VGS = 0

⎛ |V | ⎞ = I DSS ⎜⎜1 − GS ⎟⎟ | VP | ⎠ ⎝

2

IDS

CANAL N

IDSS

Vp

Vp IDSS

VGS

CANAL P

7


4 REGIÓN DE CORTE (|VGS| ≥ |VP|) |VGS| ≥ |VP| => El canal desaparece => IDS ≈ 0

G

Región de deplexión

S

D

G

4 REGIÓN DE RUPTURA (|VDS| ≥ BVDS) Cuando la tensión drenador fuente es muy grande, la corriente de drenador se eleva mucho y se llega a la destrucción del FET

8


CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE CONTRACCIÓN (VP)

N A >> N D ⇒ Wn ≈ W >> W p

q ⋅ N D ⋅ w2 V j = V0 + VI = 2ε Demostrado cuando se calculó la capacidad de transición del diodo

w( x ) = a − b ( x ) =

w( x ) = a − b ( x ) =

2ε (Vo + V ( x ) ) q ⋅ ND

2ε (Vo + V ( x ) ) q ⋅ ND

Si b = δ ≈ 0 (estrangulamiento máximo) y Vo << V(x), entonces:

a=

2ε q ⋅ ND 2 Vp ⇒ Vp = a q ⋅ ND 2ε

Vp es la VDS que provoca el estrangulamiento o estrechez máxima en un punto para VGS=0 Vp es la VGS que corta completamente el canal Si VDD = 0 => ID = 0 => Vo + V(x) = |VGS| independientemente de x

2ε 2ε ⎛ b⎞ 2 VGS ⇒ (a − b ) = VGS ⇒ VGS = ⎜1 − ⎟ V p q ⋅ ND q ⋅ ND ⎝ a⎠ 2

a−b =

9


EL TRANSISTOR MOS MOS: Metal Oxide Semiconductor Los transistores de efecto campo de puerta aislada de acumulación tienen la característica de presentar una ID nula con VGS = 0, lo cual es interesante para trabajar en conmutación. Estos transistores tienen una impedancia de entrada elevada, del orden de 1010 a 1015 Ω Canal P (sustrato N impur. P+) de enriquecimiento o acumulación Canal N (sustrato P impur. N+) MOS Canal P (sustrato N impur. P+) de empobrecimiento o de deplexión Canal N (sustrato P impur. N+)

ESTRUCTURA DE UN MOSFET DE ACUMULACIÓN DE CANAL P

10


ESTRUCUTRA DE UN MOSFET DE DEPLEXIÓN DE CANAL N

MOS DE ACUMULACIÓN ID = f(VDS, VGS) Región de no saturación u óhmica: |VDS| < |VGS - VTH|

|ID|

Región de contracción: |VDS| ≈ |VGS - VTH| Región de saturación: |VDS| > |VGS - VTH|

|VGS|

|VDS| |BV| Región de corte: |VGS| < |VTH| Tensión de ruptura

11


4 CURVAS CARACTERÍSTICAS EN SATURACIÓN Transistores enriquecidos CANAL N

CANAL P

ID

V TH

ID

VGS

VGS VTH

I D = K (VGS − VTH ) para VGS > VTH mA K = 0,3 2 Valor típico V 2

Transistores empobrecidos CANAL P

CANAL N

ID

ID

Vp

Deplexión

VGS

Acumulación IDSS

IDSS VGS

⎛ V I D = I DSS ⎜⎜1 − GS VP ⎝

-Vp

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

2

4 SÍMBOLOS GRÁFICOS C anal P

C anal N D G S D

D

E M P O B R E C ID O S O D E D E P L E X IÓ N ( D E P L E T IO N )

G S D

E N R IQ U E C ID O S O G D E A C U M U L A C IÓ N S (E N H A C E M E N T ) O tr o tip o d e s ím b o l o :

G S

D

D

D E P L E X IÓ N G

G S

S

D

D

A C U M U L A C IÓ N

G

G S

S

E n e le c tr ó n ic a d ig ita l: D G

D

A C U M U L A C IÓ N G

S

S

12


EL MOS EN CONMUTACIÓN ID

+VDD

VGS = VDD

RL B

+

V’’’GS > V’’GS

D G + Vent

Vsal V’’GS > V’GS

S

_

_ V’GS > VTH

VGS = VTH ≈0

Vent 0 +VDD

Vsal

Vent

Vsal

+VDD

“0”

“1”

≈0

“1”

“0”

En lógica digital

VDS

A +VDD

13


TEMA 7 TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO (Gu铆a de Clases)

Asignatura: Dispositivos Electr贸nicos I Dpto. Tecnolog铆a Electr贸nica


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS Símbolos de los JFET Esquema básico de polarización Curvas características

ZONAS DE FUNCIONAMIENTO Región óhmica Región de contracción Región de saturación Región de corte Región de ruptura

EL TRANSISTOR MOS: ESTRUCTURA Y TIPOS

CURVAS CARACTERÍSTICAS

SÍMBOLOS GRÁFICOS

EL MOS EN CONMUTACIÓN

INVERSORES MOS Y CMOS


Transistores de efecto campo. Guía de clases

pg. 1

INTRODUCCIÓN Transistor de efecto de campo (FET) son dispositivos semiconductores donde el control de la corriente se realiza mediante un campo eléctrico. Tienen las siguientes características: -

Dispositivo unipolar: un único tipo de portadores de carga

-

Ocupa menos espacio en un circuito integrado que el bipolar, lo que supone una gran ventaja para aplicaciones de microelectrónica

-

Tienen una gran impedancia de entrada (del orden de MΩ)

Existen dos tipos de transistores de efecto campo: -

De unión: JFET o simplemente FET

-

De puerta aislada: IGFET, MOS, MOST o MOSFET

Estructura de los JFET -

Barra semiconductora con contactos óhmicos en los extremos

-

Puerta o elemento de control muy impurificado con portadores distintos a los de la barra

-

Elementos: Fuente o surtidor (S), Drenador (D), Puerta (G), y Canal (región situada entre las dos difusiones de puerta

-

La tensión puerta surtidor (VGS) polariza inversamente las uniones

La corriente entre Drenador (D) y Fuente (S) se controla mediante el campo creado por la polarización inversa aplicada a la puerta (G). ANOTACIONES


pg. 2

Transistores de efecto campo. Guía de clases

JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS

Símbolos de los JFET:

D

D

G

G S

S

Canal N

Canal P

Esquema básico de polarización:

+ IG

ID +

VGG

VDS VDD

IS

VGS _

_

Para canal P el esquema es idéntico con polaridades invertidas

ANOTACIONES


Transistores de efecto campo. Guía de clases

pg. 3

Curvas características: ID = f (VDS, VGS)

Para VGS = 0: •

VDS pequeña (<VP ): Canal casi completamente abierto => resistencia pequeña y aproximadamente constante => comportamiento aproximadamente lineal => REGIÓN ÓHMICA

VDS cercana a VP : canal se va cerrando por un punto y la resistencia aumenta con la tensión => comportamiento no lineal => REGIÓN DE CONTRACCIÓN

VDS > VP : La resistencia rds es grande y aproximadamente constante => JFET fuente de corriente => REGIÓN DE SATURACIÓN

VDS muy elevada: Conducción inversa en las uniones, ID se dispara y se produce fácilmente la destrucción del JFET => REGIÓN DE RUPTURA

ANOTACIONES


pg. 4

Transistores de efecto campo. Guía de clases

ZONAS DE FUNCIONAMIENTO ÓHMICA: |VDS| < ||Vp| - |VGS||

ID

CONTRACCIÓN: |VDS| ≈ ||Vp| - |VGS|| SATURACIÓN: |VDS| > ||Vp| - |VGS|| VGS = 0

RUPTURA: VDS elevada

|VGS|= |Vp|

CORTE: |VGS| > |Vp|

Región óhmica |VDS| < | |Vp| – |VGS| |

Valores pequeños de VDS

Resistencia óhmica: rds =

L 1 q. N D . µ n 2ac

Valores usuales de la resistencia: de 100 Ω a 100 KΩ -> rds > Rcesat (transistor bipolar) ID = f(VDS) -> función lineal Cada VGS define un valor de resistencia distinto

ANOTACIONES

VDS


pg. 5

Transistores de efecto campo. Guía de clases

Región de contracción |VDS| ≈ | |Vp| – |VGS| | Al elevar VDS, ID deja de crecer linealmente -> se entra en la zona de contracción.

Cálculo de la tensión de contracción Vp

NA >> ND => wn ≈ w >> wp w(x) = a – b(x) =

Vj = Vo + VI = (q ND w2)/(2ε)

2ε (V + V ( x)) q. N D o

Si b = δ ≈ 0 (estrangulamiento) y Vo << V(x) entonces:

a=

q. N D 2 2ε Vp ⇒ Vp = a 2ε q. N D

( )

Vp es la VDS que provoca estrangulamiento (estrechez máxima) en un punto (para VGS=0) o la VGS que corta completamente el canal.

Si VDD = 0 => ID = 0 => Vo + V(x) = |VGS|, independiente de x

b⎞ 2ε 2ε ⎛ 2 VGS ⇒ ( a − b) = VGS ⇒ VGS = ⎜ 1 − ⎟ V p ⎝ a⎠ q. N D q. N D 2

a−b=

ANOTACIONES


pg. 6

Transistores de efecto campo. Guía de clases

Región de saturación |VDS| > | |Vp| – |VGS| | La anchura mínima del canal es δ. Al aumentar más la tensión entre drenador y fuente VDS, δ permanece constante y aumenta L’ y se entra en la zona de saturación.

I DS

⎛ VGS = I DSS ⎜ 1 − ⎜ Vp ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

2

;

siendo IDSS el valor de la corriente de saturación cuando la puerta está

cortocircuitada con la fuente (VGS = 0 )

Región de corte |VGS| ≥ |Vp| => IDS ≈ 0 El canal desaparece

Región de ruptura Cuando la tensión drenador fuente VDS es muy grande y entonces la corriente de drenador se eleva mucho y se llega a la destrucción del FET.

ANOTACIONES

|VDS| ≥ BVDS


Transistores de efecto campo. Guía de clases

pg. 7

EL TRANSISTOR MOS. ESTRUCTURA Y TIPOS

Los transistores de efecto campo de unión JFET estudiados hasta ahora presentan la característica de que con VGS = 0, ID no es nula cuando VDS ≠ 0.

Los transistores de efecto campo de puerta aislada (de acumulación) tienen ID nula con VGS = 0, lo cual es interesante para trabajar en conmutación. Estos transistores de efecto campo de puerta aislada se suelen llamar MOS (Metal Oxide Sc) y tienen una impedancia de entrada elevada, del orden de 1010 ÷ 1015 Ω

MOSFET de acumulación de canal P

Tipos: -

Canal P -> sustrato N; impurificaciones P+

-

Canal N -> sustrato P; impurificaciones N+

Construcción de la zona del canal -

Muy impurificada o enriquecida (enhacement) en los portadores de carga del sustrato -> MOS de enriquecimiento o acumulación

-

Poco impurificada o empobrecida (depletion) en los portadores de carga del sustrato (enriquecida en los portadores de las impurificaciones de D y S) -> MOS de empobrecimiento o de deplexión

ANOTACIONES


pg. 8

Transistores de efecto campo. Guía de clases

Curvas de salida: ID = f(VDS, VGS)

MOS de acumulación

Región de no saturación u óhmica: |VDS| < |VGS - VTH|

|ID|

Región de contracción: |VDS| ≈ |VGS - VTH| Región de saturación: |VDS| > |VGS - VTH|

|VGS|

|VDS| |BV| Región de corte: |VGS| < |VTH| Tensión de ruptura

ANOTACIONES


pg. 9

Transistores de efecto campo. Guía de clases

CURVAS CARACTERÍSTICAS

Es la representación de la corriente de drenador ID en función de la tensión entre la puerta y la fuente VGS ID = f(VGS)

Con VDS constante se varía VGS y se observa ID , obteniéndose curvas diferentes para cada tipo de transistor:

Transistores enriquecidos (enhacement) CANAL N

CANAL P

ID

VTH

ID

VGS

VGS VTH |ID| = K (|VGS| - |VTH|)2 K = 0’3 mA/V2

para |VGS| > |VTH|

Transistores empobrecidos (depletion) CANAL P

CANAL N

ID

ID

Vp

IDSS IDSS VGS -Vp ID = IDSS(1 - VGS/ Vp)2

ANOTACIONES

VGS


pg. 10

Transistores de efecto campo. Guía de clases

SÍMBOLOS GRÁFICOS

Canal P

Canal N

D

D EMPOBRECIDOS O DE DEPLEXIÓN (DEPLETION)

G

G

S D G S

S D ENRIQUECIDOS O DE ACUMULACIÓN (ENHACEMENT)

G S

Otro tipo de símbolo:

D

D DEPLEXIÓN

G

G S

S

D

D

ACUMULACIÓN

G

G S

S

En electrónica digital:

D

D

ACUMULACIÓN

G

G S

ANOTACIONES

S


pg. 11

Transistores de efecto campo. Guía de clases

EL MOS EN CONMUTACIÓN

Se usa el transistor de acumulación. RL ocupa aproximadamente veinte veces más área en un circuito integrado que el transistor. Recta de carga: VDD = IDRL + VDS +VDD RL +

D G

Vsal

+ Vent

S

_

_

ID

VGS = VDD

B V’’’GS > V’’GS

V’’GS > V’GS

V’GS > VTH

VGS = VTH ≈0

Vent

Vsalida

0

+VDD ≈0

+VDD

ANOTACIONES

A +VDD

-> En lógica digital ->

Vent

Vsalida

punto A

0

1

punto B

1

0

VDS


pg. 12

Transistores de efecto campo. Guía de clases

El circuito anterior es un inversor. Símbolos del inversor:

1

INVERSORES MOS Y CMOS

-VDD +

Q2

VL = VDS2 = VGS2 _

INVERSOR CON TRANSISTOR DE CARGA CON PUERTA UNIDA A DRENADOR

+

Q1

Vsal = VDS1

+ Vent = VGS1 _

_

Q2 actúa como la resistencia de carga y se llama FET de carga. Q2 está siempre en saturación independientemente de Q1 => Q2 tiene siempre el canal formado.

ANOTACIONES


pg. 13

Transistores de efecto campo. Guía de clases

ID2

VGS2 = -VDD

Lugar geométrico donde VGS2 = VDS2

VGS2 = -VTH

VDS2 = VGS2

-VDD

-VTH

ID1 = ID2

VGS1 = -VDD

B

A VON

-VDD + VTH

VGS1 = -VTH

VDS1 = -VDD - VDS2

-VDD

Curva de carga: ID1 = f(VDS1) = f(-VDD – VDS2) Vent

Vsalida

-> En lógica digital ->

0

-VDD + VTH

punto A

0

1

-VDD

- VON

punto B

1

0

ANOTACIONES

Vent

Vsalida


pg. 14

Transistores de efecto campo. Guía de clases

-VDD

Q2 INVERSOR CON MOS DIFERENTES (ACUMULACIÓN Y DEPLEXIÓN)

+

Q1

Vsal = VDS1

+ Vent = VGS1 _

_

VDD S2 G2

Q2 (PMOS) D2

INVERSOR CMOS (MOS DE SIMETRÍA COMPLEMENTARIA)

+

+ D1 G1

Vent

Q1 (NMOS)

Vsal

S1

_

_

a) Vent = 0 => Q1 está en corte y Q2 en estado de conducción VGS1 < VT y |VGS2| > |VT| => Vsal ≈ VDD b) Vent = VDD => Q1 en estado de conducción y Q2 en corte VGS1 > VT y |VGS2| < |VT| => Vsal ≈ 0

ANOTACIONES


CARBON COMPOSITION RESISTOR

ISO-9001 Registered

Molded Body

IBT SERIES

Tinned Leads

• Meets performance standards of EIA RS-172 • Hot molded process for product uniformity • Ideal for pulse-load handling

Molded Composition Elements

PERFORMANCE CHARACTERISTICS (TESTED PER MIL-STD-202): ELECTRICAL POWER RATING Determined by load life test 100% load at 70°C ambient RATED CONTINUOUS WORKING VOLTAGE (RCWV) MAXIMUM AMBIENT TEMPERATURE Resistors derated to zero load at this temperature NOMINAL RESISTANCE RANGE Standard Resistance Tolerances DIELECTRIC WITHSTAND VOLTAGE Atmospheric Pressure Barometric pressure 3.4" Hg 115 millibars INSULATION RESISTANCE (min.) VOLTAGE COEFFICIENT OF RESISTANCE % resistance change/volt at 10% and (min) 100% RCWV for values 1K to 20meg (max.) SHORT-TIME OVERLOAD Maximum voltage Apply 2.5 times RCWV at maximum Typical resistance change Indicated for 5 seconds Maximum resistance change

IBT 1/4

IBT 1/2

1/4W √PxR or 250 volts whichever is less

1/2W √PxR or 350 volts whichever is less

± 130°C 1Ω - 5.6 megΩ ±5%, ±10%

± 130°C 1Ω-20 megΩ ±5%, ±10%

500V 325V 10,000 meg

700V 450V 10,000 meg

-.005% -.032% 700V ±0.5% ±2%

-.005% -.032% 700V ±0.5% ±2%

RESISTANCE TEMPERATURE CHARACTERISTICS: Resistance Range under 1K 1K to 9.1K 10K to 91K 100K to 910K 1 meg to 10 meg

Maximum percent resistance change from room temperature (+25°C) value

-55°C +2.0 to +5.0 +5.0 to +9.0 +8.0 to +11.0 +10.0 to + 14.0 13.0 to + 20.0

-105°C -4.0 to -2.0 -5.0 to -3.0 -7.0 to -5.0 -9.0 to -7.0 -14.0 to -9.0

DIMENSIONS (Inches and (mm)):

A

B

A

D

PACKAGING: 5000/reel 1000/bulk

C IRC Type IBT 1/4 IBT 1/2

A 1.102±0.032 (28.00±0.80) 1.024±0.032 (26.00±0.80)

B 0.248±0.028 (6.3±0.70) 0.374+0.032/-0.028 (9.50+0.80/-0.70)

C 0.024±0.002 (0.60±0.05) 0.0275±0.002 (0.70±0.05)

D 0.094±0.004 (2.40±0.10) 0.142±0.008 (3.6±0.20)

WIREWOUND AND FILM TECHNOLOGIES DIVISION 736 Greenway Road • Boone, North Carolina 28607-1860 • Tel: 828-264-8861 • Fax: 828-264-8866 • www.irctt.com

1


CF Series

Carbon Film Resistors

MERITEK FEATURES • • • • •

Economically priced for commercial and industrial applications Wide selection of power ratings and resistance values EIA color coding Resistance to industrial solvent Standard tape & reel package

P ART NUMBERING S YSTEMS 25 - 103

CF

J

TR

Meritek Series Power Rating CODE

12 1/8W

25 (S) 1/4W

50 (S) 1/2W

100 (S) 200 (S) 1W 2W

Resistance

First 2 digits are significant 3rd digit is multiplier “R” indicates decimal for values below 10 ohm

Tolerance Code

G ±2%

J ±5%

K ±10%

Tape & Reel Note: "S" in "CFXXS-" denotes small body size

RATING AND AVAILABILITY TYPE Power rating @ 70oC Max working voltage Max overload voltage Dielectric withsanding voltage

CF12

CF25S

CF25

CF50S

CF50

CF100S

CF100

CF200S

CF200

1/8W 250V 500V 300V

1/4W 250V 500V 400V

1/4W 250V 500V 500V

1/2W 300V 500V 500V

1/2W 350V 700V 700V

1W 400V 800V 800V

1W 450V 1000V 1000V

2W 500V 1000V 1000V

2W 500V 1000V 1000V

DIMENSIONS TYPE CF12 CF25S CF25 CF50S CF50 CF100S CF100 CF200S CF200

BODY (L) (D) 3.3 ±0.3 1.8 ±0.3 3.3 ±0.3 1.8 ±0.3 6.3 ±0.5 2.3 ±0.3 6.3 ±0.5 2.3 ±0.3 9.0 ±0.5 3.2 ±0.5 9.0 ±0.5 3.2 ±0.5 11.5 ±1.0 4.5 ±0.5 11.5 ±1.0 4.5 ±0.5 15.5 ±1.0 5.0 ±0.5

LEADWIRE (H) (d±0.03) 29±2 0.45 29±2 0.45 28±2 0.55 28±2 0.55 26±2 0.65 26±2 0.65 35±2 0.78 35±2 0.78 32±2 0.78

REQUIREMENT Operating Temp Range ppm/ oC Temperature 0 to -450 Cpefficient 0 to -700 (ppm/ oC ) 0 to -1000 0 to -1300 uV/V Noise(uV/V) 0.1 0.3 0.5 1.0 Short Time Overload Temperature Cycling Soldering Effect Vibration Moisture R > 100K Resistance R 100K Load Life R > 100K R 100K

PERFORMANCE -55 to 155oC (derated at 70oC/see chart) 1/4W 1/2W and over 100K ohm 22K ohm 110K ohm-1M ohm 24K ohm-470K ohm 1.1M ohm-2.2M ohm 510K ohm-2.2M ohm 2.4M ohm-10M ohm 2.2M ohm-10M ohm 1/8W 1/4W and over 1 ohm-10K ohm 1 ohm-10K ohm 11K ohm-91K ohm 11K ohm-91K ohm 100K ohm-1M ohm 100K ohm 1.1M ohm-10M ohm R = ±(1% + 0.05 ohm) R = ±(0.5% + 0.05 ohm) R = ±(1% + 0.05 ohm) R = ±(0.5% + 0.05 ohm) R = ±5% R = ±(3% + 0.05 ohm) R = ±3% R = ±(2% + 0.05 ohm)


CL Vishay Dale

Wirewound Resistors, Commercial Power, Tab Type Terminals FEATURES • Variety of core diameters and lengths • Numerous mounting hole sizes and shapes • High performance for low cost

APPLICATIONS Appliance applications include food mixers, coffee makers, electric and electronic ranges, electric blankets, actuating heaters for bi-metal switches, toasters and deep fryers. Automotive applications include horns, voltage regulators, ignition ballast, instrument gauges, spark suppressors and windshield wipers. Other applications include toys, entertainment devices such as television, radio and amplifiers.

STANDARD ELECTRICAL SPECIFICATIONS MODEL*

POWER RATING P25°C W 3.8 4 5 6 8 9 12 5.7 6 8 10 12 14 18

CL-4095 CL-4100 CL-4125 CL-4150 CL-4200 CL-4225 CL-4300 CL-6095 CL-6100 CL-6133 CL-6167 CL-6200 CL-6233 CL-6300

RESISTANCE RANGE

± 10% Standard, ± 5% Available 0.10 - 685 0.11 - 740 0.15 - 1.02k 0.19 - 1.35k 0.27 - 1.86k 0.31 - 2.14k 0.43 - 2.99k 0.10 - 175 0.10 - 190 0.13 - 285 0.18 - 380 0.22 - 475 0.27 - 570 0.35 - 765

WEIGHT (Typical) g 1.08 1.09 1.16 1.23 1.37 1.44 1.65 2.30 2.35 2.68 2.97 3.35 3.68 4.35

* CL-4000 and CL-6000 model numbers are calculated from the CL-4000 power rating of 4 watts per inch and CL-6000 power rating of 6 watts per inch. The last three digits of the model number represent the mounting center spacing of the resistor in inches (decimal is between the first and second digit, mounting center spacing is available between 0.95 [24.13mm] and 3.00 [76.20mm]). Example: CL-6133 = 1.33 inches x 6 watts per inch = 8 watts.

TECHNICAL SPECIFICATIONS PARAMETER Power Rating Temperature Coefficient Short Time Overload Maximum Working Voltage Operating Temperature Range Terminal Strength

UNIT W ppm/°C V °C lb

CL-4000 CL-6000 4 per inch 6 per inch ± 600 below 1.0Ω, ± 300 1.0Ω and above 5 x rated power for 5 seconds (P x R)1/2 - 65/+ 375 10 minimum

ORDERING INFORMATION CL-4150 MODEL

A LEFT TERMINAL

D RIGHT TERMINAL

300Ω RESISTANCE Ω

10% TOLERANCE ±%

Example: A 1.50 inch mounting center spacing (at 4 watts per inch), 300 ohm, ± 10%, tab type hole option A on left terminal and tab type hole option D on right terminal unit is designated as shown. Total wattage of unit is 6 watts (4 watts per inch x 1.50 inch).

www.vishay.com 44

For technical questions, contact ww2aresistors@vishay.com

Document Number 30222 Revision 04-Sep-02


CL Wirewound Resistors, Commercial Power, Tab Type Terminals

Vishay Dale

DIMENSIONS C

B

F

D 0.140 [3.56]

0.140 [3.56]

A Left Terminal

Right Terminal

DIMENSIONS in inches [millimeters]

MODEL

G

E

A ± 0.020 [0.508]

B Typical

C D E ± 0.010 [0.254] ± 0.010 [0.254] ± 0.005 [0.127]

MODEL

TERMINAL HOLE OPTIONS AND DIMENSIONS in inches [millimeters]

LEFT F G OPTION ± 0.010 [0.254] ±0.010 [0.254]

CL-4095 0.95 [24.13] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38]

RIGHT F G OPTION ± 0.010 [0.254] ± 0.010 [0.254]

CL-4100 1.00 [25.40] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38] CL-4125 1.25 [31.75] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38]

CL-4000 A

0.130 [3.30] 0.160 [4.06]

A

0.130 [3.30] 0.160 [4.06]

B

0.172 [4.37] 0.210 [5.33]

B

0.172 [4.37] 0.210 [5.33]

CL-4225 2.25 [57.15] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38]

C

0.200 [5.08] 0.220 [5.59]

E

0.200 [5.08] 0.210 [5.33]

CL-4300 3.00 [76.20] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38]

D

0.128 [3.25] 0.128 [3.25]

D

0.128 [3.25] 0.128 [3.25]

CL-6095 0.95 [24.13] 0.170 [4.32] 0.334 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46]

CL-6000 A

0.130 [3.30] 0.160 [4.06]

A

0.130 [3.30] 0.160 [4.06]

B

0.172 [4.37] 0.210 [5.33]

B

0.172 [4.37] 0.210 [5.33]

CL-6167 1.67 [42.42] 0.170 [4.32] 0.344 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46]

C

0.200 [5.08] 0.220 [5.59]

E

0.200 [5.08] 0.210 [5.33]

CL-6200 2.00 [50.80] 0.170 [4.32] 0.344 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46]

F

0.180 [4.57] 0.180 [4.57]

F

0.180 [4.57] 0.180 [4.57]

CL-4150 1.50 [38.10] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38] CL-4200 2.00 [50.80] 0.105 [2.67] 0.344 [8.73] 0.475 [12.07] 0.015 [0.38]

CL-6100 1.00 [25.40] 0.170 [4.32] 0.344 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46] CL-6133 1.33 [33.78] 0.170 [4.32] 0.344 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46]

CL-6233 2.33 [59.18] 0.170 [4.32] 0.344 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46]

MATERIAL SPECIFICATIONS Element: Nickel-chrome alloy or copper-nickel alloy, depending on resistance value Core: Woven fiberglass

RATED POWER IN %

CL-6300 3.00 [76.20] 0.170 [4.32] 0.344 [8.73] 0.575 [14.61] 0.018 [0.46]

120 100 80 60 40

Terminals: Electro tin plated steel 20

Part Marking: Resistance is stamped on terminal in two places, maximum of three characters

0 -65

-50

0

75

150

25

225 300 375 AMBIENT TEMPERATURE IN °C

PERFORMANCE TEST

CONDITIONS OF TEST

Thermal Shock

- 55°C to + 275°C, 5 cycles, 30 minute dwell time

± (5.0% + 0.05Ω)∆R

Short Time Overload

5 x rated power for 5 seconds

± (4.0% + 0.05Ω)∆R

Low Temperature Operation

- 65°C, full rated working voltage for 45 minutes

± (3.0% + 0.05Ω)∆R

Humidity

75°C, 90% - 100% RH, 240 hours

± (5.0% + 0.05Ω)∆R

Load Life

1000 hours at rated power, + 25°C, 1.5 hours "ON", 0.5 hours "OFF"

± (10.0% + 0.05Ω)∆R

Resistance to Solder Heat

Terminal immersed 3.5 seconds in molten solder at 1/8" to 3/16" from body

± (4.0% + 0.05Ω)∆R

Document Number 30222 Revision 04-Sep-02

For technical questions, contact ww2aresistors@vishay.com

TEST LIMITS (EIA RS-344)

www.vishay.com 45


This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components.


Commercial Discrete Vishay Ultronix

Commercial Discrete Wirewound Resistors Axial and Radial Models FEATURES • High precision • All welded construction • Molded thermosetting plastic bobbin • Wide ohmic range combined with tight tolerance • Excellent long-term stability • Inherent low temperature coefficient • Extremely low Thermal EMF • Low voltage coefficient • Low noise

RADIAL

AXIAL

STANDARD ELECTRICAL SPECIFICATIONS MODELS

MAXIMUM RESISTANCE VALUE (Ohms)

POWER RATING @ 125°C (Watts)

123A

111k

0.05

118A

192k

0.05

122A

199k

0.05

102A

334k

0.10

102AL

334k

0.10

101A

410k

0.10

153A

435k

0.10

103A

633k

0.10

135A

750k

0.10

105A

820k

0.125

184A

820k

0.125

185A*

961k

0.125

202A

968k

0.25

204A

1.42 M

0.25

203A

1.7 M

0.25

205A*

1.93 M

0.33

207A*

3.0 M

0.50

308A

3.0 M

0.60

210A*

4.10 M

0.50

307A

5.63 M

0.60

310A

7.68 M

1.00

505A

10 M

1.00

510A*

24 M

1.25

515A*

35 M

1.50

517A

43 M

1.75

520A*

43 M

2.00

101P

453k

0.125

102P

821k

0.125

203PC

1.59 M

0.25

203PA

1.48 M

0.25

305PA

3.3 M

0.50

505PA

9.5 M

1.00

ELECTRICAL SPECIFICATIONS Minimum Values: 0.1 ohm for ± 1% and ± 0.5%. 10 ohm for ± 0.1% and tighter. Resistance Tolerance: ± 0.005%, ± 0.01%, ± 0.02%, ± 0.05%, ± 0.1%, ± 0.5%, and ± 1%, depending on style and value. Temperature Coefficient: ± 10 ppm/°C standard for 10 ohm and above. Higher T. C.’s on low ohmic values. T. C. match to ± 1 ppm/°C. High T. C.’s up to + 6000 ppm/°C are available. Standard temperature range: – 10°C to + 80°C. Working temperature range: – 60°C to + 145°C.

CONSTRUCTION All Welded Construction: The combination of all welded construction and compatible materials provide the most reliable means of interconnects possible. Butt Weld of Tab to Lead: A tab material of 800 ohm alloy (the same as the resistance wire) is butt welded to the lead and molded deep into the resistor bobbin. This design parameter assures the least possible D. C. transients due to thermal EMF. Bobbin Design: The ratio of the height of the Pi wall to the width of the Pi and to the diameter of the bobbin mandrel are critical to the basic stability of a wirewound resistor. These parameters are optimized for each wire size, wattage size and range of resistor values. Encapsulation Material: Both the bobbin and the final encapsulation material are thermosetting alkyd polyester. The resulting resistor is virtually a homogeneous mass with an identical coefficient of expansion which is unaffected by the most violent of temperature cycling. All types are unaffected by application of solvents. Lead Materials: The standard lead material is hot solder dipped copper (C5N). Other available materials are bare nickel (N1N) and gold plated nickel (N2N).

* Available in hermetically sealed. See page 7.

Document Number: 69101 Revision 06-Oct-00

www.vishay.com 5


Commercial Discrete Commercial Discrete Wirewound Resistors

Vishay Ultronix

DIMENSIONS in inches [millimeters] Axial Models

A

1 1/4 [31.75] MIN.

B

RADIAL

AXIAL

DIMENSIONS ± .020 [.508]

Ø LEADS

MODEL

DIAMETER A

LENGTH B

C

D

AWG

DIAMETER

123A 118A 122A 102A 102AL 101A 153A 103A 105A 135A 184A 185A 202A 204A 203A 205A 207A 308A 210A 307A 310A 505A 510A 515A 517A 520A 101P 102P 203PC 203PA 305PA 505PA

0.100 [2.54] 0.130 [3.30] 0.123 [3.12] 0.110 [2.79] 0.130 [3.30] 0.130 [3.30] 0.150 [3.81] 0.150 [3.81] 0.160 [4.06] 0.150 [3.81] 0.187 [4.75] 0.187 [4.75] 0.250 [6.35] 0.250 [6.35] 0.250 [6.35] 0.250 [6.35] 0.250 [6.35] 0.312 [7.93] 0.250 [6.35] 0.375 [9.53] 0.375 [9.53] 0.500 [12.70] 0.500 [12.70] 0.500 [12.70] 0.500 [12.70] 0.500 [12.70] 0.300 [7.62] 0.250 [6.35] 0.250 [7.92] 0.270 [6.86] 0.375 [9.53] 0.500 [12.70]

0.230 [5.84] 0.180 [4.57] 0.218 [5.54] 0.250 [6.35] 0.313 [7.95] 0.375 [9.53] 0.245 [6.22] 0.300 [7.62] 0.500 [12.70] 0.310 [7.87] 0.375 [9.53] 0.500 [12.70] 0.310 [7.87] 0.375 [9.53] 0.343 [8.71] 0.500 [12.70] 0.750 [19.05] 0.810 [20.57] 1.00 [25.40] 0.750 [19.05] 1.00 [25.40] 0.500 [12.70] 1.00 [25.40] 1.50 [38.10] 1.75 [44.45] 2.00 [50.8] 0.320 [8.13] 0.250 [6.35] 0.312 [7.93] 0.320 [8.13] 0.500 [12.70] 0.500 [12.70]

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 0.150 [3.81] 0.125 [3.18] 0.150 [3.81] 0.200 [5.08] 0.200 [5.08] 0.300 [7.62]

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 0.110 [2.79] 0.125 [3.18] — — — —

24* 26 24 24 24 22* 22 22 22 22 22 22 22 20 20 20* 20* 20 20 20 20 20 20 20 20 20 22 22* 22 22 20 20

0.020 [0.508] 0.016 [0.406] 0.020 [0.508] 0.020 [0.508] 0.020 [0.508] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 (0.660) 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.026 [0.660] 0.032 [0.813] 0.032 [0.813]

Round Radial Models

Flat Radial Models

Ø Leads

A

D

B

C

A

B C

Ø Leads

* Different lead gauges available – Contact Factory for part number.

PART MARKING — ULTRONIX Logo — Model — Resistance value — Resistance tolerance — Date code

www.vishay.com 6

ORDERING INFORMATION 203A MODEL

1000 RESISTANCE VALUE

T TOLERANCE T Q A B F

=± =± =± =± =±

0.01% 0.02% 0.05% 0.1% 1.0%

Document Number: 69101 Revision 06-Oct-00


This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components.


DESCRIPTION

24MM ROTARY POTENTIOMETER, SINGLE UNIT

E.Z

L Izzi

24mm Carbon Variable Resistor Specification Resistance Range 1OO1 1M1 ±20%. 2 M1 over ±30% Wattage Rating Linear 0.25W, Non-Linear 0.125W Residual Resistance Between terminal 1 to 2. 0.1% 2 to 3 1% of over all resistance Rotational Noise 47 mV. max or less that 1% of total resistance Insulation Resistance DC/more that 500V/100 M1 Withstanding Voltage AC/SO cycles 500V one minute Rotation Angle or Sliding Range 300° ± 5° Stop Strength 8KG-CM. more Rotation Torque or Slide Hold Strength 30 350 Gr-CM Single 50 400 Gr-CM Ganged Operating Life 15,000 times at double trip Gang Error 0 -40db ±3db, 0 -60db ±3db for volume available Switch Torque 24mm

AL

200

600gfcm

AID ELECTRONICS, INC 10421 BURNHAM DR. N.W. GIG HARBOR, WA 98332 253 851-8005

A/D PART NO

24N1


2381 633 3/5/8.... Vishay BCcomponents

NTC Thermistors, High Temperature Sensors FEATURES • Small diameter • Quick response to temperature change • High stability over a long life • Wide temperature range from - 40 to + 200 °C • Resistant to corrosive atmospheres and harsh environments • Old part number was 2322 633 3/5/8.... • Component in accordance to RoHS 2002/95/EC and WEEE 2002/96/EC

QUICK REFERANCE DATA VALUE

PARAMETER

2381 633 5....

Temperature range Resistance value at 25 °C (R25) Tolerance on R25-value B25/85-value Tolerance on B25/85-value Deviation in resistance value due to B-tolerance Ratio RT/R25 Rated dissipation Dissipation factor Response time Thermal time constant τ

Temperature coefficient

Climatic category Mass

APPLICATIONS

2381 633 8....

- 40 to + 200 °C

• High temperature measurement control: – Domestic appliances

10 to 220 kΩ ± 5 % and ± 10 % 3977 K ± 1.3 % see Resistance see Resistance Values at Values at Intermediate Intermediate Temperatures Temperatures table for 2381 table for 2381 633 5.... series 633 8.... series 100 mW 2.5 mW/K 0.9 s 6s see Resistance see Resistance Values at Values at Intermediate Intermediate Temperatures Temperatures table for 2381 table for 2381 633 5.... series 633 8.... series 40/155/56 ≈ 0.03 g

– Automotive systems – Industrial process control

DESCRIPTION These thermistors have a negative temperature coefficient and are mounted in a glass envelope: 2381 633 5.... (SOD80) without leads and suitable for surface mounting 2381 633 8.... (SOD27) with tinned copper-clad iron leads 2381 633 3.... is the bandoiler version of 2381 633 8.... series

MOUNTING By soldering

40/200/56 ≈ 0.14 g

ELECTRICAL DATA AND ORDERING INFORMATION CATALOG NUMBER 2381 633 ..... SOD27 (leaded) R25 (kΩ)

10 20 30 100 220

B25/85-VALUE

3977 K ± 1.3 % 3977 K ± 1.3 % 3977 K ± 1.3 % 3977 K ± 1.3 % 3797 K ± 3.0 %

SOD80 (MELF)1) 5....

8.... tinned-copper R25 ± 10 %

R25 ± 5 %

R25 ± 10 %

R25 ± 5%

2103 2203 2303 2104 2224

3103 3203 3303 3104 3224

2103 2203 2303 2104 2224

3103 3203 3303 3104 3224

Note 1. Only available in blister tape. Document Number: 29050 Revision: 12-Jan-06

For technical questions contact: nlr.europe@vishay.com

www.vishay.com 99


2381 633 3/5/8.... Vishay BCcomponents NTC Thermistors, High Temperature Sensors DIMENSIONS in millimeters Component outline for 2381 633 8.... (SOD27)

Component outline for 2381 633 5.... (SOD80)

O 1.85 max

O 1.7 max

O 0.56 max

25.4 min

4.25 max

0.3

25.4 min

0.3 3.7 max

DERATING Derating curve for 2381 633 5.... series

Derating curve for 2381 633 8.... series

P (%) 100

0 - 40

P (%) 100

0

55

85

155

0 - 40

0

55

85

200 Tamb (°C)

Tamb (°C)

STABILITY AND R-T CHARACTERISTICS Stability of glass encapsulated NTCs after thermal shock test

0.8

0

ΔR R (%)

ΔT (K) ΔT (25 K)

0.6

- 0.1 ΔT (85 K) ΔR85/R85

0.4

- 0.2 ΔR25/R25

0.2

0 103

www.vishay.com 100

- 0.3

104

105

For technical questions contact: nlr.europe@vishay.com

cycles

- 0.4 106

Document Number: 29050 Revision: 12-Jan-06


2381 633 3/5/8.... NTC Thermistors, High Temperature Sensors

Vishay BCcomponents

STABILITY AND R-T CHARACTERISTICS 10 4 R (Ω) 10

3

10

2

10

1

10

30 kΩ 20 kΩ 10 kΩ

-1

10 -2 - 50

50

150

100 kΩ

250

T (°C)

350

RESISTANCE VALUES AT INTERMEDIATE TEMPERATURES FOR 2381 633 5.... SERIES Toper (°C) - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150

RT/R25 33.06 23.90 17.47 12.90 9.621 7.242 5.501 4.214 3.255 2.534 1.987 1.570 1.249 1.000 0.8059 0.6534 0.5329 0.4371 0.3604 0.2988 0.2489 0.2084 0.1753 0.1481 0.1256 0.1070 0.09156 0.07862 0.06777 0.05863 0.05089 0.04433 0.03873 0.03395 0.02985 0.02633 0.02328 0.02065 0.01836

Document Number: 29050 Revision: 12-Jan-06

R25

ΔR DUE TO B-TOLERANCE (%)

TC (%/K)

4.65 4.21 3.79 3.38 2.99 2.61 2.24 1.89 1.55 1.22 0.90 0.59 0.29 0.00 0.28 0.55 0.82 1.08 1.34 1.58 1.82 2.06 2.29 2.51 2.73 2.95 3.16 3.36 3.56 3.76 3.95 4.13 4.32 4.50 4.67 4.84 5.01 5.17 5.33

6.59 6.37 6.16 5.96 5.77 5.59 5.41 5.24 5.08 4.93 4.78 4.64 4.51 4.38 4.25 4.13 4.02 3.91 3.80 3.70 3.60 3.51 3.42 3.33 3.24 3.16 3.08 3.01 2.93 2.86 2.79 2.73 2.66 2.60 2.54 2.49 2.43 2.38 2.32

2381 633 ..... (see note 1) 5.103 330.6 239.0 174.7 129.0 96.21 72.42 55.01 42.14 32.55 25.34 19.87 15.70 12.49 10.00 8.059 6.534 5.329 4.371 3.604 2.988 2.489 2.084 1.753 1.481 1.256 1.070 0.9156 0.7862 0.6777 0.5863 0.5089 0.4433 0.3873 0.3395 0.2985 0.2633 0.2328 0.2065 0.1836

5.203 661.2 478.1 349.4 258.0 192.4 144.8 110.0 84.28 65.09 50.67 39.74 31.40 24.98 20.00 16.12 13.07 10.66 8.742 7.209 5.976 4.978 4.168 3.505 2.961 2.512 2.141 1.831 1.572 1.355 1.173 1.018 0.8865 0.7747 0.6791 0.5971 0.5265 0.4656 0.4129 0.3671

For technical questions contact: nlr.europe@vishay.com

5.303 991.8 717.1 524.1 387.0 288.6 217.3 165.0 126.4 97.64 76.01 59.62 47.10 37.46 30.00 24.18 19.60 15.99 13.11 10.81 8.963 7.467 6.251 5.258 4.442 3.769 3.211 2.747 2.359 2.033 1.759 1.527 1.330 1.162 1.019 0.8956 0.7898 0.6984 0.6194 0.5507

5.104 3306 2390 1747 1290 962.1 724.2 550.1 421.4 325.5 253.4 198.7 157.0 124.9 100.0 80.59 65.34 53.29 43.71 36.04 29.88 24.89 20.84 17.53 14.81 12.56 10.70 9.156 7.862 6.777 5.863 5.089 4.433 3.873 3.395 2.985 2.633 2.328 2.065 1.836

5.224 220000 179500 121300 83630 58710 41920 30410 22390 16720 12630 9663 7478 5851 4625 www.vishay.com 101


2381 633 3/5/8.... Vishay BCcomponents NTC Thermistors, High Temperature Sensors

RESISTANCE VALUES AT INTERMEDIATE TEMPERATURES FOR 2381 633 8.... SERIES Toper (°C) - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200

RT/R25

ΔR DUE TO B-TOLERANCE (%)

TC (%/K)

33.06 23.90 17.47 12.90 9.621 7.242 5.501 4.214 3.255 2.534 1.987 1.570 1.249 1.000 0.8059 0.6534 0.5329 0.4371 0.3604 0.2988 0.2489 0.2084 0.1753 0.1481 0.1256 0.1070 0.09156 0.07862 0.06777 0.05863 0.05089 0.04433 0.03873 0.03395 0.02985 0.02633 0.02328 0.02065 0.01836 0.01636 0.01455 0.01303 0.01169 0.01052 0.00948 0.00857 0.00776 0.00704 0.00640

4.65 4.21 3.79 3.38 2.99 2.61 2.24 1.89 1.55 1.22 0.90 0.59 0.29 0.00 0.28 0.55 0.82 1.08 1.34 1.58 1.82 2.06 2.29 2.51 2.73 2.95 3.16 3.36 3.56 3.76 3.95 4.13 4.32 4.50 4.67 4.84 5.01 5.17 5.33 5.49 5.65 5.80 5.95 6.10 6.24 6.38 6.52 6.66 6.79

6.59 6.37 6.16 5.96 5.77 5.59 5.41 5.24 5.08 4.93 4.78 4.64 4.51 4.38 4.25 4.13 4.02 3.91 3.80 3.70 3.60 3.51 3.42 3.33 3.24 3.16 3.08 3.01 2.93 2.86 2.79 2.73 2.66 2.60 2.54 2.49 2.43 2.38 2.32 2.27 2.23 2.18 2.14 2.09 2.05 2.01 1.97 1.93 1.89

R25 (kΩ) 2381 633 ..... (see note 1) 8.103 330.6 239.0 174.7 129.0 96.21 72.42 55.01 42.14 32.55 25.34 19.87 15.70 12.49 10.00 8.059 6.534 5.329 4.371 3.604 2.988 2.489 2.084 1.753 1.481 1.256 1.070 0.9156 0.7862 0.6777 0.5863 0.5089 0.4433 0.3873 0.3395 0.2985 0.2633 0.2328 0.2065 0.1836 0.1636 0.1455 0.1303 0.1169 0.1052 0.09484 0.08569 0.07757 0.07037 0.06396

8.203 661.2 478.1 349.4 258.0 192.4 144.8 110.0 84.28 65.09 50.67 39.74 31.40 24.98 20.00 16.12 13.07 10.66 8.742 7.209 5.976 4.978 4.168 3.505 2.961 2.512 2.141 1.831 1.572 1.355 1.173 1.018 0.8865 0.7747 0.6791 0.5971 0.5265 0.4656 0.4129 0.3671 0.3273 0.2910 0.2606 0.2339 0.2104 0.1897 0.1714 0.1551 0.1407 0.1279

8.303 991.8 717.1 524.1 387.0 288.6 217.3 165.0 126.4 97.64 76.01 59.62 47.10 37.46 30.00 24.18 19.60 15.99 13.11 10.81 8.963 7.467 6.251 5.258 4.442 3.769 3.211 2.747 2.359 2.033 1.759 1.527 1.330 1.162 1.019 0.8956 0.7898 0.6984 0.6194 0.5507 0.4909 0.4365 0.3909 0.3508 0.3156 0.2845 0.2571 0.2327 0.2111 0.1919

8.104 3306 2390 1747 1290 962.1 724.2 550.1 421.4 325.5 253.4 198.7 157.0 124.9 100.0 80.59 65.34 53.29 43.71 36.04 29.88 24.89 20.84 17.53 14.81 12.56 10.70 9.156 7.862 6.777 5.863 5.089 4.433 3.873 3.395 2.985 2.633 2.328 2.065 1.836 1.636 1.455 1.303 1.169 1.052 0.9484 0.8569 0.7757 0.7037 0.6396

8.224 220000 179500 121300 83630 58710 41920 30410 22390 16720 12630 9663 7478 5851 4625 3691 2973 2415 1978 1632

Note 1. Replace dot in last 5-digits of catalog number by a number according to the following list and depending on tolerance on required R25-value: a) 3 for a tolerance of ± 5 % b) 2 for a tolerance of ± 10 %

www.vishay.com 102

For technical questions contact: nlr.europe@vishay.com

Document Number: 29050 Revision: 12-Jan-06


2381 633 3/5/8.... Vishay BCcomponents

NTC Thermistors, High Temperature Sensors

PACKAGING BLISTER TAPE AND REEL (2381 633 5....) Blister tape

K

5° max

A0

K0

B1

W1

T1

B 0 D1

W F

E

D0

δ

P2

P

δ

P0

T

Direction of unreeling

Reel

t W O

U E C

B

A

trailer

leader fixing tape

BLISTER TAPE AND REEL DIMENSIONS SYMBOL Blister tape K POCKET A0 B0 K0

Document Number: 29050 Revision: 12-Jan-06

PARAMETER

NOMINAL DIMENSIONS

TOLERANCE

UNIT

overall thickness

< 2.5

mm

length width depth

2.1 > 3.8 2.1

+ 0.3 − + 0.3

mm mm mm

For technical questions contact: nlr.europe@vishay.com

www.vishay.com 103


2381 633 3/5/8.... Vishay BCcomponents NTC Thermistors, High Temperature Sensors

SYMBOL

PARAMETER

NOMINAL DIMENSIONS

TOLERANCE

UNIT

B1 P D1 FEED-HOLE D0 P0 E

outside width pitch hole diameter

< 4.5 4.0 1.0

± 0.1 ± 0.1

mm mm mm

diameter pitch distance cumulative pitch error over 10 positions

1.5 4.0 1.75 0

± 0.1 ± 0.1 ± 0.1 ± 0.1

mm mm mm mm

length width

2.0 3.5

± 0.05 ± 0.1

mm mm

width thickness

< 5.5 < 0.1

-

thickness bending thickness

8.0 < 0.3 < 0.4

± 0.2 -

mm mm mm mm mm mm

diameter thickness space between flanges

180 1.5 9.5

+0 + 0.5 ± 0.5

mm mm mm

diameter spindle hole

62.0 12.75

± 1.5 + 0.15/- 0

mm mm

width depth location

2.0 4.0 120

± 0.5 ± 0.5 -

mm mm °

CENTRE LINE P2 F FIXING TAPE W1 T1 CARRIER TAPE W δ T Reel FLANGE A t W HUB B C KEY SLIT E U O

THERMISTORS ON BANDOLIER (2381 633 3....) 0.8 max

S

5 0.3 1.2 max MBC941

L1

L2 53

1.5

6

0.5

The components are centred so that ⎪L1 - L2⎪ = 1.2 mm max. The cumulative space (S) measured over 10 spacings = 50 ± 2 mm.

Note The bandolier of a 180 mm reel contains at least 2500 devices with no more than 0.5 % empty positions. Three consecutive empty places may be found provided this gap is followed by 6 consecutive devices. The carrier tape starts (leader) and ends (trailer) with at least 75 empty positions (equivalent to 300 mm); the covering foil is at least 300 mm. In order to fix the carrier tape a self-adhesive tape of 20 to 50 mm width is applied.

www.vishay.com 104

For technical questions contact: nlr.europe@vishay.com

Document Number: 29050 Revision: 12-Jan-06


Legal Disclaimer Notice Vishay

Notice Specifications of the products displayed herein are subject to change without notice. Vishay Intertechnology, Inc., or anyone on its behalf, assumes no responsibility or liability for any errors or inaccuracies. Information contained herein is intended to provide a product description only. No license, express or implied, by estoppel or otherwise, to any intellectual property rights is granted by this document. Except as provided in Vishay's terms and conditions of sale for such products, Vishay assumes no liability whatsoever, and disclaims any express or implied warranty, relating to sale and/or use of Vishay products including liability or warranties relating to fitness for a particular purpose, merchantability, or infringement of any patent, copyright, or other intellectual property right. The products shown herein are not designed for use in medical, life-saving, or life-sustaining applications. Customers using or selling these products for use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Vishay for any damages resulting from such improper use or sale.

Document Number: 91000 Revision: 08-Apr-05

www.vishay.com 1


CERAMIC CONFORMAL COATED & MOLDED AXIAL & RADIAL CAPACITORS

F-3101C 12/98

C ERAMIC L EADED C ATALOG


KEMET

®

CAPACITORS

GR900 and MIL-PRF-123 High-Reliability Ceramic Capacitors are available. Refer to catalog F-3054 for detailed information. KEMET also manufactures Tantalum Leaded, and Surface Mount Capacitors — Tantalum and Ceramic. Refer to catalog F-3100 — Tantalum Leaded, and F3102 — Surface Mount for detailed information on these products.


KEMET

®

MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS/AXIAL & RADIAL LEADED

Multilayer ceramic capacitors are available in a variety of physical sizes and configurations, including leaded devices and surface mounted chips. Leaded styles include molded and conformally coated parts with axial and radial leads. However, the basic capacitor element is similar for all styles. It is called a chip and consists of formulated dielectric materials which have been cast into thin layers, interspersed with metal electrodes alternately exposed on opposite

edges of the laminated structure. The entire structure is fired at high temperature to produce a monolithic block which provides high capacitance values in a small physical volume. After firing, conductive terminations are applied to opposite ends of the chip to make contact with the exposed electrodes. Termination materials and methods vary depending on the intended use.

TEMPERATURE CHARACTERISTICS Ceramic dielectric materials can be formulated with Class III: General purpose capacitors, suitable a wide range of characteristics. The EIA standard for for by-pass coupling or other applications in which ceramic dielectric capacitors (RS-198) divides ceramic dielectric losses, high insulation resistance and dielectrics into the following classes: stability of capacitance characteristics are of little or no importance. Class III capacitors are similar to Class II capacitors except for temperature characteristics, Class I: Temperature compensating capacitors, which are greater than ± 15%. Class III capacitors suitable for resonant circuit application or other applihave the highest volumetric efficiency and poorest cations where high Q and stability of capacitance charstability of any type. acteristics are required. Class I capacitors have predictable temperature coefficients and are not affected by voltage, frequency or time. They are made KEMET leaded ceramic capacitors are offered in from materials which are not ferro-electric, yielding the three most popular temperature characteristics: superior stability but low volumetric efficiency. Class I C0G: Class I, with a temperature coefficient of 0 ± capacitors are the most stable type available, but have 30 ppm per degree C over an operating the lowest volumetric efficiency. temperature range of - 55°C to + 125°C (Also known as “NP0”). X7R: Class II, with a maximum capacitance Class II: Stable capacitors, suitable for bypass change of ± 15% over an operating temperature or coupling applications or frequency discriminating range of - 55°C to + 125°C. circuits where Q and stability of capacitance charZ5U: Class III, with a maximum capacitance acteristics are not of a major importance. Class II change of + 22% - 56% over an operating temcapacitors have temperature characteristics of ± 15% perature range of + 10°C to + 85°C. or less. They are made from materials which are ferro-electric, yielding higher volumetric efficiency but less stability. Class II capacitors are affected by Specified electrical limits for these three temperature temperature, voltage, frequency and time. characteristics are shown in Table 1.

SPECIFIED ELECTRICAL LIMITS TEMPERATURE CHARACTERISTICS C0G X7R Z5U

PARAMETER Dissipation Factor: Measured at following conditions: C0G — 1 kHz and 1 vrms if capacitance > 1000 pF 1 MHz and 1 vrms if capacitance ≤ 1000 pF X7R — 1 kHz and 1 vrms* Z5U — 1 kHz and 0.5 vrms

0.15%

Dielectric Strength: 2.5 times rated DC voltage.

2.5%

4.0%

Pass Subsequent IR Test

Insulation Resistance (IR): At rated DC voltage, whichever of the two is smaller

1,000 MΩ-µF or 100 GΩ

1,000 MΩ-µF or 100 GΩ

1,000 MΩ-µF or 10 GΩ

Temperature Characteristics: Range, °C Capacitance Change without DC voltage

-55 to 125 0 ± 30 ppm/°C

-55 to 125 ±15%

+10 to 85 +22%, -56%

* 1 MHz and 1 vrms if capacitance ≤ 100 pF on military product.

Table I

4

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300


PERFORMANCE CHARACTERISTICS GENERAL SPECIFICATIONS Working Voltage: Axial Radial C0G 50 & 100 volts 100 & 200 volts X7R 50 & 100 volts 50, 100 & 200 volts Z5U 50 & 100 volts 50 & 100 volts Temperature Characteristics: C0G 0 ± 30 PPM/°C from - 55°C to + 125°C(1) X7R ± 15% from - 55°C to + 125°C Z5U + 22%; - 56% from + 10°C to + 85°C Capacitance Tolerance: C0G ± 5%, ± 10%, ± 20% X7R ± 10%, ± 20% Z5U ± 20%, - 20 + 80%, - 0 + 100% Construction: Epoxy encapsulated - meets flame test requirements of UL Standard 94V-0. High-temperature solder - meets EIA RS-198D, Method 302, Condition B (260°C for 10 sec.) Lead Material: Solder Coated Copper Clad Steel Solderability: EIA RS-198D, Method 302, Solder temperature 230° ± 5°C. Dwell time in solder - 7 ± 1/2 seconds. Terminal Strength: EIA RS-198D, Method 303, Condition A (2.2 kg) ELECTRICAL @ 25°C Capacitance: Within specified tolerance at 25°C and following test conditions. C0G - Greater than 1000 pF with 1.0 vrms at 1 kHz. - 1000 pF and less with 1.0 vrms at 1 MHz. X7R - with 1.0 vrms at 1 kHz. Z5U - with 0.5 vrms at 1 kHz. Dissipation Factor: At 25°C - same test conditions as capacitance. C0G - 0.15% maximum X7R - 2.5% maximum Z5U - 4.0% maximum Insulation Resistance: EIA RS-198D, Method 104, Condition A C0G - 100 gigohms or 1000 megohm x µF, whichever is less. X7R -100 gigohms or 1000 megohm x µF, whichever is less. Z5U -10 gigohms or 1000 megohm x µF, whichever is less. Dielectric Withstanding Voltage: EIA RS-198D, Method 103 (250% of rated voltage for 5 seconds, with current limited to 50mA) ENVIRONMENTAL Vibration: EIA RS-198D, Method 304, Condition D (10-2000 Hz; 20g) Shock: EIA RS-198D, Method 305, Condition I (100g)

KEMET

®

Life Test: EIA RS-198D, Method 201, Condition D. Test Potential and Temperature. C0G- 200% of rated voltage at + 125°C X7R - 200% of rated voltage at + 125°C Z5U - 200% of rated voltage at + 85°C Post-Test Limits at + 25°C are: Capacitance Change: C0G - ± 3%, or 0.25 pF, whichever is greater. X7R - ± 20% of initial value. (2) Z5U - ± 30% of initial value. (2) Dissipation Factor: C0G - 0.25% maximum X7R - 3.0% maximum Z5U - 4.0% maximum Insulation Resistance: C0G - 10 gigohms or 100 megohm x µF, whichever is less. X7R - 10 gigohms or 100 megohm x µF, whichever is less. Z5U - 1 gigohm or 100 megohm x µF, whichever is less. Moisture Resistance: EIA RS-198D, Method 204, Condition A (10 cycles without applied voltage. Post-Test Limits at + 25°C are: Capacitance Change: C0G - 3%, or 0.25 pF, whichever is greater. X7R - ± 20% of initial value. (2) Z5U - ± 30% of initial value. (2) Dissipation Factor: C0G - 0.25% maximum X7R - 3.0% maximum Z5U - 4.0% maximum Insulation Resistance: C0G - 10 gigohms or 100 megohm x µF, whichever is less. X7R - 10 gigohms or 100 megohm x µF, whichever is less. Z5U - 1 gigohm or 100 megohm x µF, whichever is less. Thermal Shock: EIA RS-198D, Method 202, Condition B (C0G & X7R: - 55°C to + 125°C; Z5U: - 55°C to + 85°C)

(1) (2)

+53 ppm -30 ppm/°C from + 25°C to - 55°C, ± 60 ppm below 10 pF. X7R & Z5U dielectrics exhibit aging characteristics; therefore, it is highly recommended that capacitors be deaged for 2 hours at 150°C and stabilized at room temperature for 48 hours before capacitance measurements are made.

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

5

Conformally Coated Axial/Radial

CERAMIC CONFORMALLY COATED/AXIAL & RADIAL


KEMET

CERAMIC CONFORMALLY COATED/AXIAL

®

“AXIMAX”

CAPACITANCE OUTLINE DRAWING

LL

L D

LD MAXIMUM DIMENSIONS—INCHES & (MILLIMETERS) LD STYLE

L MAX

D MAX

+.001, -.003 (+.025, -.076)

LL MIN

C410

.170 (4.32)

.100 (2.54)

.020 (.51)

1.0 (25.4)

C412

.170 (4.32)

.120 (3.05)

.020 (.51)

1.0 (25.4)

C420

.260 (6.60)

.100 (2.54)

.020 (.51)

1.0 (25.4)

C430

.290 (7.37)

.150 (3.81)

.020 (.51)

1.0 (25.4)

C440

.400 (10.16)

.150 (3.81)

.020 (.51)

1.0 (25.4)

ORDERING INFORMATION C 410 C 104 M 5 U 5 C A* FAILURE RATE

CERAMIC

A — Not Applicable

CASE SIZE

LEAD MATERIAL

(See Table of Dimensions above)

C — Standard

SPECIFICATION

INTERNAL CONSTRUCTION

C — Standard

5 — Standard

CAPACITANCE

DIELECTRIC

Expressed in Picofarad Code (pF) First Two Digits — Significant Figures Third Digit — Number of Zeros

EIA Designation G — C0G (NPO) — Ultra-Stable R — X7R — Stable U — Z5U — General Purpose

CAPACITANCE TOLERANCE

J — ±5% K — ±10% M — ±20% Z — –20 +80%

RATED VOLTAGE 1 — 100 Volts 5 — 50 Volts

*Part Number Example: C410C104M5U5CA (14 digits – no spaces)

MARKING INFORMATION Rated Voltage 5 - 50 volts Manufacturer 1 - 100 volts (KEMET)

Dielectric G – C0G/NP0 R – X7R U – Z5U

K5R 104K AB 9837 Capacitance Code Lot Code

6

Capacitance Tolerance Date Code

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300


CERAMIC CONFORMALLY COATED/AXIAL

KEMET

“AXIMAX”

®

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE

CAPACITANCE pF

KEMET PART NUMBER

100 VOLT - C0G 10 C410C100(1)1G5CA 12 C410C120(1)1G5CA 15 C410C150(1)1G5CA 18 C410C180(1)1G5CA 22 C410C220(1)1G5CA 27 C410C270(1)1G5CA 33 C410C330(1)1G5CA 39 C410C390(1)1G5CA 47 C410C470(1)1G5CA 56 C410C560(1)1G5CA 68 C410C680(1)1G5CA 82 C410C820(1)1G5CA 100 C410C101(1)1G5CA 120 C410C121(1)1G5CA 150 C410C151(1)1G5CA 180 C410C181(1)1G5CA 220 C410C221(1)1G5CA 270 C410C271(1)1G5CA 330 C410C331(1)1G5CA 390 C410C391(1)1G5CA 470 C410C471(1)1G5CA 560 C410C561(1)1G5CA 680 C410C681(1)1G5CA 820 C410C821(1)1G5CA 1,000 C410C102(1)1G5CA 1,200 C420C122(1)1G5CA 1,500 C420C152(1)1G5CA 1,800 C420C182(1)1G5CA 2,200 C420C222(1)1G5CA 2,700 C430C272(1)1G5CA 3,300 C430C332(1)1G5CA 3,900 C430C392(1)1G5CA 4,700 C430C472(1)1G5CA 5,600 C430C562(1)1G5CA 6,800 C430C682(1)1G5CA 8,200 C430C822(1)1G5CA 10,000 C440C103(1)1G5CA 12,000 C440C123(1)1G5CA 15,000 C440C153(1)1G5CA 50 VOLT - C0G 560 C410C561(1)5G5CA 680 C410C681(1)5G5CA 820 C410C821(1)5G5CA 1,000 C410C102(1)5G5CA 1,200 C412C122(1)5G5CA 1,500 C412C152(1)5G5CA 1,800 C412C182(1)5G5CA 2,200 C412C222(1)5G5CA 2,700 C412C272(1)5G5CA 1,200 C420C122(1)5G5CA 1,500 C420C152(1)5G5CA 1,800 C420C182(1)5G5CA 2,200 C420C222(1)5G5CA 2,700 C430C272(1)5G5CA 3,300 C430C332(1)5G5CA 3,900 C430C392(1)5G5CA 4,700 C430C472(1)5G5CA 5,600 C430C562(1)5G5CA 6,800 C430C682(1)5G5CA 8,200 C430C822(1)5G5CA 10,000 C440C103(1)5G5CA 12,000 C440C123(1)5G5CA 15,000 C440C153(1)5G5CA (1) Insert proper letter for capacitance tolerance desired: J = ±5% K = ±10% M = ±20%

SINGLE TEMPERATURE CHARACTERISTIC—X7R CAPACITANCE pF

KEMET PART NUMBER

100 VOLT - X7R 470 C410C471(1)1R5CA 560 C410C561(1)1R5CA 680 C410C681(1)1R5CA 820 C410C821(1)1R5CA 1,000 C410C102(1)1R5CA 1,200 C410C122(1)1R5CA 1,500 C410C152(1)1R5CA 1,800 C410C182(1)1R5CA 2,200 C410C222(1)1R5CA 2,700 C410C272(1)1R5CA 3,300 C410C332(1)1R5CA 3,900 C410C392(1)1R5CA 4,700 C410C472(1)1R5CA 5,600 C410C562(1)1R5CA 6,800 C410C682(1)1R5CA 8,200 C410C822(1)1R5CA 10,000 C410C103(1)1R5CA 12,000 C410C123(1)1R5CA 15,000 C412C153(1)1R5CA 18,000 C412C183(1)1R5CA 22,000 C412C223(1)1R5CA 27,000 C412C273(1)1R5CA 15,000 C420C153(1)1R5CA 18,000 C420C183(1)1R5CA 22,000 C420C223(1)1R5CA 27,000 C420C273(1)1R5CA 33,000 C420C333(1)1R5CA 39,000 C430C393(1)1R5CA 47,000 C430C473(1)1R5CA 56,000 C430C563(1)1R5CA 68,000 C430C683(1)1R5CA 82,000 C430C823(1)1R5CA 100,000 C430C104(1)1R5CA 120,000 C440C124(1)1R5CA 150,000 C440C154(1)1R5CA 50 VOLT - X7R 8,200 C410C822(1)5R5CA 10,000 C410C103(1)5R5CA 12,000 C410C123(1)5R5CA 15,000 C410C153(1)5R5CA 18,000 C410C183(1)5R5CA 22,000 C410C223(1)5R5CA 27,000 C410C273(1)5R5CA 33,000 C410C333(1)5R5CA 39,000 C410C393(1)5R5CA 47,000 C410C473(1)5R5CA 56,000 C412C563(1)5R5CA 68,000 C412C683(1)5R5CA 82,000 C412C823(1)5R5CA 100,000 C412C104(1)5R5CA 56,000 C420C563(1)5R5CA 68,000 C420C683(1)5R5CA 82,000 C420C823(1)5R5CA 100,000 C420C104(1)5R5CA 120,000 C430C124(1)5R5CA 150,000 C430C154(1)5R5CA 180,000 C430C184(1)5R5CA 220,000 C430C224(1)5R5CA 270,000 C430C274(1)5R5CA 330,000 C440C334(1)5R5CA 390,000 C440C394(1)5R5CA 470,000 C440C474(1)5R5CA

GENERAL PURPOSE TEMPERATURE CHARACTERISTIC—Z5U CAPACITANCE pF

KEMET PART NUMBER

100 VOLT - Z5U 10,000 C410C103(1)1U5CA 12,000 C410C123(1)1U5CA 15,000 C410C153(1)1U5CA 18,000 C410C183(1)1U5CA 22,000 C410C223(1)1U5CA 27,000 C420C273(1)1U5CA 33,000 C420C333(1)1U5CA 39,000 C420C393(1)1U5CA 47,000 C420C473(1)1U5CA 56,000 C430C563(1)1U5CA 68,000 C430C683(1)1U5CA 82,000 C430C823(1)1U5CA 100,000 C430C104(1)1U5CA 120,000 C430C124(1)1U5CA 150,000 C430C154(1)1U5CA 180,000 C440C184(1)1U5CA 220,000 C440C224(1)1U5CA 50 VOLT - Z5U 27,000 C410C273(1)5U5CA 33,000 C410C333(1)5U5CA 39,000 C410C393(1)5U5CA 47,000 C410C473(1)5U5CA 56,000 C410C563(1)5U5CA 68,000 C410C683(1)5U5CA 82,000 C410C823(1)5U5CA 100,000 C410C104(1)5U5CA 120,000 C410C124(1)5U5CA 150,000 C410C154(1)5U5CA 180,000 C410C184(1)5U5CA 220,000 C410C224(1)5U5CA 270,000 C412C274(1)5U5CA 330,000 C412C334(1)5U5CA 270,000 C420C274(1)5U5CA 330,000 C420C334(1)5U5CA 390,000 C430C394(1)5U5CA 470,000 C430C474(1)5U5CA 560,000 C430C564(1)5U5CA 680,000 C430C684(1)5U5CA 820,000 C440C824(1)5U5CA 1,000,000 C440C105(1)5U5CA

AXIMAX

ULTRA-STABLE TEMPERATURE CHARACTERISTIC—C0G/NP0

(1) Insert proper letter for capacitance tolerance desired: M = ±20%, Z = +80, -20%

(1) Insert proper letter for capacitance tolerance desired: K = ±10%, M = ±20%

For packaging information, see pages 32 and 34.

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

7


KEMET

CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

®

“GOLDEN MAX”

OUTLINE DRAWINGS *.276 (7.00) MIN. C317 C322

L C323

H

* S

C333

H

H

*

*

S

C315 C320 C330 C340 C350

.060 (1.52) MAX.

T H

*

D

S

S

DIMENSIONS — INCHES & MILLIMETERS CASE SIZE

L MAX.

H MAX.

T MAX.

S(1) ±.030

D +.004 - .001

C315

.150 (3.81)

.210 (5.33)

.100 (2.54)

.100 (2.54)

.020 (.51)

C317

.150 (3.81)

.230 (5.84)

.100 (2.54)

.200 (5.08)

.020 (.51)

C320

.200 (5.08)

.260 (6.60)

.125 (3.18)

.100 (2.54)

.020 (.51)

C322

.200 (5.08)

.260 (6.60)

.125 (3.18)

.200 (5.08)

.020 (.51)

C323

.200 (5.08)

.320 (8.13)

.125 (3.18)

.200 (5.08)

.020 (.51)

C330

.300 (7.62)

.360 (9.14)

.150 (3.81)

.200 (5.08)

.020 (.51)

C333

.300 (7.62)

.390 (9.91)

.150 (3.81)

.200 (5.08)

.020 (.51)

C340

.400 (10.16)

.460 (11.68)

.150 (3.81)

.200 (5.08)

.020 (.51)

C350

.500 (12.70)

.560 (14.22)

.200 (5.08)

.400 (10.16)

.025 (.64)

NOTE: 1 inch = 25.4 mm. NOTE: (1) Measured at seating plane.

ORDERING INFORMATION C 320 C 102 M 1 R 5 C A* FAILURE RATE

CERAMIC

A — Not Applicable

CASE SIZE

LEAD MATERIAL

(See Table Above)

C — Standard

SPECIFICATION C — Standard

INTERNAL CONSTRUCTION

CAPACITANCE, CODE

5 — Standard

Expressed in Picofarads (pF) First Two Digits — Significant Figures Third Digit — Number of Zeros (Use 9 for 1.0 thru 9.9 pF. Example: 2.2pF — 229)

DIELECTRIC

CAPACITANCE TOLERANCE

EIA Designation G — C0G (NP0) — Ultra-Stable R — X7R — Stable U — Z5U — General Purpose

D— F — G— J —

2 — 200 1 — 100 5 — 50

±0.5 pF ±1% ±2% ±5%

K — ±10% M — ±20% Z — -20, +80%

RATED VOLTAGE

*Part Number Example: C320C102M1R5CA (14 digits – no spaces)

For packaging information, see pages 33 and 34. 8

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300


CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

KEMET

“GOLDEN MAX”

®

CAPACITOR MARKINGS Manufacturer (KEMET)

Front Rated Voltage 5 - 50 volts 1 - 100 volts 2 - 200 volts

Capacitance Tolerance

K1K

Back

K5U 104M

102 Capacitance Code

Rated Voltage 5 - 50 volts 1 - 100 volts 2 - 200 volts

Manufacturer (KEMET)

Capacitance Code

C31X & C32X Size

Dielectric G - C0G R - X7R U - Z5U Capacitance Tolerance

C33X Size

Manufacturer (KEMET)

KX7R 105K 100V Rated Voltage

Dielectric C0G X7R Z5U

Capacitance & Tolerance

C340 & C350 Size

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE: ULTRA-STABLE TEMPERATURE CHARACTERISTICS — C0G

200 VOLT 1.0 pF 1.5 pF 2.2 pF 2.7 pF 3.3 pF 3.9 pF 4.7 pF 5.6 pF 6.8 pF 8.2 pF 10 pF 12 pF 15 pF 18 pF 22 pF 27 pF 33 pF 39 pF 47 pF 56 pF 68 pF 82 pF 100 pF 120 pF 150 pF 180 pF 220 pF 270 pF 330 pF 390 pF 470 pF 200 VOLT 1.0 pF 1.5 pF 2.2 pF 2.7 pF 3.3 pF 3.9 pF 4.7 pF 5.6 pF 6.8 pF 8.2 pF 10 pF 12 pF 15 pF 18 pF 22 pF 27 pF 33 pF 39 pF

KEMET PART NUMBER — C31X SIZE C31(1)C109(3)2G5CA C31(1)C159(3)2G5CA C31(1)C229(3)2G5CA C31(1)C279(3)2G5CA C31(1)C339(3)2G5CA C31(1)C399(3)2G5CA C31(1)C479(3)2G5CA C31(1)C569(3)2G5CA C31(1)C689(3)2G5CA C31(1)C829(3)2G5CA C31(1)C100(3)2G5CA C31(1)C120(3)2G5CA C31(1)C150(3)2G5CA C31(1)C180(3)2G5CA C31(1)C220(3)2G5CA C31(1)C270(3)2G5CA C31(1)C330(3)2G5CA C31(1)C390(3)2G5CA C31(1)C470(3)2G5CA C31(1)C560(3)2G5CA C31(1)C680(3)2G5CA C31(1)C820(3)2G5CA C31(1)C101(3)2G5CA C31(1)C121(3)2G5CA C31(1)C151(3)2G5CA C31(1)C181(3)2G5CA C31(1)C221(3)2G5CA C31(1)C271(3)2G5CA C31(1)C331(3)2G5CA C31(1)C391(3)2G5CA C31(1)C471(3)2G5CA — C32X SIZE C32(2)C109(3)2G5CA C32(2)C159(3)2G5CA C32(2)C229(3)2G5CA C32(2)C279(3)2G5CA C32(2)C339(3)2G5CA C32(2)C399(3)2G5CA C32(2)C479(3)2G5CA C32(2)C569(3)2G5CA C32(2)C689(3)2G5CA C32(2)C829(3)2G5CA C32(2)C100(3)2G5CA C32(2)C120(3)2G5CA C32(2)C150(3)2G5CA C32(2)C180(3)2G5CA C32(2)C220(3)2G5CA C32(2)C270(3)2G5CA C32(2)C330(3)2G5CA C32(2)C390(3)2G5CA

CAPACITANCE

KEMET PART NUMBER

200 VOLT — C32X SIZE (Cont’d) 47 pF C32(2)C470(3)2G5CA 56 pF C32(2)C560(3)2G5CA 68 pF C32(2)C680(3)2G5CA 82 pF C32(2)C820(3)2G5CA 100 pF C32(2)C101(3)2G5CA 120 pF C32(2)C121(3)2G5CA 150 pF C32(2)C151(3)2G5CA 180 pF C32(2)C181(3)2G5CA 220 pF C32(2)C221(3)2G5CA 270 pF C32(2)C271(3)2G5CA 330 pF C32(2)C331(3)2G5CA 390 pF C32(2)C391(3)2G5CA 470 pF C32(2)C471(3)2G5CA 560 pF C32(2)C561(3)2G5CA 680 pF C32(2)C681(3)2G5CA 820 pF C32(2)C821(3)2G5CA 1,000 pF C32(2)C102(3)2G5CA 1,200 pF C32(2)C122(3)2G5CA 1,500 pF C32(2)C152(3)2G5CA 1,800 pF C32(2)C182(3)2G5CA 2,200 pF C32(2)C222(3)2G5CA 2,700 pF C32(2)C272(3)2G5CA 3,300 pF C32(2)C332(3)2G5CA 200 VOLT — C33X SIZE 2,700 pF C33(4)C272(3)2G5CA 3,300 pF C33(4)C332(3)2G5CA 3,900 pF C33(4)C392(3)2G5CA 4,700 pF C33(4)C472(3)2G5CA 5,600 pF C33(4)C562(3)2G5CA 6,800 pF C33(4)C682(3)2G5CA 8,200 pF C33(4)C822(3)2G5CA .01 µF C33(4)C103(3)2G5CA .012 µF C33(4)C123(3)2G5CA .015 µF C33(4)C153(3)2G5CA .018 µF C33(4)C183(3)2G5CA 200 VOLT — C340 SIZE .018 µF C340C183(3)2G5CA .022 µF C340C223(3)2G5CA .027 µF C340C273(3)2G5CA .033 µF C340C333(3)2G5CA .039 µF C340C393(3)2G5CA .047 µF C340C473(3)2G5CA 200 VOLT — C350 SIZE .039 µF C350C393(3)2G5CA .047 µF C350C473(3)2G5CA .056 µF C350C563(3)2G5CA .068 µF C350C683(3)2G5CA

CAPACITANCE

KEMET PART NUMBER

100 VOLT — C31X SIZE 120 pF C31(1)C121(3)1G5CA 150 pF C31(1)C151(3)1G5CA 180 pF C31(1)C181(3)1G5CA 220 pF C31(1)C221(3)1G5CA 270 pF C31(1)C271(3)1G5CA 330 pF C31(1)C331(3)1G5CA 390 pF C31(1)C391(3)1G5CA 470 pF C31(1)C471(3)1G5CA 560 pF C31(1)C561(3)1G5CA 680 pF C31(1)C681(3)1G5CA 820 pF C31(1)C821(3)1G5CA 1,000 pF C31(1)C102(3)1G5CA 100 VOLT — C32X SIZE 680 pF C32(2)C681(3)1G5CA 820 pF C32(2)C821(3)1G5CA 1,000 pF C32(2)C102(3)1G5CA 1,200 pF C32(2)C122(3)1G5CA 1,500 pF C32(2)C152(3)1G5CA 1,800 pF C32(2)C182(3)1G5CA 2,200 pF C32(2)C222(3)1G5CA 2,700 pF C32(2)C272(3)1G5CA 3,300 pF C32(2)C332(3)1G5CA 3,900 pF C32(2)C392(3)1G5CA 4,700 pF C32(2)C472(3)1G5CA 5,600 pF C32(2)C562(3)1G5CA 100 VOLT — C33X SIZE 3,300 pF C33(4)C332(3)1G5CA 3,900 pF C33(4)C392(3)1G5CA 4,700 pF C33(4)C472(3)1G5CA 5,600 pF C33(4)C562(3)1G5CA 6,800 pF C33(4)C682(3)1G5CA 8,200 pF C33(4)C822(3)1G5CA .01 µF C33(4)C103(3)1G5CA .012 µF C33(4)C123(3)1G5CA .015 µF C33(4)C153(3)1G5CA .018 µF C33(4)C183(3)1G5CA .022 µF C33(4)C223(3)1G5CA .027 µF C33(4)C273(3)1G5CA 100 VOLT — C340 SIZE .027 µF C340C273(3)1G5CA .033 µF C340C333(3)1G5CA .039 µF C340C393(3)1G5CA .047 µF C340C473(3)1G5CA .056 µF C340C563(3)1G5CA .068 µF C340C683(3)1G5CA 100 VOLT — C350 SIZE .039 µF C350C393(3)1G5CA .047 µF C350C473(3)1G5CA .056 µF C350C563(3)1G5CA .068 µF C350C683(3)1G5CA .082 µF C350C823(3)1G5CA .1 µF C350C104(3)1G5CA .12 µF C350C124(3)1G5CA

Golden Max

CAPACITANCE

NOTES: (1) Case Sizes C315/C317 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriate symbol, “5” or “7” in the part number. (2) Case Sizes C320/C322/C323 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriate symbol, “0” or “2” or “3” in the part number. (3) Insert proper symbol for capacitance tolerance as follows: 1.0 pF – 8.2 pF: D – ± pF 10 pF – 22 pF: J – ±5%, K – ±10% 27 pF – 47 pF: G – ±2%, J – ±5%, K – ±10% 56 pF and up: F – ±1%, G – ±2%, J – ±5% (4) Case Sizes C330 and C333 are identical electrically. Insert the appropriate symbol “0” or “3” in the part number.

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

9


KEMET

CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

®

“GOLDEN MAX”

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE: STABLE TEMPERATURE CHARACTERISTICS — X7R CAPACITANCE

KEMET PART NUMBER

200 VOLT — C31X SIZE 100 pF C31(1)C101(3)2R5CA 120 pF C31(1)C121(3)2R5CA 150 pF C31(1)C151(3)2R5CA 180 pF C31(1)C181(3)2R5CA 220 pF C31(1)C221(3)2R5CA 270 pF C31(1)C271(3)2R5CA 330 pF C31(1)C331(3)2R5CA 390 pF C31(1)C391(3)2R5CA 470 pF C31(1)C471(3)2R5CA 560 pF C31(1)C561(3)2R5CA 680 pF C31(1)C681(3)2R5CA 820 pF C31(1)C821(3)2R5CA 1,000 pF C31(1)C102(3)2R5CA 1,200 pF C31(1)C122(3)2R5CA 1,500 pF C31(1)C152(3)2R5CA 1,800 pF C31(1)C182(3)2R5CA 2,200 pF C31(1)C222(3)2R5CA 200 VOLT — C32X SIZE 1,000 pF C32(2)C102(3)2R5CA 1,200 pF C32(2)C122(3)2R5CA 1,500 pF C32(2)C152(3)2R5CA 1,800 pF C32(2)C182(3)2R5CA 2,200 pF C32(2)C222(3)2R5CA 2,700 pF C32(2)C272(3)2R5CA 3,300 pF C32(2)C332(3)2R5CA 3,900 pF C32(2)C392(3)2R5CA 4,700 pF C32(2)C472(3)2R5CA 5,600 pF C32(2)C562(3)2R5CA 6,800 pF C32(2)C682(3)2R5CA 8,200 pF C32(2)C822(3)2R5CA .01 µF C32(2)C103(3)2R5CA .012 µF C32(2)C123(3)2R5CA .015 µF C32(2)C153(3)2R5CA .018 µF C32(2)C183(3)2R5CA .022 µF C32(2)C223(3)2R5CA 200 VOLT — C33X SIZE .015 µF C33(4)C153(3)2R5CA .018 µF C33(4)C183(3)2R5CA .022 µF C33(4)C223(3)2R5CA .027 µF C33(4)C273(3)2R5CA .033 µF C33(4)C333(3)2R5CA .039 µF C33(4)C393(3)2R5CA .047 µF C33(4)C473(3)2R5CA .056 µF C33(4)C563(3)2R5CA .068 µF C33(4)C683(3)2R5CA .082 µF C33(4)C823(3)2R5CA .1 µF C33(4)C104(3)2R5CA 200 VOLT — C340 SIZE .1 µF C340C104(3)2R5CA .12 µF C340C124(3)2R5CA .15 µF C340C154(3)2R5CA .18 µF C340C184(3)2R5CA .22 µF C340C224(3)2R5CA .27 µF C340C274(3)2R5CA 200 VOLT — C350 SIZE .22 µF C350C224(3)2R5CA .27 µF C350C274(3)2R5CA .33 µF C350C334(3)2R5CA .39 µF C350C394(3)2R5CA .47 µF C350C474(3)2R5CA

NOTES: (1) (2) (3) (4)

10

CAPACITANCE

KEMET PART NUMBER

100 VOLT — C31X SIZE 820 pF C31(1)C821(3)1R5CA 1,000 pF C31(1)C102(3)1R5CA 1,200 pF C31(1)C122(3)1R5CA 1,500 pF C31(1)C152(3)1R5CA 1,800 pF C31(1)C182(3)1R5CA 2,200 pF C31(1)C222(3)1R5CA 2,700 pF C31(1)C272(3)1R5CA 3,300 pF C31(1)C332(3)1R5CA 3,900 pF C31(1)C392(3)1R5CA 4,700 pF C31(1)C472(3)1R5CA 5,600 pF C31(1)C562(3)1R5CA 6,800 pF C31(1)C682(3)1R5CA 8,200 pF C31(1)C822(3)1R5CA .01 µF C31(1)C103(3)1R5CA 100 VOLT — C32X SIZE 4,700 pF C32(2)C472(3)1R5CA 5,600 pF C32(2)C562(3)1R5CA 6,800 pF C32(2)C682(3)1R5CA 8,200 pF C32(2)C822(3)1R5CA .01 µF C32(2)C103(3)1R5CA .012 µF C32(2)C123(3)1R5CA .015 µF C32(2)C153(3)1R5CA .018 µF C32(2)C183(3)1R5CA .022 µF C32(2)C223(3)1R5CA .027 µF C32(2)C273(3)1R5CA .033 µF C32(2)C333(3)1R5CA .039 µF C32(2)C393(3)1R5CA .047 µF C32(2)C473(3)1R5CA .056 µF C32(2)C563(3)1R5CA .068 µF C32(2)C683(3)1R5CA .082 µF C32(2)C823(3)1R5CA .1 µF C32(2)C104(3)1R5CA 100 VOLT — C33X SIZE .068 µF C33(4)C683(3)1R5CA .082 µF C33(4)C823(3)1R5CA .1 µF C33(4)C104(3)1R5CA .12 µF C33(4)C124(3)1R5CA .15 µF C33(4)C154(3)1R5CA .18 µF C33(4)C184(3)1R5CA .22 µF C33(4)C224(3)1R5CA .27 µF C33(4)C274(3)1R5CA .33 µF C33(4)C334(3)1R5CA .39 µF C33(4)C394(3)1R5CA .47 µF C33(4)C474(3)1R5CA 100 VOLT — C340 SIZE .47 µF C340C474(3)1R5CA .56 µF C340C564(3)1R5CA .68 µF C340C684(3)1R5CA .82 µF C340C824(3)1R5CA 1.0 µF C340C105(3)1R5CA 100 VOLT — C350 SIZE .68 µF C350C684(3)1R5CA .82 µF C350C824(3)1R5CA 1.0 µF C350C105(3)1R5CA 1.2 µF C350C125(3)1R5CA

CAPACITANCE

KEMET PART NUMBER

50 VOLT — C31X SIZE 3,300 pF C31(1)C332(3)5R5CA 3,900 pF C31(1)C392(3)5R5CA 4,700 pF C31(1)C472(3)5R5CA 5,600 pF C31(1)C562(3)5R5CA 6,800 pF C31(1)C682(3)5R5CA 8,200 pF C31(1)C822(3)5R5CA .01 µF C31(1)C103(3)5R5CA .012 µF C31(1)C123(3)5R5CA .015 µF C31(1)C153(3)5R5CA .018 µF C31(1)C183(3)5R5CA .022 µF C31(1)C223(3)5R5CA .027 µF C31(1)C273(3)5R5CA .033 µF C31(1)C333(3)5R5CA 50 VOLT — C32X SIZE .012 µF C32(2)C123(3)5R5CA .015 µF C32(2)C153(3)5R5CA .018 µF C32(2)C183(3)5R5CA .022 µF C32(2)C223(3)5R5CA .027 µF C32(2)C273(3)5R5CA .033 µF C32(2)C333(3)5R5CA .039 µF C32(2)C393(3)5R5CA .047 µF C32(2)C473(3)5R5CA .056 µF C32(2)C563(3)5R5CA .068 µF C32(2)C683(3)5R5CA .082 µF C32(2)C823(3)5R5CA .1 µF C32(2)C104(3)5R5CA .12 µF C32(2)C124(3)5R5CA .15 µF C32(2)C154(3)5R5CA .18 µF C32(2)C184(3)5R5CA .22 µF C32(2)C224(3)5R5CA .27 µF C32(2)C274(3)5R5CA 50 VOLT — C33X SIZE .15 µF C33(4)C154(3)5R5CA .18 µF C33(4)C184(3)5R5CA .22 µF C33(4)C224(3)5R5CA .27 µF C33(4)C274(3)5R5CA .33 µF C33(4)C334(3)5R5CA .39 µF C33(4)C394(3)5R5CA .47 µF C33(4)C474(3)5R5CA .56 µF C33(4)C564(3)5R5CA .68 µF C33(4)C684(3)5R5CA .82 µF C33(4)C824(3)5R5CA 1.0 µF C33(4)C105(3)5R5CA 50 VOLT — C340 SIZE 1.2 µF C340C125(3)5R5CA 1.5 µF C340C155(3)5R5CA 1.8 µF C340C185(3)5R5CA 2.2 µF C340C225(3)5R5CA 50 VOLT — C350 SIZE 2.2 µF C350C225(3)5R5CA 2.7 µF C350C275(3)5R5CA 3.3 µF C350C335(3)5R5CA 3.9 µF C350C395(3)5R5CA 4.7 µF C350C475(3)5R5CA

Case Sizes C315/C317 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriate symbol, “5” or “7” in the part number. Case Sizes C320/C322/C323 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriate symbol, “0” or “2” or “3” in the part number. Insert proper symbol for capacitance tolerance as follows: K – ±10%, M – ±20% Case Sizes C330 and C333 are identical electrically. Insert the appropriate symbol “0” or “3” in the part number.

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300


CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

KEMET

“GOLDEN MAX”

®

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE GENERAL PURPOSE TEMPERATURE CHARACTERISTIC — Z5U KEMET PART NUMBER

100 VOLT — C31X SIZE 1,000 pF C31(1)C102(3)1U5CA 1,200 pF C31(1)C122(3)1U5CA 1,500 pF C31(1)C152(3)1U5CA 1,800 pF C31(1)C182(3)1U5CA 2,200 pF C31(1)C222(3)1U5CA 2,700 pF C31(1)C272(3)1U5CA 3,300 pF C31(1)C332(3)1U5CA 3,900 pF C31(1)C392(3)1U5CA 4,700 pF C31(1)C472(3)1U5CA 5,600 pF C31(1)C562(3)1U5CA 6,800 pF C31(1)C682(3)1U5CA 8,200 pF C31(1)C822(3)1U5CA .01 µF C31(1)C103(3)1U5CA .012 µF C31(1)C123(3)1U5CA .015 µF C31(1)C153(3)1U5CA .018 µF C31(1)C183(3)1U5CA 100 VOLT — C32X SIZE .01 µF C32(2)C103(3)1U5CA .012 µF C32(2)C123(3)1U5CA .015 µF C32(2)C153(3)1U5CA .018 µF C32(2)C183(3)1U5CA .022 µF C32(2)C223(3)1U5CA .027 µF C32(2)C273(3)1U5CA .033 µF C32(2)C333(3)1U5CA .039 µF C32(2)C393(3)1U5CA .047 µF C32(2)C473(3)1U5CA .056 µF C32(2)C563(3)1U5CA .068 µF C32(2)C683(3)1U5CA .082 µF C32(2)C823(3)1U5CA 0.1 µF C32(2)C104(3)1U5CA .12 µF C32(2)C124(3)1U5CA .15 µF C32(2)C154(3)1U5CA 100 VOLT — C33X SIZE 0.1 µF C33(4)C104(3)1U5CA .12 µF C33(4)C124(3)1U5CA .15 µF C33(4)C154(3)1U5CA .18 µF C33(4)C184(3)1U5CA .22 µF C33(4)C224(3)1U5CA .27 µF C33(4)C274(3)1U5CA .33 µF C33(4)C334(3)1U5CA .39 µF C33(4)C394(3)1U5CA .47 µF C33(4)C474(3)1U5CA 100 VOLT — C340 SIZE .47 µF C340C474(3)1U5CA .56 µF C340C564(3)1U5CA .68 µF C340C684(3)1U5CA .82 µF C340C824(3)1U5CA 1.0 µF C340C105(3)1U5CA 1.2 µF C340C125(3)1U5CA 1.5 µF C340C155(3)1U5CA 100 VOLT — C350 SIZE 1.0 µF C350C105(3)1U5CA 1.2 µF C350C125(3)1U5CA 1.5 µF C350C155(3)1U5CA 1.8 µF C350C185(3)1U5CA 2.2 µF C350C225(3)1U5CA

CAPACITANCE

KEMET PART NUMBER

50 VOLT — C31X SIZE 4,700 pF C31(1)C472(3)5U5CA 5,600 pF C31(1)C562(3)5U5CA 6,800 pF C31(1)C682(3)5U5CA 8,200 pF C31(1)C822(3)5U5CA .01 µF C31(1)C103(3)5U5CA .012 µF C31(1)C123(3)5U5CA .015 µF C31(1)C153(3)5U5CA .018 µF C31(1)C183(3)5U5CA .022 µF C31(1)C223(3)5U5CA .027 µF C31(1)C273(3)5U5CA .033 µF C31(1)C333(3)5U5CA .039 µF C31(1)C393(3)5U5CA .047 µF C31(1)C473(3)5U5CA .056 µF C31(1)C563(3)5U5CA .068 µF C31(1)C683(3)5U5CA .082 µF C31(1)C823(3)5U5CA 0.1 µF C31(1)C104(3)5U5CA 50 VOLT — C32X SIZE .027 µF C32(2)C273(3)5U5CA .033 µF C32(2)C333(3)5U5CA .039 µF C32(2)C393(3)5U5CA .047 µF C32(2)C473(3)5U5CA .056 µF C32(2)C563(3)5U5CA .068 µF C32(2)C683(3)5U5CA .082 µF C32(2)C823(3)5U5CA 0.1 µF C32(2)C104(3)5U5CA .12 µF C32(2)C124(3)5U5CA .15 µF C32(2)C154(3)5U5CA .18 µF C32(2)C184(3)5U5CA .22 µF C32(2)C224(3)5U5CA .27 µF C32(2)C274(3)5U5CA .33 µF C32(2)C334(3)5U5CA .39 µF C32(2)C394(3)5U5CA .47 µF C32(2)C474(3)5U5CA .56 µF C32(2)C564(3)5U5CA 50 VOLT — C33X SIZE .27 µF C33(4)C274(3)5U5CA .33 µF C33(4)C334(3)5U5CA .39 µF C33(4)C394(3)5U5CA .47 µF C33(4)C474(3)5U5CA .56 µF C33(4)C564(3)5U5CA .68 µF C33(4)C684(3)5U5CA .82 µF C33(4)C824(3)5U5CA 1.0 µF C33(4)C105(3)5U5CA 1.2 µF C33(4)C125(3)5U5CA 1.5 µF C33(4)C155(3)5U5CA 1.8 µF C33(4)C185(3)5U5CA 2.2 µF C33(4)C225(3)5U5CA 50 VOLT — C340 SIZE 2.2 µF C340C225(3)5U5CA 2.7 µF C340C275(3)5U5CA 3.3 µF C340C335(3)5U5CA 3.9 µF C340C395(3)5U5CA 4.7 µF C340C475(3)5U5CA 50 VOLT — C350 SIZE 3.9 µF C350C395(3)5U5CA 4.7 µF C350C475(3)5U5CA 5.6 µF C350C565(3)5U5CA 6.8 µF C350C685(3)5U5CA

Golden Max

CAPACITANCE

NOTES: (1) Case Sizes C315/C317 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriate symbol, “5” or “7” in the part number. (2) Case Sizes C320/C322/C323 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriate symbol, “0” or “2” or “3” in the part number. (3) Insert proper symbol for capacitance tolerance as follows: M – ±20% Z – +80%, -20% (4) Case Sizes C330 and C333 are identical electrically. Insert the appropriate symbol “0” or “3” in the part number.

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

11


KEMET

CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

®

“GOLDEN MAX”

OPTIONAL CONFIGURATIONS BY LEAD SPACING The preferred lead wire configurations are shown on page 8. However, additional configurations are available. All available options, including those on page 8, are shown below grouped by lead spacing. C315

Lead Spacing .100" ± .030

C316

.150 MAX.

.276 MIN.

.276 MIN.

.320 MAX.

.276 MIN. .200

.200 MAX.

.325 MAX.

.276 MIN.

.230 ±.030 .200

.200

C333

C335

.300 MAX.

.200

.276 MIN. .200

C321

C336

.300 MAX.

.390 MAX.

.276 MIN.

.200

C340

.420 MAX.

.450 MAX.

.276 MIN.

.230 ±.030 .200 .300

.250

.400 MAX.

.460 MAX.

.590 MAX.

.276 MIN.

.230 ±.030 .200 .320

.200

C350

Lead Spacing .400" ± .030

.300 MAX.

.276 MIN.

C346

.400 MAX.

.300 MAX.

C331

.200 MAX.

.260 MAX.

12

C323

.270

.300 MAX.

.250

.200

.276 MIN.

.350 MAX.

.360 MAX.

Lead Spacing .250" ± .030

.230 ± .030

C328

.200 MAX.

C330

Lead Spacing .200" ± .030

.350 MAX.

.200 MAX.

.200

C327

.200

.100

.260 MAX.

.200

.276 MIN.

.276 MIN.

C322

.235 MAX.

.320 MAX.

.276 MIN.

.200 MAX.

.230 MAX.

C325

.260 MAX.

.100

.150 MAX.

.200 MAX.

.200 MAX.

.260 MAX.

.100

C318

.150 MAX.

.200

Lead Spacing .200" ± .030

.230 ±.030 .100 .200

C317

C326

.200 MAX.

.230 MAX.

.276 MIN.

.100

C324

.200 MAX.

.210 MAX.

Lead Spacing .200" ± .030

C320

.150 MAX.

C356

.500 MAX.

.500 MAX.

.360 MAX.

.560 MAX.

.276 MIN.

.276 MIN.

.400

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

.670 MAX.

.230 ±.030 .400 .520


CERAMIC MOLDED AXIAL & RADIAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS GENERAL Working Voltage: C0G – 50, 100 & 200 Volts X7R – 50, 100 & 200 Volts Temperature Characteristics: C0G – 0 ±30 PPM/°C from -55°C to +125°C X7R – ±15% from -55°C to +125°C Capacitance Tolerance: C0G – ±0.5 pF, ±1%, ±2%, ±5%, ±10%, ±20% (±0.5 pF is tightest available tolerance) X7R – ±10%, ±20%, -0 +100%, -20% +80% Construction: Monolithic block of ceramic dielectric with interdigitated internal electrodes, encapsulated in a molded case, and having axial or radial leads. Meets flame test requirements of UL Standard 94V-0. Terminal Strength: EIA-RS-198D Method 303 Condition A (2.2 kg)

ELECTRICAL Capacitance: Within specified tolerance when measured with 1 volt rms at 1 kHz (1000 pF or less at 1 MHz for C0G). Dissipation Factor: 25°C at 1 kHz (1000 pF or less at 1 MHz for C0G). C0G – .15% maximum X7R – 2.5% maximum Insulation Resistance: After 2 minutes electrification at 25°C and rated voltage C0G – 100K megohms or 1000 megohm - µF, whichever is less. X7R – 100K megohms or 1000 megohm - µF, whichever is less. Dielectric Withstanding Voltage: 250% of rated voltage for 5 seconds with current limited to 50 mA at 25°C. Life Test: 2000 hours at 200% of rated voltage at 125°C. Post-Test limits at 25°C are:

KEMET

®

Insulation Resistance: C0G – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever is less X7R – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever is less Dielectric Withstanding Voltage: 250% of rated voltage for 5 seconds with current limited to 50 mA.

ENVIRONMENTAL Moisture Resistance: MIL-STD-202, Method 106, or EIA-RS-198D, Method 204, Condition A, except 20 cycles. Insulation Resistance: C0G – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever is less X7R – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever is less Dielectric Withstanding Voltage: 250% of rated voltage for 5 seconds with current limited to 50 mA. Immersion Cycling: MIL-STD-202, Method 104, Condition B. Post-Test limits at 25°C are: Insulation Resistance: C0G – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever is less X7R – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever is less Solderability: MIL-STD-202, Method 208, Sn62 solder, 245°C for 5 ±1/2 seconds. Resistance to Soldering Heat: MIL-STD-202, Method 210, Condition B (260°C, 10 secs). Depth of immersion — to a minimum of .050" from the capacitor body. Lead Material: Axial: Solder-coated copper clad steel Radial: Solder-coated copper

Capacitance Change: C0G – less than 3% or 0.25 pF, whichever is higher X7R – ±20% of initial value

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

Ceramic Molded Axial & Radial

Dissipation Factor: C0G – .25% maximum X7R – 3.0% maximum

13


KEMET

CERAMIC MOLDED/AXIAL & RADIAL - STANDARD

®

CAPACITOR OUTLINE DRAWINGS — (AXIAL LEADS) 1.50 Min. (38.10)

L

1.50 Min. (38.10)

D

C

DIMENSIONS—INCHES & (MILLIMETERS) CASE SIZE

L

D

C

C114

MILITARY EQUIVALENT STYLES CC75, CCR75 CK12, CKR11

.160 ± .010 (4.06 ± .25)

.090 ± .010 (2.29 ± .25)

.020, +.000, -.003 (.51, +.00, -.08)

C124

CC76, CCR76 CK13, CKR12

.250 ± .010 (6.35 ± .25)

.090 ± .010 (2.29 ± .25)

.020, +.000, -.003 (.51, +.00, -.08)

C192

CC77, CCR77 CK14, CKR14

.390 ± .010 (9.91 ± .25)

.140 ± .010 (3.56 ± .25)

.025, +.004, -.001 (.64, +.10, -.025)

C202

CC78, CCR78 CK15, CKR15

.500 ± .020 (12.70 ± .51)

.250 ± .015 (6.35 ± .38)

.025, +.004, -.001 (.64, +.10, -.025)

C222

CC79, CCR79 CK16, CKR16

.690 ± .030 (17.53 ± .76)

.350 ± .020 (8.89 ± .51)

.025, +.004, -.001 (.64, +.10, -.025)

CAPACITOR OUTLINE DRAWINGS — (RADIAL LEADS) C052

L

W

H

C062, C512, & C522

.045 Max.

1.25 Min.

W

H

1.25 Min. Center Line of leads within .030" of Center Line of case.

S

L

Lead Dia. .025 (+.004 -.002) S

DIMENSIONS—INCHES & (MILLIMETERS) CASE SIZE C052 C062 C512 C522

MILITARY EQUIVALENT STYLES CC05, CCR05 CK05, CKR05

H HEIGHT

L LENGTH

W WIDTH

S LEAD SPACING

.190 ± .010 (4.83 ± .25)

.190 ± .010 (4.83 ± .25)

.090 ± .010 (2.29 ± .25)

.200 ± .015 (5.08 ± .38)

CC06, CCR06 CK06, CKR06 CC07, CCR07 CC08, CCR08

.290 ± .010 (7.37 ± .25)

.290 ± .010 (7.37 ± .25)

.090 ± .010 (2.29 ± .25)

.200 ± .015 (5.08 ± .38)

.480 ± .020 (12.19 ± .51) .480 ± .020 (12.19 ± .51)

.480 ± .020 (12.19 ± .51) .480 ± .020 (12.19 ± .51)

.140 ± .010 (3.56 ± .25) .240 ± .010 (6.10 ± .25)

.400 ± .020 (10.16 ± .51) .400 ± .020 (10.16 ± .51)

For packaging information, see pages 32, 33 and 34. 14

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300


CERAMIC MOLDED/AXIAL & RADIAL - STANDARD

KEMET

®

CERAMIC

Ceramic Molded Axial/Radial - Standard

ORDERING INFORMATION C 052 C 102 K 2 R 5 C A** FAILURE RATE A — Not Applicable (Std.)

*CASE SIZE (See Table Below)

SPECIFICATION Standard C — Standard

LEAD MATERIAL C — Standard

CAPACITANCE In picofarad code: First two digits are significant figures and third is number of zeroes following (except 9 indicates division by 10). Examples: 0.1 ␮F = 100,000 pF = 104 and 9.1 pF = 919. See tables for Standard Values.

INTERNAL CONSTRUCTION 5 — Standard

PICOFARAD CODE Standard M — ±20% K — ±10% J — ±5%

Others H — ±3% G — ±2% F — ±1% D — ±.5 pF

WORKING VOLTAGE

TEMPERATURE CHARACTERISTIC

1 — 100 2 — 200 5 — 50

KEMET EIA Designator Equivalent G C0G (Ultra (NPO) Stable) R X7R (Stable)

Standard tolerances for each Series are shown in the repetitive parts lists. *CASE SIZES RADIAL AXIAL C052 C114 C062 C124 C512 C192 C522 C202 C222

Cap. Change With Temp. Measured Without Temp. DC Bias Range, °C Voltage -55 to ±30 +125 ppm/°C -55 to +125

±15%

**Part Number Example: C052C102K2R5CA (14 digits – no spaces)

AXIAL CAPACITOR MARKINGS STANDARD C114C, C124C, C192C, C202C & C222C KC0G 101J 200V 9812

KEMET, Temperature Characteristic Capacitance, Capacitance Tolerance Voltage Date Code

RADIAL CAPACITOR MARKINGS C052C & C062C STANDARD MARKING FRONT Style Temperature Characteristic Capacitance, Capacitance Tolerance

C062 X7R 104K

BACK 100V K 9811

Voltage KEMET Date Code

C512 & C522 STANDARD MARKING KEMET C512X7R 105K 50V 9832

KEMET SIZE and Temperature Characteristic Capacitance, Capacitance Tolerance, Voltage Date Code

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300

15


POWER TRANSFORMERS Filter Chokes Style A2

Style NV

Style A

STANCOR Insulation PART Inductance DC Res. RMS Test Sec. NUMBER Style Type (Henries) DC.mA (Ohms) Volts* Termination

Style NH

H

Dimensions-Inches Case Mounting W D MW MD

Weight (lbs.)

Agency Certif.

A

C-1515

A

1

20.00

15

700.00

1500

Leads

1.63

2.88

1.38

2.38

-

0.70

-

B

C-2343

A

1

0.75

300

32.00

1500

Leads

1.62

2.88

1.38

2.38

-

0.70

-

C-1722

NV

1

8.00

300

80.00

3000

Leads

4.56

3.75

3.44

3.00

2.50

7.30

-

C

TC-1

A2

2

0.003

1000

0.20

1000

Leads

1.25

1.50

1.12

1.19

0.44

0.30

-

TC-2

A2

2

0.011

1000

0.75

1000

Leads

1.25

1.50

1.12

1.19

0.44

0.30

-

C-2690 NV 2

0.300 0.075

1000 2000

3.00 1500 Leads 3.44 2.81 3.00 2.25 2.63 5.00 0.75

-

2

0.035

2000

0.60

1.90

-

D C-2691 NH 2

C-2685

NH

0.080 0.020

2500 5000

0.60 1500 Leads 3.88 3.19 3.75 2.50 3.00 7.00 0.15

1500

Leads

2.81

2.63

2.13

2.19

2.00

-

C-2686

NH

2

0.025

4000

0.43

1500

Leads

2.88

3.38

2.63

2.81

2.13

3.40

-

C-2687

NH

2

0.010

8000

0.15

1500

Leads

3.19

3.75

3.00

3.13

2.50

5.30

-

C-2688

NH

2

0.010

12500

0.11

1500

Leads

3.69

4.13

3.25

3.44

2.50

5.90

-

E

C-2327

A

1

1.5

200

85.00

1500

Leads

1.625

2.875

1.50

2.375

-

0.70

-

For outline drawings refer to page 12.

* Insulation Test Voltage: Twice allowable RMS working voltage plus 1000 volts.

Types of Filter Chokes

• Type 1: Smoothing Chokes –– Inductance Tolerance - Minus 15% Plus 50% at 10 Volts 60 Hz –– The Stancor line of “Smoothing” types of Filter Chokes has been designed for use with the various Power and Plate Transformers listed in this catalog. The range of electrical ratings available covers requirements for practically all of the Filter Chokes used in D.C. power supplies. In addition, a myriad of other electronic apparatus applications for these items exist. Inductance values shown are measured at the full amount of D.C. listed and at the specified values of RMS Voltage and Frequency. All of these items are made with Class “A” insulating materials and will withstand operation up to a limit of 105˚C., continuously.

• Type 2: High Current Chokes –– Inductance measured at 1 Volt 60 Hz –– Inductance Tolerance – Minus 15%, Plus 50% –– The “High Current Chokes” listed are normally used in low voltage, high current D.C. power supply filter applications, where low voltage drop across the filter and good voltage regulation is required, without any type of voltage regulator.

www.stancor.com

11


PS07 series General purpose rectifiers Rev. 02 — 26 July 2004

Product data sheet

1. Product profile 1.1 General description General purpose rectifier diodes in a cavity free cylindrical glass surface mounted package using Implotec™ technology.

1.2 Features ■ Low leakage current ■ Hermetically sealed package

■ Glass passivated ■ Small package.

1.3 Applications ■ Low frequency general purpose rectification

■ Bridge rectifiers.

1.4 Quick reference data ■ VR ≤ 600 V (PS07J) ■ VR ≤ 400 V (PS07G) ■ VR ≤ 200 V (PS07D)

■ VF ≤ 1.1 V ■ IF(AV) ≤ 1.8 A ■ trr = 3 µs (typ).

2. Pinning information Table 1:

Discrete pinning

Pin

Description

a

anode (a)

k

cathode (k)

Simplified outline

Symbol k

a 001aaa020

k

a

SOD87


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

3. Ordering information Table 2:

Ordering information

Type number PS07D

Package Name

Description

Version

SOD87

Hermetically sealed glass surface mounted package; Implotec™ technology; 2 connectors

SOD87

PS07G PS07J

4. Limiting values Table 3: Limiting values In accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 60134). Symbol Parameter VRRM

VRWM

VR

IF(AV)

Conditions

Min

Max

Unit

PS07D

-

200

V

PS07G

-

400

V

PS07J

-

600

V

PS07D

-

200

V

PS07G

-

400

V

PS07J

-

600

V

PS07D

-

200

V

PS07G

-

400

V

PS07J

-

600

V

Ttp = 75 °C; Figure 1 averaged over any 20 ms period

-

1.8

A

Tamb = 65 °C; Figure 2 mounted on a printed-circuit board; averaged over any 20 ms period

-

0.6

A

tp = 8.3 ms half sine wave; Tj = 25 °C prior to surge

-

25

A

repetitive peak reverse voltage

crest working reverse voltage

reverse voltage

average forward current

IFSM

non-repetitive peak forward current

Tstg

storage temperature

−65

+150

°C

Tj

junction temperature

−65

+150

°C

9397 750 13203

Product data sheet

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

2 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

003aaa634

3

003aaa635

1 IF(AV)

IF(AV)

(A)

(A)

0.8

2 0.6

0.4 1 0.2

0

0 0

40

80

120

Ttp (°C)

160

a = 1.42; VR = VRRM(max); δ = 0.5

0

40

160 120 Tamb (°C)

80

a = 1.42; VR = VRRM(max); δ = 0.5 Device mounted as shown in Figure 6

Fig 1. Average forward current as a function of tie-point temperature (including losses due to reverse leakage); maximum values.

Fig 2. Average forward current as a function of ambient temperature (including losses due to reverse leakage); maximum values.

5. Thermal characteristics Table 4:

Thermal characteristics

Symbol Parameter Rth(j-tp)

thermal resistance from junction to tie-point

Rth(j-a)

thermal resistance from junction to ambient

Conditions

Min -

30

-

K/W

mounted on a printed-circuit board, 1.5 mm thick; copper thickness ≥ 40 µm; Figure 6

-

150

-

K/W

9397 750 13203

Product data sheet

Typ

Max

Unit

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

3 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

6. Characteristics Table 5: Characteristics Tj = 25 °C unless otherwise specified. Symbol Parameter

Conditions

Min

Typ

Max

Unit

Tj = 25 °C

-

-

1.1

V

Tj = 150 °C

-

-

0.95

V

Static characteristics forward voltage

VF

IF = 1 A; Figure 3

reverse current

IR

VR = VRRM; Figure 4 Tj = 25 °C

-

-

10

µA

Tj = 125 °C

-

-

50

µA

Dynamic characteristics Cd

diode capacitance

f = 1 MHz; VR = 4 V; Figure 5

-

8.5

-

pF

trr

reverse recovery time

switching from IF = 0.5 A to IR = 1 A; measured at IR = 0.25 A; Figure 7

-

3

-

µs

003aaa636

10 Tj = 25 °C

IF

003aaa620

103 IR

(A)

(µA)

150 °C

8

102 6

4 10 2

0

1 0

1

2

VF (V)

3

Tj = 25 °C

0

80

120

Tj (°C)

160

Tj = 25 °C

Fig 3. Forward current as a function of forward voltage; maximum values.

Fig 4. Reverse current as a function of junction temperature; maximum values.

9397 750 13203

Product data sheet

40

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

4 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

mgc740

102

50

Cd (pF)

4.5

10 50 2.5

1 1

102

10

VR (V)

103

1.25 Dimensions in mm

msb213

f = 1 MHz; Tj = 25 °C

Fig 5. Diode capacitance as a function of reverse voltage; typical values.

IF (A)

DUT + 10 Ω

Fig 6. Printed-circuit board for surface mounting.

0.5

25 V

trr

1Ω 50 Ω

0

t

0.25 0.5 IR (A) 1.0

mam057

Tj = 25 °C

Fig 7. Test circuit and reverse recovery time waveform definition.

9397 750 13203

Product data sheet

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

5 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

7. Package outline Hermetically sealed glass surface mounted package; ImplotecTM(1) technology; 2 connectors

k

SOD87

a

(2)

D1

L

L H

DIMENSIONS (mm are the original dimensions) UNIT mm

D 2.1 2.0

D1 2.0 1.8

H 3.7 3.3

D

L

0

1

2 mm

scale 0.3

Notes 1. Implotec is a trademark of Koninklijke Philips Electronics N.V. 2. The marking indicates the cathode. REFERENCES

OUTLINE VERSION

IEC

SOD87

100H03

JEDEC

JEITA

EUROPEAN PROJECTION

ISSUE DATE 99-06-04 04-06-28

Fig 8. SOD87 package outline.

9397 750 13203

Product data sheet

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

6 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

8. Revision history Table 6:

Revision history

Document ID

Release date

PS07_SERIES_2

20040726 Product data sheet

Modifications:

PS07_SERIES_1

Data sheet Change status notice -

Supersedes

9397 750 13203

PS07_SERIES_1

IF(AV) data and conditions revised in Section 1.4 “Quick reference data” and Table 3 “Limiting values”

• • •

Figure 1 2 and 3 updated Tstg and Tj data revised in Table 3 “Limiting values” VF data and conditions revised in Table 5 “Characteristics”

20040203 Product data sheet

-

9397 750 13203

Product data sheet

Document number

9397 750 12711

-

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

7 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

9. Data sheet status Level

Data sheet status [1]

Product status [2] [3]

Definition

I

Objective data

Development

This data sheet contains data from the objective specification for product development. Philips Semiconductors reserves the right to change the specification in any manner without notice.

II

Preliminary data

Qualification

This data sheet contains data from the preliminary specification. Supplementary data will be published at a later date. Philips Semiconductors reserves the right to change the specification without notice, in order to improve the design and supply the best possible product.

III

Product data

Production

This data sheet contains data from the product specification. Philips Semiconductors reserves the right to make changes at any time in order to improve the design, manufacturing and supply. Relevant changes will be communicated via a Customer Product/Process Change Notification (CPCN).

[1]

Please consult the most recently issued data sheet before initiating or completing a design.

[2]

The product status of the device(s) described in this data sheet may have changed since this data sheet was published. The latest information is available on the Internet at URL http://www.semiconductors.philips.com.

[3]

For data sheets describing multiple type numbers, the highest-level product status determines the data sheet status.

10. Definitions

customers using or selling these products for use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Philips Semiconductors for any damages resulting from such application.

Short-form specification — The data in a short-form specification is extracted from a full data sheet with the same type number and title. For detailed information see the relevant data sheet or data handbook.

Right to make changes — Philips Semiconductors reserves the right to make changes in the products - including circuits, standard cells, and/or software - described or contained herein in order to improve design and/or performance. When the product is in full production (status ‘Production’), relevant changes will be communicated via a Customer Product/Process Change Notification (CPCN). Philips Semiconductors assumes no responsibility or liability for the use of any of these products, conveys no license or title under any patent, copyright, or mask work right to these products, and makes no representations or warranties that these products are free from patent, copyright, or mask work right infringement, unless otherwise specified.

Limiting values definition — Limiting values given are in accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 60134). Stress above one or more of the limiting values may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operation of the device at these or at any other conditions above those given in the Characteristics sections of the specification is not implied. Exposure to limiting values for extended periods may affect device reliability. Application information — Applications that are described herein for any of these products are for illustrative purposes only. Philips Semiconductors make no representation or warranty that such applications will be suitable for the specified use without further testing or modification.

12. Trademarks Implotec — is a trademark of Koninklijke Philips Electronics N.V.

11. Disclaimers Life support — These products are not designed for use in life support appliances, devices, or systems where malfunction of these products can reasonably be expected to result in personal injury. Philips Semiconductors

13. Contact information For additional information, please visit: http://www.semiconductors.philips.com For sales office addresses, send an email to: sales.addresses@www.semiconductors.philips.com

9397 750 13203

Product data sheet

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Rev. 02 — 26 July 2004

8 of 9


PS07 series

Philips Semiconductors

General purpose rectifiers

14. Contents 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Product profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . General description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quick reference data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinning information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Limiting values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Data sheet status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Disclaimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trademarks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contact information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 1 1 1 1 2 2 3 4 6 7 8 8 8 8 8

Š Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004 All rights are reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the prior written consent of the copyright owner. The information presented in this document does not form part of any quotation or contract, is believed to be accurate and reliable and may be changed without notice. No liability will be accepted by the publisher for any consequence of its use. Publication thereof does not convey nor imply any license under patent- or other industrial or intellectual property rights. Date of release: 26 July 2004 Document order number: 9397 750 13203

Published in The Netherlands


This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components.


PAD/JPAD/SSTPAD Series Vishay Siliconix

Low-Leakage Pico-Amp Diodes PAD1

JPAD5

SSTPAD5

PAD5

JPAD50

SSTPAD100

PAD50 PRODUCT SUMMARY Part Number

IR Max (pA)

PAD1

–1

PAD5/JPAD5/SSTPAD5

–5

PAD50/JPAD50

–50

SSTPAD100

–100

FEATURES

BENEFITS

APPLICATIONS

D Ultralow Leakage: PAD1 <1 pA D Ultralow Capacitance: PAD1 <0.8 pF D Two-Leaded Package

D Negligible Circuit Leakage Contribution D Circuit “Transparent” Except to Shunt High-Frequency Spikes D Simplicity of Operation

D Op Amp Input Protection D Multiplexer Overvoltage Protection

DESCRIPTION The PAD/JPAD/SSTPAD series of extremely low-leakage diodes provides a superior alternative to conventional diode technology when reverse current (leakage) must be minimized. They feature leakage currents ranging from –1 pA (PAD1) to –100 pA (SSTPAD100) to support a wide range of applications. These devices are well suited for use in applications such as input protection for operational amplifiers.

TO-206AA (TO-18) Modified

TO-206AF (TO-72) Modified C

The hermetically sealed TO-206AF (TO-72) package allows full military processing per MIL-S-19500 (see Military Information). The TO-226A (TO-92) plastic package provides a low-cost option. The TO-236 (SOT-23) package provides surface-mount capability. Both J and SST series are available in tape-and-reel for automated assembly. (See Packaging Information.)

Case

TO-226AA (TO-92) Modified

C C

3

1

TO-236 (SOT-23)

1 C

1

1 3

C 2

2 A

A A and Case

2

2 Top View

Top View

Top View

Top View

PAD1 PAD5

PAD50

JPAD5 JPAD50

Document Number: 70339 S-04029—Rev. H, 04-Jun-01

A

SSTPAD5 (05)* SSTPAD100 (01) *Marking Code for TO-236

www.vishay.com

4-1


PAD/JPAD/SSTPAD Series Vishay Siliconix ABSOLUTE MAXIMUM RATINGSa Forward Current:

(PAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 mA (JPAD/SSTPAD ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 mA

Total Device Dissipation:

(PAD)b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 mW (JPAD/SSTPAD)b . . . . . . . . . . . . . . . . 350 mW

Operation Junction Temp:

(PAD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . –55 to 175_C (JPAD/SSTPAD )c . . . . . . . . . . . . –55 to 150_C

Notes: a. TA = 25_C unless otherwise noted. b. Derate 2 mW/_C above 25_C. c. Derate 2.8 mW/_C above 25_C.

Lead Temperature (1/16” from case for 10 sec.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300_C

SPECIFICATIONS SPECIFICATIONS (TA = 25_C UNLESS OTHERWISE NOTED) Limits Parameter

Symbol

Typa

Max

PAD1

–0.3

–1

PAD5/JPAD5/SSTPAD5

–1

–5

PAD50/JPAD50

–5

–50

SSTPAD100

–10

–100

Test Conditions

Min

Unit

Static

Reverse Current

IR

Reverse Breakdown Voltage

VR = –20 V

IR = –1 mA

BVR

Forward Voltage Drop

pA

VF

PAD1/PAD5

–45

–60

SSTPAD5/100

–30

–55

All Others

–35

–55

V IF = 1 mA

0.8

1.5

PAD1/PAD5

0.5

0.8

All Others

1.5

2

Dynamic Reverse Capacitance

CR

VR = –5V, f = 1 MHz

pF

Notes: a. Typical values are for DESIGN AID ONLY, not guaranteed nor subject to production testing.

TYPICAL CHARACTERISTICS (TA = 25_C UNLESS OTHERWISE NOTED) Reverse Current vs. Reverse Voltage

–1000

–100

Reverse Current vs. Temperature

PAD/JPAD/SSTPAD5 VR = –20 V I R @ 125_C –100

–10

IR (pA)

IR (pA)

PAD1

–10

All Others

–1

PAD1/5

PAD/JPAD/SSTPAD5 –1

–0.1 IR @ 25_C PAD1

–0.1

–0.01 0

–6

–12

–18 VR (V)

www.vishay.com

4-2

–24

–30

–55

–35

–15

5

25

45

65

85

105 125

TA – Temperature (_C) Document Number: 70339 S-04029—Rev. H, 04-Jun-01


Legal Disclaimer Notice Vishay

Notice Specifications of the products displayed herein are subject to change without notice. Vishay Intertechnology, Inc., or anyone on its behalf, assumes no responsibility or liability for any errors or inaccuracies. Information contained herein is intended to provide a product description only. No license, express or implied, by estoppel or otherwise, to any intellectual property rights is granted by this document. Except as provided in Vishay's terms and conditions of sale for such products, Vishay assumes no liability whatsoever, and disclaims any express or implied warranty, relating to sale and/or use of Vishay products including liability or warranties relating to fitness for a particular purpose, merchantability, or infringement of any patent, copyright, or other intellectual property right. The products shown herein are not designed for use in medical, life-saving, or life-sustaining applications. Customers using or selling these products for use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Vishay for any damages resulting from such improper use or sale.

Document Number: 91000 Revision: 08-Apr-05

www.vishay.com 1


BB814 Vishay Semiconductors

Dual Varicap Diode Features D Silicon Epitaxial Planar Diode D Common cathode

Applications Tuning of separate resonant circuits, push–pull circuits in FM range, especially for car radios

94 8550

Order Instruction Type BB814–1 BB814–2

Type Differentiation VRRM = 20 V, CD 43–45, 5pF VRRM = 20 V, CD 44,5–46, 5pF

Ordering Code BB814–1–GS08 BB814–2–GS08

Remarks Tape and Reel Tape and Reel

Absolute Maximum Ratings Tj = 25_C Parameter Repetitive peak reverse voltage Reverse voltage Forward current Junction temperature Storage temperature range

Test Conditions

Type

Symbol VRRM VR IF Tj Tstg

Value 20 18 50 125 –55...+150

Unit V V mA °C °C

Electrical Characteristics Tj = 25_C Parameter

Test Conditions VR=16 V VR=16 V, Tj=60 °C VR=2 V

Type

Symbol Min Typ Max Unit IR 20 nA Reverse current IR 200 nA Diode capacitance 1) Group 1 CD 43 45 pF Group 2 CD 44.5 46.5 pF Diode capacitance VR=8 V Group 1 CD 19.1 21.95 pF Group 2 CD 19.75 22.70 pF Capacitance ratio VR=2 V,8 V, f=1MHz CD2/ CD8 2.05 2.25 Series resistance CD=38pF, f=100MHz rs 0.5 1) In the reverse voltage range of V =2...8V for 4 diodes taped in sequence the max. deviation is 3%. R

W

Document Number 85555 Rev. 4, 14-Feb-01

www.vishay.com 1 (3)


BB814 Vishay Semiconductors Dimensions in mm

14384

www.vishay.com 2 (3)

Document Number 85555 Rev. 4, 14-Feb-01


BB814 Vishay Semiconductors Ozone Depleting Substances Policy Statement It is the policy of Vishay Semiconductor GmbH to 1. Meet all present and future national and international statutory requirements. 2. Regularly and continuously improve the performance of our products, processes, distribution and operating systems with respect to their impact on the health and safety of our employees and the public, as well as their impact on the environment. It is particular concern to control or eliminate releases of those substances into the atmosphere which are known as ozone depleting substances ( ODSs ). The Montreal Protocol ( 1987 ) and its London Amendments ( 1990 ) intend to severely restrict the use of ODSs and forbid their use within the next ten years. Various national and international initiatives are pressing for an earlier ban on these substances. Vishay Semiconductor GmbH has been able to use its policy of continuous improvements to eliminate the use of ODSs listed in the following documents. 1. Annex A, B and list of transitional substances of the Montreal Protocol and the London Amendments respectively 2 . Class I and II ozone depleting substances in the Clean Air Act Amendments of 1990 by the Environmental Protection Agency ( EPA ) in the USA 3. Council Decision 88/540/EEC and 91/690/EEC Annex A, B and C ( transitional substances ) respectively. Vishay Semiconductor GmbH can certify that our semiconductors are not manufactured with ozone depleting substances and do not contain such substances.

We reserve the right to make changes to improve technical design and may do so without further notice. Parameters can vary in different applications. All operating parameters must be validated for each customer application by the customer. Should the buyer use Vishay-Semiconductors products for any unintended or unauthorized application, the buyer shall indemnify Vishay-Semiconductors against all claims, costs, damages, and expenses, arising out of, directly or indirectly, any claim of personal damage, injury or death associated with such unintended or unauthorized use. Vishay Semiconductor GmbH, P.O.B. 3535, D-74025 Heilbronn, Germany Telephone: 49 ( 0 ) 7131 67 2831, Fax number: 49 ( 0 ) 7131 67 2423

Document Number 85555 Rev. 4, 14-Feb-01

www.vishay.com 3 (3)


This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components.


BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners

BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners Tolerance = 5%

DO-35 Glass case COLOR BAND DENOTES CATHODE

Absolute Maximum Ratings * Symbol PD

TJ, TSTG

Ta = 25°C unless otherwise noted

Value

Units

Power Dissipation @ TL ≤ 75°C, Lead Length = 3/8”

Parameter

500

mW

Derate above 75°C

4.0

mW/°C

-65 to +200

°C

Operating and Storage Temperature Range

* These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired.

Electrical Characteristics VZ (V) @ IZ

Ta = 25°C unless otherwise noted

IR (µA) @ VR

Min.

Max.

Z Z @ IZ (Ω)

BZX55C2V4 BZX55C2V7 BZX55C3V0 BZX55C3V3 BZX55C3V6

2.28 2.50 2.8 3.1 3.4

2.56 2.9 3.2 3.5 3.8

85 85 85 85 85

5 5 5 5 5

50 10 4 2 2

100 50 40 40 40

1 1 1 1 1

155 135 125 115 105

BZX55C3V9 BZX55C4V3 BZX55C4V7 BZX55C5V1 BZX55C5V6

3.7 4.0 4.4 4.8 5.2

4.1 4.6 5.0 5.4 6.0

85 75 60 35 25

5 5 5 5 5

2 1 0.5 0.1 0.1

40 40 10 2 2

1 1 1 1 1

95 90 85 80 70

BZX55C6V2 BZX55C6V8 BZX55C7V5 BZX55C8V2 BZX55C9V1

5.8 6.4 7.0 7.7 8.5

6.6 7.2 7.9 8.7 9.6

10 8 7 7 10

5 5 5 5 5

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

2 2 2 2 2

2 3 5 6 7

64 58 53 47 43

BZX55C10 BZX55C11 BZX55C12 BZX55C13 BZX55C15

9.5 10.4 11.4 12.4 13.8

10.6 11.6 12.7 14.1 15.6

15 20 20 26 30

5 5 5 5 5

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

2 2 2 2 2

7.5 8.5 9 10 11

40 36 32 29 27

BZX55C16 BZX55C18 BZX55C20 BZX55C22 BZX55C24

15.3 16.8 18.8 20.8 22.8

17.1 19.1 21.1 23.3 25.6

40 50 55 55 80

5 5 5 5 5

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

2 2 2 2 2

12 14 15 17 18

24 21 20 18 16

Device

(Note 1)

©2005 Fairchild Semiconductor Corporation

BZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

Test Current IZ (mA)

1

Ta = 25°C Ta = 125°C

VR (V)

IZM (mA) (Note 2)

www.fairchildsemi.com


a

VZ (V) @ IZ

(Note 1)

IR (µA) @ VR

IZM (mA)

Min.

Max.

Z Z @ IZ (Ω)

BZX55C27 BZX55C30 BZX55C33 BZX55C36 BZX55C39

25.1 28.0 31.0 34.0 37.0

28.9 32.0 35.0 38.0 41.0

80 80 80 80 90

5 5 5 5 2.5

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

2 2 2 2 5

20 22 24 27 28

14 13 12 11 10

BZX55C43 BZX55C47 BZX55C51 BZX55C56 BZX55C62

40 44 48 52 58

46 50 54 60 66

90 110 125 135 150

2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

5 5 10 10 10

32 35 38 42 47

9.2 8.5 7.8 7.0 6.4

BZX55C68 BZX55C75 BZX55C82 BZX55C91

64 70 77 85

72 80 87 96

160 170 200 250

2.5 2.5 2.5 1

0.1 0.1 0.1 0.1

10 10 10 10

51 56 62 69

5.9 5.3 4.8 4.3

Device

Test Current IZ (mA)

Ta = 25°C

Ta = 125°C

VR (V)

(Note 2)

VF Forward Voltage = 1.3V Max. @ IF = 100mA Notes: 1. Zener Voltage (VZ) The zener voltage is measured with the device junction in the thermal equilibrium at the lead temperature (TL) at 30°C ± 1°C and 3/8” lead length. 2. Maximum Zener Current Ratings (IZM) The maximum current handling capability on a worst case basis is limited by the actual zener voltage at the operation point and the power derating curve.

BZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

2

www.fairchildsemi.com

BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners

Electrical Characteristics (Continued) T =25°C unless otherwise noted


Device

Line 1

Line 2

Line 3

Line 4

BZX55C2V4 BZX55C2V7 BZX55C3V0 BZX55C3V3 BZX55C3V6

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

2V4 2V7 3V0 3V3 3V6

XY XY XY XY XY

BZX55C3V9 BZX55C4V3 BZX55C4V7 BZX55C5V1 BZX55C5V6

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

3V9 4V3 4V7 5V1 5V6

XY XY XY XY XY

BZX55C6V2 BZX55C6V8 BZX55C7V5 BZX55C8V2 BZX55C9V1

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

6V2 6V8 7V5 8V2 9V1

XY XY XY XY XY

BZX55C10 BZX55C11 BZX55C12 BZX55C13 BZX55C15

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

10 11 12 13 15

XY XY XY XY XY

BZX55C16 BZX55C18 BZX55C20 BZX55C22 BZX55C24

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

16 18 20 22 24

XY XY XY XY XY

BZX55C27 BZX55C30 BZX55C33 BZX55C36 BZX55C39

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

27 30 33 36 39

XY XY XY XY XY

BZX55C43 BZX55C47 BZX55C51 BZX55C56 BZX55C62

LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C 55C

43 47 51 56 62

XY XY XY XY XY

BZX55C68 BZX55C75 BZX55C82 BZX55C91

LOGO LOGO LOGO LOGO

55C 55C 55C 55C

68 75 82 91

XY XY XY XY

BZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

3

www.fairchildsemi.com

BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners

Top Mark Information


F

522 9B XY

1st line: F - Fairchild Logo 2nd line: Device Name - 3rd to 5th characters of the device name. or 4th to 6th characters for BZXyy series 3rd line: Device Name - 6th to 7th characters of the device name. or Voltage rating for BZXyy series 4th line: Device Code or - Two Digit - Six Weeks Date Code. Date code plus or Two Digit - Six Weeks Date Code Large die identification plus Large die identification, â&#x20AC;&#x153;Lâ&#x20AC;?

General Requirements: 1.0 Cathod Band 2.0 First Line: F - Fairchild Logo 3.0 Second Line: Device name - For 1Nxx series: 3rd to 5th characters of the device name. For BZxx series: 4th to 6th characters of the device name. 4.0 Third Line: Device name - For 1Nxx series: 6th to 7th characters of the device name. For BZXyy series: Voltage rating 5.0 Fourth Line: XY or XYL - Two Digit - Six Weeks Date Code Where: X represents the last digit of the calendar year Y represents the Six weeks numeric code L represents the Large die identification 6.0 Devices shall be marked as required in the device specification (PID or FSC Test Spec). 7.0 Maximum no. of marking lines: 4 8.0 Maximum no. of digits per line: 3 9.0 FSC logo must be 20 % taller than the alphanumeric marking and should occupy the 2 characters of the specified line. 10.0 Marking Font: Arial (Except FSC Logo) 11.0 First character of each marking line must be aligned vertically

BZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

4

www.fairchildsemi.com

BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners

Top Mark Information (Continued)


The following are registered and unregistered trademarks Fairchild Semiconductor owns or is authorized to use and is not intended to be an exhaustive list of all such trademarks.

ACEx™ ActiveArray™ Bottomless™ CoolFET™ CROSSVOLT™ DOME™ EcoSPARK™ E2CMOS™ EnSigna™ FACT™ FACT Quiet Series™

FAST® FASTr™ FPS™ FRFET™ GlobalOptoisolator™ GTO™ HiSeC™ I2C™ i-Lo™ ImpliedDisconnect™

Across the board. Around the world.™ The Power Franchise® Programmable Active Droop™

IntelliMAX™ ISOPLANAR™ LittleFET™ MICROCOUPLER™ MicroFET™ MicroPak™ MICROWIRE™ MSX™ MSXPro™ OCX™ OCXPro™ OPTOLOGIC® OPTOPLANAR™ PACMAN™

POP™ Power247™ PowerEdge™ PowerSaver™ PowerTrench® QFET® QS™ QT Optoelectronics™ Quiet Series™ RapidConfigure™ RapidConnect™ µSerDes™ SILENT SWITCHER® SMART START™

SPM™ Stealth™ SuperFET™ SuperSOT™-3 SuperSOT™-6 SuperSOT™-8 SyncFET™ TinyLogic® TINYOPTO™ TruTranslation™ UHC™ UltraFET® UniFET™ VCX™

DISCLAIMER FAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICE TO ANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOT ASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS.

LIFE SUPPORT POLICY FAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein: 1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body, or (b) support or sustain life, or (c) whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in the labeling, can be reasonably expected to result in significant injury to the user.

2. A critical component is any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.

PRODUCT STATUS DEFINITIONS Definition of Terms Datasheet Identification

Product Status

Definition

Advance Information

Formative or In Design

This datasheet contains the design specifications for product development. Specifications may change in any manner without notice.

Preliminary

First Production

This datasheet contains preliminary data, and supplementary data will be published at a later date. Fairchild Semiconductor reserves the right to make changes at any time without notice in order to improve design.

No Identification Needed

Full Production

This datasheet contains final specifications. Fairchild Semiconductor reserves the right to make changes at any time without notice in order to improve design.

Obsolete

Not In Production

This datasheet contains specifications on a product that has been discontinued by Fairchild semiconductor. The datasheet is printed for reference information only.

Rev. I15

5 BZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

www.fairchildsemi.com

BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners

TRADEMARKS


BPW34 Vishay Semiconductors

Silicon PIN Photodiode

Description

94 8583

The BPW34 is a high speed and high sensitive PIN photodiode in a miniature flat plastic package. Its top view construction makes it ideal as a low cost replacement of TO-5 devices in many applications. Due to its waterclear epoxy the device is sensitive to visible and infrared radiation. The large active area combined with a flat case gives a high sensitivity at a wide viewing angle.

Features • Large radiant sensitive area (A = 7.5 mm2) • • • • • • •

Wide angle of half sensitivity ϕ = ± 65 ° High photo sensitivity Fast response times Small junction capacitance Suitable for visible and near infrared radiation Lead-free component Component in accordance to RoHS 2002/95/EC and WEEE 2002/96/EC

Applications High speed photo detector

Absolute Maximum Ratings Tamb = 25 °C, unless otherwise specified Parameter

Test condition

Symbol

Value

Unit

VR

60

V

PV

215

mW

Tj

100

°C

Tstg

- 55 to + 100

°C

Tsd

260

°C

RthJA

350

K/W

Reverse Voltage Power Dissipation

Tamb ≤ 25 °C

Junction Temperature Storage Temperature Range Soldering Temperature

t≤3s

Thermal Resistance Junction/ Ambient

Electrical Characteristics Tamb = 25 °C, unless otherwise specified Parameter

Test condition

Typ.

Max

Unit

Iro

2

30

nA

VR = 0 V, f = 1 MHz, E = 0

CD

70

VR = 3 V, f = 1 MHz, E = 0

CD

25

Breakdown Voltage

IR = 100 µA, E = 0

Reverse Dark Current

VR = 10 V, E = 0

Diode capacitance

Document Number 81521 Rev. 1.9, 08-Mar-05

Symbol

Min

V(BR)

60

V pF 40

pF

www.vishay.com 1


BPW34 Vishay Semiconductors Optical Characteristics Tamb = 25 °C, unless otherwise specified Parameter

Test condition λ = 950 nm

Open Circuit Voltage

Ee = 1

Temp. Coefficient of Vo

Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm

Short Circuit Current

EA = 1 klx Ee = 1

mW/cm2,

mW/cm2,

λ = 950 nm

Temp. Coefficient of Ik

Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm

Reverse Light Current

EA = 1 klx, VR = 5 V mW/cm2,

Ee = 1 VR = 5 V

λ = 950 nm,

Symbol

Min

Typ.

Max

Unit

Vo

350

mV

TKVo

-2.6

mV/K

Ik

70

µA

Ik

47

µA

TKIk

0.1

%/K

Ira Ira

40

75

µA

50

µA

Angle of Half Sensitivity

ϕ

± 65

deg

Wavelength of Peak Sensitivity

λp

900

nm

λ0.5

600 to 1050

nm

NEP

4 x 10-14

W/√ Hz

VR = 10 V, RL = 1 kΩ, λ = 820 nm

tr

100

ns

VR = 10 V, RL = 1 kΩ, λ = 820 nm

tf

100

ns

Range of Spectral Bandwidth Noise Equivalent Power

VR = 10 V, λ = 950 nm

Rise Time Fall Time

Typical Characteristics (Tamb = 25 °C unless otherwise specified) I ra rel - Relative Reverse Light Current

C D - Diode Capacitance ( pF )

8

6 E=0 f = 1 MHz 4

2

0 0.1 94 8430

1

10

V R - Reverse Voltage ( V )

2

VR = 5 V λ = 950 nm

1.2

1.0

0.8

0.6

100

Figure 1. Reverse Dark Current vs. Ambient Temperature

www.vishay.com

1.4

0 94 8416

20

40

60

80

100

Tamb - Ambient Temperature ( °C )

Figure 2. Relative Reverse Light Current vs. Ambient Temperature

Document Number 81521 Rev. 1.9, 08-Mar-05


BPW34 Vishay Semiconductors

80

100

10

VR = 5 V λ= 950 nm

1

0.1 0.01

0.1

1

Ee – Irradiance (

94 8417

E=0 f = 1 MHz

C D - Diode Capacitance ( pF )

Ira – Reverse Light Current (µA)

1000

60

40

20

0 0.1

10

mW/cm2 )

Figure 6. Diode Capacitance vs. Reverse Voltage

Figure 3. Reverse Light Current vs. Irradiance

S ( λ )rel – Relative Spectral Sensitivity

Ira – Reverse Light Current (µA)

100

10 VR = 5 V 1

0.1 101

102

103

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 350

104

EA – Illuminance ( lx )

94 8418

100

10

VR - Reverse V oltage ( V )

94 8407

1000

1

550

750

1150

950

λ – Wavelength ( nm )

94 8420

Figure 7. Relative Spectral Sensitivity vs. Wavelength

Figure 4. Diode Capacitance vs. Reverse Voltage

100

10 °

20 °

30°

Srel – Relative Sensitivity

Ira – Reverse Light Current (µA)

1 mW/cm2 0.5 mW/cm2 0.2 mW/cm2 10 0.1 mW/cm2 0.05 mW/cm2

40° 1.0 0.9

50°

0.8

60° 70°

0.7

0.1 94 8419

80°

λ = 950 nm

1

1

10

100

V R – Reverse Voltage ( V )

Figure 5. Reverse Light Current vs. Reverse Voltage

Document Number 81521 Rev. 1.9, 08-Mar-05

0.6

0.4

0.2

0

0.2

0.4

0.6

94 8406

Figure 8. Relative Radiant Sensitivity vs. Angular Displacement

www.vishay.com 3


BPW34 Vishay Semiconductors Package Dimensions in mm

96 12186

www.vishay.com 4

Document Number 81521 Rev. 1.9, 08-Mar-05


BPW34 Vishay Semiconductors Ozone Depleting Substances Policy Statement It is the policy of Vishay Semiconductor GmbH to 1. Meet all present and future national and international statutory requirements. 2. Regularly and continuously improve the performance of our products, processes, distribution and operatingsystems with respect to their impact on the health and safety of our employees and the public, as well as their impact on the environment. It is particular concern to control or eliminate releases of those substances into the atmosphere which are known as ozone depleting substances (ODSs). The Montreal Protocol (1987) and its London Amendments (1990) intend to severely restrict the use of ODSs and forbid their use within the next ten years. Various national and international initiatives are pressing for an earlier ban on these substances. Vishay Semiconductor GmbH has been able to use its policy of continuous improvements to eliminate the use of ODSs listed in the following documents. 1. Annex A, B and list of transitional substances of the Montreal Protocol and the London Amendments respectively 2. Class I and II ozone depleting substances in the Clean Air Act Amendments of 1990 by the Environmental Protection Agency (EPA) in the USA 3. Council Decision 88/540/EEC and 91/690/EEC Annex A, B and C (transitional substances) respectively. Vishay Semiconductor GmbH can certify that our semiconductors are not manufactured with ozone depleting substances and do not contain such substances.

We reserve the right to make changes to improve technical design and may do so without further notice. Parameters can vary in different applications. All operating parameters must be validated for each customer application by the customer. Should the buyer use Vishay Semiconductors products for any unintended or unauthorized application, the buyer shall indemnify Vishay Semiconductors against all claims, costs, damages, and expenses, arising out of, directly or indirectly, any claim of personal damage, injury or death associated with such unintended or unauthorized use. Vishay Semiconductor GmbH, P.O.B. 3535, D-74025 Heilbronn, Germany Telephone: 49 (0)7131 67 2831, Fax number: 49 (0)7131 67 2423

Document Number 81521 Rev. 1.9, 08-Mar-05

www.vishay.com 5


Legal Disclaimer Notice Vishay

Notice Specifications of the products displayed herein are subject to change without notice. Vishay Intertechnology, Inc., or anyone on its behalf, assumes no responsibility or liability for any errors or inaccuracies. Information contained herein is intended to provide a product description only. No license, express or implied, by estoppel or otherwise, to any intellectual property rights is granted by this document. Except as provided in Vishay's terms and conditions of sale for such products, Vishay assumes no liability whatsoever, and disclaims any express or implied warranty, relating to sale and/or use of Vishay products including liability or warranties relating to fitness for a particular purpose, merchantability, or infringement of any patent, copyright, or other intellectual property right. The products shown herein are not designed for use in medical, life-saving, or life-sustaining applications. Customers using or selling these products for use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Vishay for any damages resulting from such improper use or sale.

Document Number: 91000 Revision: 08-Apr-05

www.vishay.com 1


T-1 3/4 (5 mm) SOLID STATE LAMPS HIGH EFF. RED HIGH EFF. RED

HLMP-3300 HLMP-3301

PACKAGE DIMENSIONS

HIGH EFF. RED HIGH EFF. RED STANDARD RED

HLMP-3315 HLMP-3316 FLV110

FEATURES • Popular, general purpose lamps • Wide and narrow viewing angle devices for direct view or backlighting

0.200 (5.08) 0.180 (4.57)

• Solid state reliability

CL

0.040 (1.02)

• Sturdy leads for easy assembly

SEE NOTES

DESCRIPTION

1.00 (25.4) MIN

The HLMP-33XX series consists of high efficiency red T-1 3/4 lamps with a viewing angle of 35° or 65°. FLV110 is a low profile standard red T-1 3/4 lamp with a diffused lens, providing a viewing angle of 70°. NOTES: 1. ALL DIMENSIONS ARE IN INCHES (mm).

0.050 (1.27) 0.100 (2.54) Ø 0.230 (5.84)

0.050 (1.27) REF. 0.100 (2.54) REF.

0.023 (0.58) 0.017 (0.43) SQ. TYP. (2X)

ABSOLUTE MAXIMUM RATING

FLAT DENOTES CATHODE

2. TOLERANCES ARE ±.010” INCH UNLESS SPECIFIED. 3. AN EPOXY MENISCUS MAY EXTEND ABOUT .040” (1 mm) DOWN THE LEADS. 4. DIMENSIONS X. PACKAGE HEIGHT HLMP = .330 (8.38)/.350 (8.89) FLV = .275 (6.98)/.295 (7.49) 5. FLV FLANGE HEIGHT = 0.040 (1.02) 0.060 (1.53)

(TA =25°C)

Parameter

HLMP33XX

FLV110

UNITS

Power Dissipation

135

135

mW

Average Forward Current

30

30

mA

90

90

mA

5

5

V

Peak Forward Current (1 µS pulsewidth, 0.3% duty cycle)(FLV110 1 amp) Reverse Voltage Lead Soldering Time at 260° C

5

5

sec

Operating Temperature

-55 to +100

-55 to +100

°C

Storage Temperature

-55 to +100

-55 to +100

°C

 2001 Fairchild Semiconductor Corporation DS300005 2/27/01

1 OF 4

www.fairchildsemi.com


T-1 3/4 (5 mm) SOLID STATE LAMPS ELECTRICAL / OPTICAL CHARACTERISTICS Part Number

HLMP-3300

(TA =25°C)

HLMP-3301

HLMP-3315

HLMP-3316

FLV110

Luminous Intensity (mcd)

IF = 10mA

Minimum

2.0

4.0

12

20

0.8*

Typical

3.5

7.0

18

35

3.0*

3.0

3.0

3.0

3.0

2.0

Forward Voltage (V) Maximum Typical Peak Wavelength (nm)

Condition

IF = 10mA 2.2

2.2

2.2

2.2

1.6

635

635

635

635

660

IF = 10mA

Reverse Voltage (V)

5

5

5

5

5

IR = 100µA

Viewing Angle (°)

65

65

35

35

70

IF = 10mA

* For FLV110 Test IF = 20mA

www.fairchildsemi.com

2 OF 4

2/27/01

DS300005


T-1 3/4 (5 mm) SOLID STATE LAMPS

TYPICAL PERFORMANCE CURVES

(TA =25°C)

2.5

90

IF - FORWARD CURRENT (mA)

80

RELATIVE LUMNOUS INTENSITY (NORMALIZED AT 20 mA)

AlGaAs RED

70 HER

60 50 40 30 20 10

2.0

1.5

HER

1.0

AlGaAs RED

0.5

0.0

0 1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0

5

20

25

30

50

IF - FORWARD CURRENT (mA)

1.0

AlGaAs RED

RELATIVE INTENSITY

15

Fig. 2 Relative Luminous Intensity vs. DC Forward Current

Fig. 1 Forward Current vs. Forward Voltage

0.5

HER

0

40

HER, AlGaAs RED 30

20

10

0 500

550

600

650

700

750

20

40

60

85

100

Fig. 4 Current Derating Curve

Fig. 3 Relative Intensity vs. Peak Wavelength

2/27/01

0

TA - AMBIENT TEMPERATURE (˚C)

WAVELENGTH (nm)

DS300005

10

IF - DC FORWARD CURRENT (mA)

VF - FORWARD VOLTAGE (V)

3 OF 4

www.fairchildsemi.com


T-1 3/4 (5 mm) SOLID STATE LAMPS

DISCLAIMER FAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICE TO ANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOT ASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS. LIFE SUPPORT POLICY FAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein: 1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body,or (b) support or sustain life, and (c) whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in labeling, can be reasonably expected to result in a significant injury of the user.

www.fairchildsemi.com

2. A critical component in any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.

4 OF 4

2/27/01

DS300005


DISCRETE SEMICONDUCTORS

DATA SHEET

M3D125

BC107; BC108; BC109 NPN general purpose transistors Product specification Supersedes data of 1997 Jun 03 File under Discrete Semiconductors, SC04

1997 Sep 03


Philips Semiconductors

Product specification

NPN general purpose transistors

BC107; BC108; BC109

FEATURES

PINNING

• Low current (max. 100 mA)

PIN

• Low voltage (max. 45 V). APPLICATIONS

DESCRIPTION

1

emitter

2

base

3

collector, connected to the case

• General purpose switching and amplification. DESCRIPTION

3

handbook, halfpage 1

2

NPN transistor in a TO-18; SOT18 metal package. PNP complement: BC177.

2 3

MAM264

Fig.1

1

Simplified outline (TO-18; SOT18) and symbol.

QUICK REFERENCE DATA SYMBOL VCBO

VCEO

PARAMETER collector-base voltage

CONDITIONS

UNIT

BC107

50

V

BC108; BC109

30

V

BC107

45

V

BC108; BC109

20

V

200

mA

300

mW

BC107

110

450

BC108

110

800

BC109

200

800

100

collector-emitter voltage

open base

peak collector current

Ptot

total power dissipation

Tamb ≤ 25 °C

hFE

DC current gain

IC = 2 mA; VCE = 5 V

transition frequency

1997 Sep 03

MAX.

open emitter

ICM

fT

MIN.

IC = 10 mA; VCE = 5 V; f = 100 MHz

2

MHz


Philips Semiconductors

Product specification

NPN general purpose transistors

BC107; BC108; BC109

LIMITING VALUES In accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134). SYMBOL VCBO

VCEO

VEBO

PARAMETER collector-base voltage

CONDITIONS

MIN.

MAX.

UNIT

open emitter

BC107

50

V

BC108; BC109

30

V

BC107

45

V

BC108; BC109

20

V

BC107

6

V

BC108; BC109

5

V

collector-emitter voltage

emitter-base voltage

open base

open collector

IC

collector current (DC)

100

mA

ICM

peak collector current

200

mA

IBM

peak base current

200

mA

Ptot

total power dissipation

300

mW

Tstg

storage temperature

−65

+150

°C

Tj

junction temperature

175

°C

Tamb

operating ambient temperature

−65

+150

°C

Tamb ≤ 25 °C

THERMAL CHARACTERISTICS SYMBOL

PARAMETER

Rth j-a

thermal resistance from junction to ambient

Rth j-c

thermal resistance from junction to case

CONDITIONS note 1

Note 1. Transistor mounted on an FR4 printed-circuit board.

1997 Sep 03

3

VALUE

UNIT

0.5

K/mW

0.2

K/mW


Philips Semiconductors

Product specification

NPN general purpose transistors

BC107; BC108; BC109

CHARACTERISTICS Tj = 25 °C unless otherwise specified. SYMBOL

PARAMETER

CONDITIONS

MAX.

UNIT

15

nA

IE = 0; VCB = 20 V; Tj = 150 °C

15

µA

IC = 0; VEB = 5 V

50

nA

BC107A; BC108A

90

BC107B; BC108B; BC109B

40

150

BC108C; BC109C

100

270

BC107A; BC108A

110

180

220

BC107B; BC108B; BC109B

200

290

450

collector cut-off current

IEBO

emitter cut-off current

hFE

DC current gain

IC = 10 µA; VCE = 5 V

DC current gain

IC = 2 mA; VCE = 5 V

BC108C; BC109C VCEsat

TYP.

IE = 0; VCB = 20 V

ICBO

hFE

MIN.

420

520

800

collector-emitter saturation voltage IC = 10 mA; IB = 0.5 mA

90

250

mV

IC = 100 mA; IB = 5 mA

200

600

mV

IC = 10 mA; IB = 0.5 mA; note 1

700

mV

IC = 100 mA; IB = 5 mA; note 1

900

mV

IC = 2 mA; VCE = 5 V; note 2

550

620

700

mV

IC = 10 mA; VCE = 5 V; note 2

770

mV

VBEsat

base-emitter saturation voltage

VBE

base-emitter voltage

Cc

collector capacitance

IE = ie = 0; VCB = 10 V; f = 1 MHz

2.5

6

pF

Ce

emitter capacitance

IC = ic = 0; VEB = 0.5 V; f = 1 MHz

9

pF

fT

transition frequency

IC = 10 mA; VCB = 5 V; f = 100 MHz

100

MHz

F

noise figure

IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ; f = 30 Hz to 15.7 kHz

4

dB

IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ; f = 1 kHz; B = 200 Hz

10

dB

4

dB

BC109B; BC109C F

noise figure BC107A; BC108A BC107B; BC108B; BC108C BC109B; BC109C

Notes 1. VBEsat decreases by about 1.7 mV/K with increasing temperature. 2. VBE decreases by about 2 mV/K with increasing temperature.

1997 Sep 03

4


Philips Semiconductors

Product specification

NPN general purpose transistors

BC107; BC108; BC109

PACKAGE OUTLINE Metal-can cylindrical single-ended package; 3 leads

SOT18/13

α

j

seating plane

B

w M A M B M

1

b

k

D1

2 3

a D

A

A

0

5

L

10 mm

scale

DIMENSIONS (millimetre dimensions are derived from the original inch dimensions) UNIT

A

a

b

D

D1

j

k

L

w

α

mm

5.31 4.74

2.54

0.47 0.41

5.45 5.30

4.70 4.55

1.03 0.94

1.1 0.9

15.0 12.7

0.40

45°

REFERENCES

OUTLINE VERSION

IEC

JEDEC

SOT18/13

B11/C7 type 3

TO-18

1997 Sep 03

EIAJ

EUROPEAN PROJECTION

ISSUE DATE 97-04-18

5


Philips Semiconductors

Product specification

NPN general purpose transistors

BC107; BC108; BC109

DEFINITIONS Data Sheet Status Objective specification

This data sheet contains target or goal specifications for product development.

Preliminary specification

This data sheet contains preliminary data; supplementary data may be published later.

Product specification

This data sheet contains final product specifications.

Limiting values Limiting values given are in accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134). Stress above one or more of the limiting values may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operation of the device at these or at any other conditions above those given in the Characteristics sections of the specification is not implied. Exposure to limiting values for extended periods may affect device reliability. Application information Where application information is given, it is advisory and does not form part of the specification. LIFE SUPPORT APPLICATIONS These products are not designed for use in life support appliances, devices, or systems where malfunction of these products can reasonably be expected to result in personal injury. Philips customers using or selling these products for use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Philips for any damages resulting from such improper use or sale.

1997 Sep 03

6


Philips Semiconductors

Product specification

NPN general purpose transistors

BC107; BC108; BC109 NOTES

1997 Sep 03

7


Philips Semiconductors – a worldwide company Argentina: see South America Australia: 34 Waterloo Road, NORTH RYDE, NSW 2113, Tel. +61 2 9805 4455, Fax. +61 2 9805 4466 Austria: Computerstr. 6, A-1101 WIEN, P.O. Box 213, Tel. +43 160 1010, Fax. +43 160 101 1210 Belarus: Hotel Minsk Business Center, Bld. 3, r. 1211, Volodarski Str. 6, 220050 MINSK, Tel. +375 172 200 733, Fax. +375 172 200 773 Belgium: see The Netherlands Brazil: see South America Bulgaria: Philips Bulgaria Ltd., Energoproject, 15th floor, 51 James Bourchier Blvd., 1407 SOFIA, Tel. +359 2 689 211, Fax. +359 2 689 102 Canada: PHILIPS SEMICONDUCTORS/COMPONENTS, Tel. +1 800 234 7381 China/Hong Kong: 501 Hong Kong Industrial Technology Centre, 72 Tat Chee Avenue, Kowloon Tong, HONG KONG, Tel. +852 2319 7888, Fax. +852 2319 7700 Colombia: see South America Czech Republic: see Austria Denmark: Prags Boulevard 80, PB 1919, DK-2300 COPENHAGEN S, Tel. +45 32 88 2636, Fax. +45 31 57 0044 Finland: Sinikalliontie 3, FIN-02630 ESPOO, Tel. +358 9 615800, Fax. +358 9 61580920 France: 4 Rue du Port-aux-Vins, BP317, 92156 SURESNES Cedex, Tel. +33 1 40 99 6161, Fax. +33 1 40 99 6427 Germany: Hammerbrookstraße 69, D-20097 HAMBURG, Tel. +49 40 23 53 60, Fax. +49 40 23 536 300 Greece: No. 15, 25th March Street, GR 17778 TAVROS/ATHENS, Tel. +30 1 4894 339/239, Fax. +30 1 4814 240 Hungary: see Austria India: Philips INDIA Ltd, Band Box Building, 2nd floor, 254-D, Dr. Annie Besant Road, Worli, MUMBAI 400 025, Tel. +91 22 493 8541, Fax. +91 22 493 0966 Indonesia: see Singapore Ireland: Newstead, Clonskeagh, DUBLIN 14, Tel. +353 1 7640 000, Fax. +353 1 7640 200 Israel: RAPAC Electronics, 7 Kehilat Saloniki St, PO Box 18053, TEL AVIV 61180, Tel. +972 3 645 0444, Fax. +972 3 649 1007 Italy: PHILIPS SEMICONDUCTORS, Piazza IV Novembre 3, 20124 MILANO, Tel. +39 2 6752 2531, Fax. +39 2 6752 2557 Japan: Philips Bldg 13-37, Kohnan 2-chome, Minato-ku, TOKYO 108, Tel. +81 3 3740 5130, Fax. +81 3 3740 5077 Korea: Philips House, 260-199 Itaewon-dong, Yongsan-ku, SEOUL, Tel. +82 2 709 1412, Fax. +82 2 709 1415 Malaysia: No. 76 Jalan Universiti, 46200 PETALING JAYA, SELANGOR, Tel. +60 3 750 5214, Fax. +60 3 757 4880 Mexico: 5900 Gateway East, Suite 200, EL PASO, TEXAS 79905, Tel. +9-5 800 234 7381 Middle East: see Italy

Netherlands: Postbus 90050, 5600 PB EINDHOVEN, Bldg. VB, Tel. +31 40 27 82785, Fax. +31 40 27 88399 New Zealand: 2 Wagener Place, C.P.O. Box 1041, AUCKLAND, Tel. +64 9 849 4160, Fax. +64 9 849 7811 Norway: Box 1, Manglerud 0612, OSLO, Tel. +47 22 74 8000, Fax. +47 22 74 8341 Philippines: Philips Semiconductors Philippines Inc., 106 Valero St. Salcedo Village, P.O. Box 2108 MCC, MAKATI, Metro MANILA, Tel. +63 2 816 6380, Fax. +63 2 817 3474 Poland: Ul. Lukiska 10, PL 04-123 WARSZAWA, Tel. +48 22 612 2831, Fax. +48 22 612 2327 Portugal: see Spain Romania: see Italy Russia: Philips Russia, Ul. Usatcheva 35A, 119048 MOSCOW, Tel. +7 095 755 6918, Fax. +7 095 755 6919 Singapore: Lorong 1, Toa Payoh, SINGAPORE 1231, Tel. +65 350 2538, Fax. +65 251 6500 Slovakia: see Austria Slovenia: see Italy South Africa: S.A. PHILIPS Pty Ltd., 195-215 Main Road Martindale, 2092 JOHANNESBURG, P.O. Box 7430 Johannesburg 2000, Tel. +27 11 470 5911, Fax. +27 11 470 5494 South America: Rua do Rocio 220, 5th floor, Suite 51, 04552-903 São Paulo, SÃO PAULO - SP, Brazil, Tel. +55 11 821 2333, Fax. +55 11 829 1849 Spain: Balmes 22, 08007 BARCELONA, Tel. +34 3 301 6312, Fax. +34 3 301 4107 Sweden: Kottbygatan 7, Akalla, S-16485 STOCKHOLM, Tel. +46 8 632 2000, Fax. +46 8 632 2745 Switzerland: Allmendstrasse 140, CH-8027 ZÜRICH, Tel. +41 1 488 2686, Fax. +41 1 481 7730 Taiwan: Philips Semiconductors, 6F, No. 96, Chien Kuo N. Rd., Sec. 1, TAIPEI, Taiwan Tel. +886 2 2134 2865, Fax. +886 2 2134 2874 Thailand: PHILIPS ELECTRONICS (THAILAND) Ltd., 209/2 Sanpavuth-Bangna Road Prakanong, BANGKOK 10260, Tel. +66 2 745 4090, Fax. +66 2 398 0793 Turkey: Talatpasa Cad. No. 5, 80640 GÜLTEPE/ISTANBUL, Tel. +90 212 279 2770, Fax. +90 212 282 6707 Ukraine: PHILIPS UKRAINE, 4 Patrice Lumumba str., Building B, Floor 7, 252042 KIEV, Tel. +380 44 264 2776, Fax. +380 44 268 0461 United Kingdom: Philips Semiconductors Ltd., 276 Bath Road, Hayes, MIDDLESEX UB3 5BX, Tel. +44 181 730 5000, Fax. +44 181 754 8421 United States: 811 East Arques Avenue, SUNNYVALE, CA 94088-3409, Tel. +1 800 234 7381 Uruguay: see South America Vietnam: see Singapore Yugoslavia: PHILIPS, Trg N. Pasica 5/v, 11000 BEOGRAD, Tel. +381 11 625 344, Fax.+381 11 635 777

For all other countries apply to: Philips Semiconductors, Marketing & Sales Communications, Building BE-p, P.O. Box 218, 5600 MD EINDHOVEN, The Netherlands, Fax. +31 40 27 24825

Internet: http://www.semiconductors.philips.com

© Philips Electronics N.V. 1997

SCA55

All rights are reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the prior written consent of the copyright owner. The information presented in this document does not form part of any quotation or contract, is believed to be accurate and reliable and may be changed without notice. No liability will be accepted by the publisher for any consequence of its use. Publication thereof does not convey nor imply any license under patent- or other industrial or intellectual property rights.

Printed in The Netherlands

117047/00/04/pp8

Date of release: 1997 Sep 03

Document order number:

9397 750 02817


This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components.


TECHNICAL DATA P-CHANNEL J-FET Qualified per MIL-PRF-19500/295 Devices

Qualified Level

2N2608

JAN

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (TA = +250C unless otherwise noted) Parameters / Test Conditions Symbol Value Gate-Source Voltage Power Dissipation (1) TA = +250C Operating Junction & Storage Temperature Range (1) Derate linearly 1.71 mW/0C for TA > +250C.

VGSS PD Top, Tstg

30 300 -65 to +200

Units V mW 0 C TO-18 (TO-206AA) *See appendix A for package outline

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = +250C unless otherwise noted) PARAMETERS / TEST CONDITIONS Gate-Source Breakdown Voltage VDS = 0, IG = 1.0 µAdc Gate Reverse Current VDS = 0, VGS = 30 Vdc VDS = 0, VGS = 15 Vdc Drain Current VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc Gate-Source Cutoff Voltage VDS = 5.0 V, ID = 1.0 µAdc Magnitude of Small-Signal, Common-Source Short-Circuit Forward Transfer Admittance VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc, f = 1.0 kHz Small-Signal, Common-Source Short-Circuit Input Capacitance VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc, f = 1.0 MHz Common-Source Spot Noise Figure VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc, f = 1.0 kHz BW = 16%, RG = 1.0 megohms, egen = 1.82 mVdc, RL = 470 Ω

6 Lake Street, Lawrence, MA 01841 1-800-446-1158 / (978) 794-1666 / Fax: (978) 689-0803

Symbol

Min.

V(BR)GSS

30

IGSS

Max.

Units Vdc

10 7.5

ηAdc

IDDSS

-1.0

-5.0

mAdc

VGS(off)

0.75

6.0

Vdc

Yfs2

1,000

4,500

µmho

Ciss

10

pF

NF

3.0

dB

120101 Page 1 of 1


This datasheet has been download from: www.datasheetcatalog.com Datasheets for electronics components.