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01/06/2013 #1


Interpretación gráfica SOA
Hola a todos.

En esta curva de la SOA hay algo característico y es que estando ambos ejes en representación logarítmica, para Ic=15 A tenemos que está justo en la mitad entre 10 y 20 A, como si fuera una escala lineal, pero es logarítmica, ¿no debería estar mucho más cerca de la línea de 20 A que de la de 10 A?

Un saludo y gracias de antemano.
01/06/2013 #2

Avatar de chclau

Sin mas datos es dificil decir, pero si entre 10 y 30 dibujaron 3 divisiones equidistantes en la escala logaritimica, la primera correspondera a aproximadamente 14.4, y la segunda a 21.5


Para calcular los pasos intermedios en una sub-escala logaritmica tenes que tomar los extremos de esa escala y sacar cuentas.

Por ejemplo en la escala tipica de decadas en frecuencia, se puede calcular un paso asi:

log10(x)-log10(1) / log10(10)-log10(1) = longitud paso

Supongamos que la distancia de 1 a 10 (o de 10 a 100, 100 a 1000, etc.) es de longitud unitaria, la frecuencia 2 (o 20, 200, etc.) estara a aprox. 0.3 de la longitud de este tramo de la escala.
01/06/2013 #3


chclau dijo: Ver Mensaje
Sin mas datos es dificil decir, pero si entre 10 y 30 dibujaron 3 divisiones equidistantes en la escala logaritimica, la primera correspondera a aproximadamente 14.4, y la segunda a 21.5


Para calcular los pasos intermedios en una sub-escala logaritmica tenes que tomar los extremos de esa escala y sacar cuentas.

Por ejemplo en la escala tipica de decadas en frecuencia, se puede calcular un paso asi:

log10(x)-log10(1) / log10(10)-log10(1) = longitud paso

Supongamos que la distancia de 1 a 10 (o de 10 a 100, 100 a 1000, etc.) es de longitud unitaria, la frecuencia 2 (o 20, 200, etc.) estara a aprox. 0.3 de la longitud de este tramo de la escala.
A eso precisamente me refiero, que en un eje en representación logarítmica no puedes considerar las subdivisiones en una escala lineal. Por lo tanto, ¿en el datasheet se han colado no?

Un saludo y gracias por responder.

---------- Actualizado después de 6 minutos ----------

Otra duda que se me acaba de ocurrir. La primera recta oblicua se corresponde a la curva de disipación de potencia, Vce*Ic=180 W. La segunda recta se corresponde con la curva debida a la segunda ruptura (Second Breakdown). ¿Que ecuación sigue esta curva (tiene mayor pendiente que la curva de disipación de potencia puesto que la potencia disminuye a medida que aumenta la Vce)?

Un saludo.
01/06/2013 #4

Avatar de chclau

Todavia no entiendo tu primera pregunta, para 20A (entre 10 y 30) la escala es 0.63 y para 15 es 0.37, como ves 15 no esta muy lejos de estar en la mitad entre 10 y 20, no se como podes apreciar en ese grafico que esa diferencia tan pequeña sea un supuesto error. Incluso si te fijas bien la grafica que vos decis representa a 15A esta un poquito mas cerca de 20 que de 10 como corresponde segun los valores calculados de 0.37 y 0.63

Con respecto a las ecuaciones, la primer recta inclinada es Vce x Ic = Pmax y la segunda recta que corresponde a segunda ruptura es Ic x Vce^a = k, a>1, por eso tiene mayor pendiente
02/06/2013 #5


chclau dijo: Ver Mensaje
Todavia no entiendo tu primera pregunta, para 20A (entre 10 y 30) la escala es 0.63 y para 15 es 0.37, como ves 15 no esta muy lejos de estar en la mitad entre 10 y 20, no se como podes apreciar en ese grafico que esa diferencia tan pequeña sea un supuesto error. Incluso si te fijas bien la grafica que vos decis representa a 15A esta un poquito mas cerca de 20 que de 10 como corresponde segun los valores calculados de 0.37 y 0.63

Con respecto a las ecuaciones, la primer recta inclinada es Vce x Ic = Pmax y la segunda recta que corresponde a segunda ruptura es Ic x Vce^a = k, a>1, por eso tiene mayor pendiente
Si quiero trazar una recta a 15 A deberé trazarla a 0.7 de la línea de 10 A, o lo que es lo mismo, a 0.3 de la línea de 20 A (he utilizado tu formula). En el datasheet parece que esta mas o menos en el medio (seguramente sea mi vista que ya no es lo que era ), por ello mi pregunta.

Recapitulando, entre 10 y 20 A, si quiero situar los 11 A, ¿estará sobre la línea de 10 A?
Los 12 A estarán a 0.3.
Los 13 A estarán a 0.48.
Los 14 A estarán a 0.6.
Los 15 A estarán a 0.7.
Los 16 A estarán a 0.78.
Los 17 A estarán a 0.85.
Los 18 A estarán a 0.9.
Los 19 A estarán a 0.95.

En lo concerniente a la Segunda Ruptura, ¿Hay alguna forma de determinar los coeficientes a y k?

Un saludo y gracias por tu paciencia chclau.
02/06/2013 #6

Avatar de chclau

A mi las cuentas para trazar las divisiones entre 10 y 20, suponiendo que tal division es la unidad, me dan asi

11 0.137
12 0.263
13 0.378
14 0.485
15 0.585
16 0.678
17 0.765
18 0.848
19 0.926
20 1

Si supongo que entre 10 y 30 es la unidad, para ver donde caen 20 y 15

15 0.369
20 0.631
25 0.834
30 1

Si divido de la segunda lista los factores para 15 y 20 : 0.369/0.63 = 0.585 que me verifica el valor para 15 en la primera lista.

La formula para la primera lista, la repito por si no se entendio y le faltaban parentesis:

l = (log10(x)-log10(10))/(log10(20)-log10(10))

Para la segunda lista en el denominador en lugar de log10(20) ira log10(30)

a y k se pueden determinar de la grafica, con cierta precision, son los dos parametros de la recta, no?
si Ic * Vce ^ a = k
log(Ic) + a * log(Vce) = log(k)

es una recta con pendiente -a y ordenada en el origen log(k)
y = mx + h
m = -a
h = log(k)


Y... no es nada
02/06/2013 #7


Ahora ya he entendido lo de las divisiones. Lo que no me queda muy claro es lo de la recta de Segunda Ruptura

Consideremos dos puntos de la recta de Segunda Ruptura (porque se distinguen bien los valores de Vce e Ic en la gráfica):

Vce=70 V ---- Ic=1 A
Vce=100 V --- Ic=0.4 A

log(Ic) + a * log(Vce) = log(k)

Introducimos ambos puntos en la ecuación y tendremos un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas:

log(1) + a * log(70) = log(k)
log(0.4) + a * log(100) = log(k)

Resolvemos y nos queda: a=2.5688 y k=0.00001821

Me da a mi que está mal.

¿Los valores a y k son constantes?

En la tabla que adjunto me percate de que la potencia cae de forma exponencial decreciente conforme la vce aumenta pero no me da para más.

Un saludo.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg Segunda Ruptura.jpg (39,1 KB (Kilobytes), 12 visitas)
02/06/2013 #8

Avatar de chclau

a y k son constantes, revisa tus cuentas, a esta bien pero k no
03/06/2013 #9


chclau dijo: Ver Mensaje
a y k son constantes, revisa tus cuentas, a esta bien pero k no
Partiendo de la fórmula: Ic x Vce^a = k

Considerando el punto Vce=70 V ---- Ic=1 A y asumiento que a=2.5688

Tenemos que k=54914.6026

¿"k" tiene unidades de potencia (W) (multiplicamos una corriente por una tensión) y "a" es adimensional?

Un saludo.
03/06/2013 #10

Avatar de chclau

Creo que las dimensiones de a y k son asi como las pusiste.

Volvamos atras un poco. El transistor tiene una primera limitacion que es su potencia. Pero, despues te agregan, no podes llegar a cualquier valor de corriente y tension aun respetando su potencia maxima sino que tambien tenes limitaciones en tension y corriente maximas. Todo eso lo sabes.

La limitacion de potencia en transistores bipolares esta tambien nuevamente acotada por la zona de Segunda Ruptura, que como yo la interpreto, dice algo asi: Cuando la tension Vce crece mas alla de un determinado valor (menor al maximo), la limitacion de potencia ya no tiene efecto, hay una limitacion mas fuerte.

Tal limitacion se debe a que, al trabajar a mayores tensiones Vce, es mayor (al parecer) la probabilidad de que se formen puntos calientes, y para evitar esta segunda ruptura se limita la corriente a un valor menor al que la limitaria la curva de potencia comun Vce * Ic. Por eso digo que 'a' es siempre > 1.
03/06/2013 #11


chclau dijo: Ver Mensaje
Creo que las dimensiones de a y k son asi como las pusiste.

Volvamos atras un poco. El transistor tiene una primera limitacion que es su potencia. Pero, despues te agregan, no podes llegar a cualquier valor de corriente y tension aun respetando su potencia maxima sino que tambien tenes limitaciones en tension y corriente maximas. Todo eso lo sabes.

La limitacion de potencia en transistores bipolares esta tambien nuevamente acotada por la zona de Segunda Ruptura, que como yo la interpreto, dice algo asi: Cuando la tension Vce crece mas alla de un determinado valor (menor al maximo), la limitacion de potencia ya no tiene efecto, hay una limitacion mas fuerte.

Tal limitacion se debe a que, al trabajar a mayores tensiones Vce, es mayor (al parecer) la probabilidad de que se formen puntos calientes, y para evitar esta segunda ruptura se limita la corriente a un valor menor al que la limitaria la curva de potencia comun Vce * Ic. Por eso digo que 'a' es siempre > 1.
Esto se ha convertido en un mano a mano . Dos preguntas que se me ocurren (espero no ser pesado).

¿Imagino que los valores de "a" y "k" serán diferentes para cada tipo de transistores: por ejemplo para el 2SC5171 y para el 2SC5359 de Toshiba?

¿Ambos parámetros son determinados por el fabricante mediante ensayos destructivos (hasta que se quemen los transistores debido a la segunda ruptura)?

Un saludo y gracias por tu paciencia.
03/06/2013 #12

Avatar de chclau

La caracterizacion de parametros es todo un tema. Se parte de valores teoricos (dimensiones de materiales, modelo termico, etc etc etc) y se valida mediante mediciones. Te tiro un desafio, fijate si encontras vos notas de aplicacion de algun fabricante en la que expliquen como determinan los parametros de segunda ruptura.

Y si, asi como el resto de los parametros, a y k dependeran del modelo del transistor. Y no es necesario determinarlos, se puede simplemente observar en la grafica para ver si estamos en la zona segura.
03/06/2013 #13


Interesante la discusión!!!;...... la SOA se grafica por lo general para Tc=25ºC y tendríamos que "reducir" el área para mayores temperaturas de operación , como nos muestran las curvas de PD vs Temperatura.

Ya que manejan muy bien las curvas , quisiera una aclaración respecto al SECOND BREAKDOWN ; existen muchos BJT que son del mismo Amp y Potencia(el código difiere sólo en el último dígito), la diferencia está en que vienen para varios VCE: 60V, 80V, 100V, 120V .

He notado que para está "familia" de transistores la única diferencia de la SOA es el límite del VCEMax(corte vertical) .

Esperaba que la pendiente del second breakdown se diese a un mayor voltaje, para que tuviese una proporcionalidad con el VCEMax de los BJT: 60V, 80V, 100V, 120V ; pero viendo las gráficas no es así.

¿ Alguna explicación al respecto ?
03/06/2013 #14

Avatar de chclau

Me parece, opamp, que son procesos diferentes, la tension maxima Vce viene dada por el limite de avalancha de la juntura inversa cb, y la segunda ruptura por la formacion de puntos calientes. Calculo que se mejora una, ya sea por diseño de juntura mas robusta o por screening, sin que se afecte a la otra.

Como nota nostalgica mientras charlabamos, fui a buscar a la biblioteca mi manual RCA de circuitos de potencia de estado solido, con dedicatoria de mis viejos de 1987, año en que, creo, rendi Electronica de Potencia. Alli se aclara que las pruebas de segunda ruptura se hacen en forma no destructiva.

Una forma de hacerlo: conectar el transistor bajo prueba en serie con un transistor de proteccion en zona activa. Entregar al transistor bajo prueba un tren de pulsos y medir su corriente y la derivada de su corriente, si se detecta segunda ruptura se corta la alimentacion en menos de un microsegundo. Por eso es importante que el transistor de proteccion este en zona activa, para que corte rapido si es necesario.

Aca un link con la foto del libro (el mio esta mas cuidado)
http://images.search.yahoo.com/image...OaaZI3&fr=ipad
03/06/2013 #15


OK chclau, viendolo como procesos diferentes, uno por pol. inversa CB y el otro por los puntos calientes que se dan a ciertos Vy I "relativamente" considerables,......creo leerte entre líneas que es "posible" que el BJT de mayor VCE gane algunos voltios que su similar de menor voltaje en el "second breakdown", pero que no es considerable como para tener que hacer otra gráfica.

Espero que la nostalgía de los años 87´s no llegue a melancolía, un tipo de depresión.
04/06/2013 #16


Hola a todos.

Aquí dejo un archibo .pdf que es lo más completo que he encontrado en la red acerca de la SOA de los BJT.

Si alguien tiene algo mejor yo al menos agradecería echarle un vistazo.

Un saludo.
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf SOA DE LOS BJTs.pdf (46,8 KB (Kilobytes), 14 visitas)
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