Dispositivos electrónicos I

1

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

AdquisiciónProducciónAlmacenamientoProcesadoComunicaciónPresentación

DATOS

Señales acústicasSeñales ópticasSeñales eléctricas................

2

CLASIFICACIÓN DE LA ELECTRÓNICA

Procesos industrialesTransductores

Sistemas electrónicos

Circuitos electrónicos

Dispositivos electrónicos

Estado sólido semiconductory

Estado gaseoso

Electrónicafundamental

Electr.aplicada

Ing.electr.

ELECTRÓNICA FUNDAMENTAL

Estudio de los fenómenos físicos en

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

Semiconductores (estado sólido)

3

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

4

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

5

4Ensamblaje de componentes

4Componentes para inserción en circuito impreso

6

4Ensamblaje de componentes

• Inserción: componentes que se fijanatravesando la placa de circuito impreso

• Circuito integrado híbrido: componentesde montaje superficial sobre una basecerámica

• Ensamblaje SMT: Componentes de montaje superficial en las 2 caras sobreuna placa de circuito impreso. Soportacomponentes de inserción.

4Matriz de condensadores SMT

7

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)

8


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


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

9


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


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

10

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

11

1er Microprocesador de 16 bits Uso GeneralPACE (Fairchild)

• 1974• 16-bit bus• escalable

Memoria RAM dinámica de 64Kbytes - IBM

• 1977• 8-bit

12


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

13

Microprocesador Cell (2005)

• IBM, Toshiba, Sony• Consolas

(Playstation)• Televisores digitales• 4,6 GHz• 234 Millones de

transistores en 221 mm2

ESTUDIO DE LA ELECTRÓNICA

ORGANIZACIÓN

Electrónica analógica(variables pueden tomar infinitos valores)

Electrónica digital(variables toman un nº discreto de valores)

Electrónica potencia(conversión y controlde energía )

Analógica

Digital

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

Introducción a la electrónica. Guía de clases pg. 1

ANOTACIONES

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

Procesos industrialesTransductores

Sistemas electrónicos

Circuitos electrónicos

Dispositivos electrónicos

Estado sólido semiconductory

Estado gaseoso

Electrónicafundamental

Electr.aplicada

Ing.electr.

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.

Introducción a la electrónica. Guía de clases pg. 2

ANOTACIONES

• 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).

1

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 transformadaen calor. Por ejemplo: resistores, condensadores, bobinas, etc.

4ACTIVOSSon capaces de producir una cierta modificación de la señal que estánprocesando, bien aumentando su potencia (amplificación) o cambiandola información contenida en ella. Por regla general tienen que estar polarizados.Por ejemplo: transistores, diodos, etc.

2

COMPONENTES PASIVOS

CLASIFICACIÓN

RESISTORES

CONDENSADORES

INDUCTORES O BOBINAS

Fijos

Variables

TRANSFORMADORES

(resistencia)

(capacidad)

(autoinducción)

(relación de transformación)

Lineales

No linealesTermistores

Varistores (VDR)

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

R RI I

V V+ _ + _

RVI

= (Ω) óhmios GR

=1

(Ω-1) siemens o mhos

3

CARACTERÍSTICAS GENERALES4RESISTIVIDAD (ρ):

Tolerancia del resistor al paso de electrones a su través. Su valor depende del nº de electrones libres del material y de la estructurainterna del mismo.

LEY DE OHM: E = ρ⋅JCampo eléctrico

Densidad superficial de corriente

Unidades ρ => (Ω ⋅ m) σρ

=1

=> CONDUCTIVIDAD

Conductores (µΩ ⋅ cm): Ag, Cu, Al, Pt

Semiconductores (Ω ⋅ cm): Si, Ge

Aislantes (hasta 108 Ω ⋅ cm): Mica, Cuarzo, cerámica

Clasificación delos materiales

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.

( )ρ ρ α= ⋅ + ⋅0 1 ∆TExpresión lineal válida para la mayor parte de los materiales y para ∆T nomuy grandes.

( )( )T T T1 1 0 1 01⇒ = ⋅ + ⋅ −ρ ρ α

( )( )T T T2 2 0 2 01⇒ = ⋅ + ⋅ −ρ ρ α( )ρ ρ ρ α2 1 0 2 1− = ⋅ ⋅ −T T

∆ ∆ρ ρ α= ⋅ ⋅0 T

∆ → ⇒ = ⋅ ⋅ ⇒ =01

00

d dTddT

ρ ρ α αρ

ρ(grado-1)

4

Clasificación Coeficiente de temperatura positivo (PTC)

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.

( )β =−⋅

−R RR V

voltio2 11

1

∆( )R R V2 1 1= ⋅ + ⋅β ∆

5

4RESISTENCIA:

Se obtiene en función de la resistividad del material empleado y delas características geométricas del resistor.

( )RLS

= ⋅ρ Ω

ρ: resistividad del material (Ω⋅m)

L: longitud (m)

S: sección (m2)

4ESTABILIDAD:

Capacidad del material para no sufrir variaciones permanentes en elvalor 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

( )%100⋅∆

=RRDeriva

6

4POTENCIA DISIPADA:

P I VVR

I R= ⋅ = = ⋅2

2 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 especificadapor el fabricante

• 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

Dis

ipac

ión

máx

ima

(W)

Temperatura (ºC)

Pn

CURVA DE DESWATAJE(DERATING)

7

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.

PRTT TA ⋅+=

4TENSIÓN MÁXIMA DE TRABAJO:

P I VVR

V P R V P RMAX MAX= ⋅ = ⇒ = ⋅ ⇒ = ⋅2

TENSIÓN MÁXIMADE TRABAJO

PMAX ⇒ = ⋅V P RMAX MAX

Rigidez dieléctrica => Tensión máxima que soporta el aislante

TENSIÓN MÁXIMA => Límite más restrictivo

Ejemplo: R=10KΩ, PMAX=1W => VMAX=100VSi VRD=150V => VMAX_TR=100VSi VRD=50V => VMAX_TR=50V

8

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.

FUENTES

Externas (Interferencias electromagnéticas)

Internas (movimiento aleatorio e-) ruido térmico

( )( ) ( )Indice ruido

V VV V

dBruido

señal_ log= ⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟20

µ

0 dB => 1 µV/V

El ruido es importante cuando las señales son débiles

I(t)

t

RI

V+ _

V(t)

t

V deseado

t

V no deseado

t

9

4RESPUESTA EN FRECUENCIA:

Comportamiento del resistor en función de la frecuencia de trabajo,cuando se le aplican señales variables con el tiempo

R L

CZ = (R+L) // C

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

Z R Z Z ZR Z ZR Z ZL C

L C

L C= + ⇒ =

+ ⋅+ +

( ) / /( )

Z j L j X

Zj C

j X

L L

C C

= ⋅ ⋅ = ⋅

=⋅ ⋅

= − ⋅

ω

ω1 ω π= ⋅2 f

( )Z

R j XR X

X

R X XX

LL

C

L C

C

=+ −

+⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

+ −

2 2

2 2

2

10

R

|Z| ideal

f

R

|Z| real

ff. resonancia(XL = XC)

ωω

ωπ

⋅ =⋅

⇒ =⋅

⇒ =⋅ ⋅

LC L C

fL C

1 1 12

Bajas frecuenciasMayor influencia de L

Altas frecuenciasMayor influencia de C

4TOLERANCIA

Tanto por ciento alrededor del cual se encuentra con toda certeza elvalor real del resistor.

11

4VALORES NORMALIZADOS

Los valores de los resistores se generan por una progresión geométricaque tiene la característica de repetir sus valores en todas las décadas.

N a rn= ⋅ −1

Primer término

Razón

a

r K

=

=

1

10N

nK=−

101

K es la serie. Indica elnº de valores por década

K= 3 6 12 24 48 96 192

E3 E6 E12 E24 E192

E24 E12 E6

±5% ±10% ±20%1,0 1,0 1,01,11,2 1,21,31,5 1,5 1,51,61,8 1,82,02,2 2,2 2,22,42,7 2,73,03,3 3,3 3,33,63,9 3,94,34,7 4,7 4,75,15,6 5,66,26,8 6,8 6,87,58,2 8,29,1

SERIES

TOLERANCIAS

VALORES PORDÉCADA

(Elegidas para cubrirtoda la gama de valores)

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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

S

S

N

Nc P

VR

2

=

Si R < RC => Pmáx = PNs

Nmáx PRV ⋅=

Si R > RC => Vmáx = VNs

RVP N

máx

2

=

4IDENTIFICACIÓN DE RESISTORES

MÉTODOS

Bandas de colores

CódigoR<1000 => xR 1000<R<106 => xKR>106 => xM

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

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123456789

Primeracifra

0123456789

Segundacifra

x10-2

x10-1

x100

x101

x102

x103

x104

x105

x106

x107

x108

x109

Multiplicador

PlataOroNegroMarrónRojoNaranjaAmarilloVerdeAzulVioletaGrisBlanco

10%5%

1%2%

Tolerancia

14

CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES FIJOS

RESISTORESFIJOS

NO BOBINADOS

BOBINADOS

Aglomerados o de composición

Capa de carbón

Capa metálicaÓxidos metálicosPelícula delgadaPelícula gruesa

Potencia

Precisión

RESISTORES NO BOBINADOS4AGLOMERADOS 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 mecánicaSobrecargas 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)

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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 varillametálica 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 2WBaratosTensión de ruido inferior (1 µV/V)Más inductivos (inductancias parásitas)Coeficiente temperatura más bajo (>200 ppm/ºC)

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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 estabilidadBajo nivel de ruido (centésimas de µV/V)Bajo coeficiente de temperaturaAlta tensión máximaAplicación en circuitos exigentes

(amplificadores bajo nivel de ruido)

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* 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 estabilidadTensión de ruido muy baja

18

FOTOLITOGRAFÍA

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* 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)

I

c

c

e

Rc

c e e= ⋅

⋅=ρ

ρ(Ω/)

RESISTORES BOBINADOS

4POTENCIA

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

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

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4PRECISIÓN

- Constituidos por aleaciones especiales (Cu-Ni, Cr-Ni)

- Características: Gran precisión Tolerancia 0,05 ÷ 0,25%Gran estabilidadRuido despreciableBobinados especiales para reducir efecto inductivoCoeficientes 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

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SURFACE MONTAGE DEVICE (SMD)

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA

4RESISTOR NORMAL

A B

l

wh

ρ = 300 Ω⋅cml = 3 cmw = 1 cmh = 0,1 cm

( )RLS

= ρ Ω

RLS

lw h

cmcm

cm cmK= =

⋅= ⋅

⋅= =ρ ρ 300

30 1 1

9000 9Ω Ω,

22

4RESISTOR BOBINADO

ρ = 10 Ω⋅cms = 0,03 cm2

n = 100l = 3 cm

( )RLS

= ρ Ω

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

( )RLS

n ls

e= =⋅

ρ ρ Ω

Rn l

scm

cmcm

Ke=⋅

= ⋅⋅

=ρ 10100 30 03

1002Ω,

4RESISTENCIA POR CUADRO

A Ba

a a a

A BR R R

200 Ω/ => RAB= R+R+R = 3 ⋅ 200 Ω/ = 600 Ω

A Ba

a a a

aA BR1

R2R4

R3

RAB = R1 + R2//R3 + R4

23

RÉGIMEN CONTINUO Y VARIABLE

V

VPVP

VCC

T 2T

P

T 2T

VRP2

VRCC2

Régimen continuo => E P tVR

TCC= ⋅ = ⋅2

E P tVR

tP= ⋅ = ⋅2

1

VR

TVR

t V R PTt

MAX PP n

2 2

11

12

⋅ = ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

t1 t1

EV

RT P TMAX

MAXn= ⋅ = ⋅

2

=>

Régimen variable =>

Equilibrio =>

VRP2

t2 t2

1

COMPONENTES PASIVOS

CLASIFICACIÓN

RESISTORES

CONDENSADORES


Fijos

Variables

Termistores

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

RT

A B

RAC RBC

C

2

VE

A

B

C

RL VS

POTENCIÓMETRO

V VR R

R R RS EL BC

AC L BC=

+||

||

Divisor de tensión

VE

A BC

RL IL

REOSTATO

Divisor de corriente

ACL

EL RR

VI+

=

CARACTERÍSTICAS GENERALES4RESISTENCIA TOTAL

Resistencia medida entre los terminales fijos del resistor.

4RESISTENCIA MÍNIMA ABSOLUTAMínimo 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.

RT

A B

CRMIN_AC RMIN_BC

3

4RESISTENCIA TERMINALResistencia medida entre el cursor y uno de los terminales fijos cuandoel cursor se encuentra en la posición extrema correspondiente al terminal.

A B

CRTERM_A

Normalmente coincide con la Resistencia mínima absoluta pero nonecesariamente

A B

C

RTERM_A

RMIN_A

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 cursorde 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

4

TIPOS DERUIDOS

Ruido de resoluciónDebido al desplazamiento no continuo del cursorsobre el elemento resistivo (resistores bobinados)

Ruido de vibraciónDebido a pequeños saltos que tiene el cursor sobrela superficie resistiva cuando se mueve a velocidadexcesiva

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)

Res. desplazamientoMovimiento max. que se puede realizaren una cierta dirección sin originar ningunavariación en la salida

Res. tensiónMax. variación en la tensión de salida obtenidacon el movimiento del cursor

Tipos de resolución

Bobinados

R TN

. .(%) = ⋅1

100

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

5

Tensiónde salida

Recorrido

Resoluciónde tensión

Resolución dedesplazamiento

4CONFORMIDAD:Máxima diferencia con la ley de variación en todo el rango

R

Recorrido

Función teórica (ideal)

Función real

Conformidad

4LINEALIDAD:Conformidad cuando la ley de variación (función teórica) que define el resistor es una línea recta (ley de variación lineal)

4LEY DE VARIACIÓN:Lineal /logarítmica /exponencial

6

4RECORRIDO DEL CONTACTO:

• Recorrido mecánico totalGiro 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.

A B

C

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

7

CLASIFICACIÓN DE LOS RESISTORES VARIABLES

RESISTORESVARIABLES

BOBINADOS

NO BOBINADOS

Pequeña disipación

Elevada disipación

Precisión

Capa de carbón

Capa metálica

DE AJUSTE


4DE PEQUEÑA DISIPACIÓN

- Hilo de aleación: Ni-Cu (constantan) -> pequeños valores óhmicosNi-Cr -> valores óhmicos más elevados

- Resistencias: 50 Ω hasta 50 K - Tolerancia: ±10%, ±5%- Potencias 1/2 - 8 W - Tensiones máximas 5V - 500 V.

8

4DE ELEVADA DISIPACIÓN

- Hilo de aleación Ni-Cr- Resistencias: 1Ω - 10K - Tolerancia: ±10%, ±5%- Potencias: 25W - 1KW - Tensiones máximas: 10V - 10KV

4DE PRECISIÓN

- Resistencias: 5Ω - 100 K - Tolerancia: ±5%, ±1%- Potencias: Algunos vatios - Resolución: muy pequeña

9

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

10

RESISTORES AJUSTABLES

PISTA CERMET

- Tecnología de capa gruesa: pasta de polvo de vidrio mezclado conmetal (Ag, Au) y depositada mediante serigrafía sobre un substratocerámico 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

CLASIFICACIÓN

RESISTORES

CONDENSADORES


Fijos

Variables

Termistores

TRANSFORMADORES

11

TERMISTORES

4DEFINICIÓN: Resistores no lineales de estado sólido constituidospor cristales de óxido metálico que se utilizan como sensores detemperatura.

Resistores cuya principal característica es que su resistencia varíanotablemente con la temperatura

CLASIFICACIÓN

NTC (Coeficiente de temperatura negativo)

PTC (Coeficiente de temperatura positivo)

PTCR

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)

R

T

NTC

12

PTCNTC

2

11

0

1)( 0

TdTdR

R

eRtR TT

βα

β

−==

⋅=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅ ( )

βα

β

==

⋅= −⋅

dTdR

R

eRtR TT

1)( 0

0

- 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)

4APLICACIONES:

1

COMPONENTES PASIVOS

CLASIFICACIÓN

RESISTORES

CONDENSADORES


Fijos

Variables

Termistores

TRANSFORMADORES

CONDENSADORES

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

A B

Terminales

DieléctricoPlacasconductoras

2

4DIELÉCTRICOTodos los dieléctricos son aislantes pero no al revés.

Un dieléctrico es un material no conductor (aislante) que es posiblepolarizar => formación de dipolos eléctricos.

4DIPOLO ELÉCTRICOFormado por el desplazamiento de unas cargas respecto de otras dentro de los átomos.

+_

+_

+_

+_

Sin aplicar E

Centro de gravedad de lascargas + y - coinciden

Aplicando E

+_

+_

+_

+_

E

Dipolos

4CAPACIDADPropiedad física que presentan los condensadores de almacenar cargaeléctrica cuando se aplica una tensión entre los conductores.

( )CQV

F= dondeC en FaradiosQ en CulombiosV en Voltios

La unidad de capacidad es el Faradio, pero no se usa por ser demasiadoelevada. En general las unidades que se usan habitualmente son:

picofaradio (pF) = 10-12 Fnanofaradio (nF) = 10-9 Fmicrofaradio (µF) = 10-6 F

dtdVCI ⋅=

3

4CONDENSADOR PLANOConstituido por placas conductoras planas de superficie S separadasuna distancia d.

A B

d

S

( )CSd

Sd

Fr

r

= = ⋅

= ⋅

ε ε ε

ε ε ε

0

0

S: Sección de las placas conductorasd: Distancia entre placasε: Permitividad del dieléctricoεr: Permitividad relativa del dieléctricoε0: Permitividad del vacío

ε0 = 8,854⋅10-14 F/cm εr = 1 ÷ 12.000 (cerámicas de titanato de bario)

CARACTERÍSTICAS

4SIMBOLOGÍA

Zj C

jCC =

⋅ ⋅= −

⋅1 1ω ω

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

4RESISTENCIA DE AISLAMIENTOValor resistivo que caracteriza al dieléctrico.

Normalmente Ri > 104 MΩ. RVIi

C

F=

4

4CORRIENTE DE FUGASCorriente que pasa a través de la resistencia de aislamiento. IF < 1nA

Supone la existencia de pérdidas. Idealmente no disipa potencia

4PERDIDASPotencia disipada por el condensador. Factor de pérdidas => D = tg δ

Idealmente

V

I π/2

δ = 0

I

+ _V

Realmente

V

I

π/2 - δδ

I

+ _V

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

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

Q

t

0,36⋅ Q

τ

τ = R⋅C

5

4RIGIDEZ DIELÉCTRICAPosibilidad de un dieléctrico de soportar una tensión continua sin quellegue a producirse en él la ruptura

4ABSORCIÓN DIELÉCTRICAPropiedad de un condensador para mantener carga entre sus placasuna vez que se cortocircuita. Es debida a los dipolos del dieléctricoque necesitan un tiempo para cancelarse.

ABS dieVV

r

i. = ⋅100 (en un tiempo tC de cortocircuito)

CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICO

CONDENSADORES

NO POLARIZADOS

VARIABLES

Papel

Plástico

Mica

Cerámicos

MicaAireCerámicos

POLARIZADOS

Impregnado

Metalizado

Electrolíticos de aluminio

Electrolíticos de tantalio

Control

Ajuste (trimmers)

6

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 elevadaAplicaciones 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.

7

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

Compensación

Acoplo

4DE MICA- Mica: silicato doble de Aluminio y Potasio.

- Se apilan y superponen alternativamente una lámina de micay otra de metal. Se controla el valor de la capacidad por elnúmero de capas.

- Cn => (2 pF ÷ 220 nF)

- Vn => (100 V ÷ 5.000 V)

- Gran estabilidad

- Pequeña tolerancia

- Aplicaciones: Alta frecuencia (pequeña absorción dieléctrica)

Mica

Metal

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

8

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 frecuencialas 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 dealuminia (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

9

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 alimentaciónControl velocidad de motores

- Corriente de fugas elevadas dado que la resistividad del dieléctrico es baja.

10

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

Placa 1Placa 2

( )CAd

N= ⋅ −ε 1A

11

CONDENSADORES AJUSTABLES

- Su capacidad se ajusta con un tornillo

- También se les llama TRIMMERS

- CMAX => (5pF ÷ 60 pF)

- Dieléctrico: mica, aire, cerámico

CIRCUITO EQUIVALENTE4 CIRCUITO EQUIVALENTE SERIE

Rs Cstg Rs Csδ ω= ⋅ ⋅

Cp

4 CIRCUITO EQUIVALENTE PARALELORp

tgRp Cp

δω

=⋅ ⋅

1

12

Cp

Rs CsD tg Rs Cs= = ⋅ ⋅δ ω

Rp

D tgRp Cp

= =⋅ ⋅

δω

1

CpCs

D

RpRs D

D

=+

=⋅ +

11

2

2

2

( ) D Cp Cs< ⇒ ≈0 1,

RpRsD

Rp Rs≈ ⇒ >>2

4 CIRCUITO EQUIVALENTE

Rs

C

RpL

13

CONDENSADORES EN RÉGIMEN CONTINUO

V t V V V eC final inicial final

t

( ) ( )= + − ⋅−τ

ECUACIÓN DE CARGA/DESCARGA

τ = ⋅R CCONSTANTE DE TIEMPO DE CARGA/DESCARGA

Vi

R

C

+

_ VcI

ViVmax

t

t

VcVmax

14

t

VcVmax

t1

V(t1)

τ = R⋅C


t

( ) ( )= + − ⋅−τ

V t V V e V eC

tR C

tR C( ) ( ) ( )max max max= + − ⋅ = ⋅ −

−⋅

−⋅0 1

V t V e V e VC ( ) ( ) ( ) ,max max max= = ⋅ − = ⋅ − = ⋅− −τττ1 1 0 631

0,63⋅Vmax


t

( ) ( )= + − ⋅−τ

V t V e V eC

tR C

tR C( ) ( )max max= + − ⋅ = ⋅

−⋅

−⋅0 0

V t V e V e VC ( ) ,max max max= = ⋅ = ⋅ = ⋅− −τττ 1 0 36

t

VcVmax

τ = R⋅C

0,36⋅Vmax

R

C VcI

15

COMPONENTES PASIVOS

CLASIFICACIÓN

RESISTORES

CONDENSADORES


Fijos

Variables

Termistores

TRANSFORMADORES

INDUCTORES o BOBINAS

4DEFINICIÓN: Componente que presenta una inductancia L.

( )LI

n Sl

H= = ⋅⋅φ

µ2

φ: flujo magnético (weber)

I: intensidad (A)

µ: permeabilidad del núcleo (H/m)

n: número de espiras

S: sección del núcleo (m2)

l: longitud del núcleo

La unidad de inductancia es el Henrio. Unidades prácticas: nH, µH, mHdtdILV ⋅−= LjZL ⋅⋅= ω

16

COMPONENTES PASIVOS

CLASIFICACIÓN

RESISTORES

CONDENSADORES


Fijos

Variables

Termistores

TRANSFORMADORES

TRANSFORMADORES

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

Vs

_

+

_

+

Vp

17

VV

NN

II

P

S

P

S

S

P= = I

IN

NP

S

P

S

= V VNNP S

P

S==>

VI

ZV N

NI

NN

VI

NN

P

PP

SP

S

S

P

S

S

S

P

S= =

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

=⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

2

Z ZNNP S

P

S=

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

2

TEMA 2

COMPONENTES PASIVOS

(Guía de clases)



CONTENIDO

RESISTORES

Resistores fijos

Introducción

Características generales

Clasificación

No bobinados

Bobinados

Resistores en régimen variable

Tipos de resistores fijos

Resistores variables

Introducción


Clasificación

Bobinados

No bobinados

Termistores

Definición

Clasificación

Tipos de resistores variables

CONDENSADORES

Introducción


Clasificación

Condensadores en régimen continuo

INDUCTORES

Introducción

TRANSFORMADORES

Introducción

BIBLIOGRAFÍA

Componentes pasivos. Guía de clases pg. 1

ANOTACIONES

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 VI

= ( ) óhmiosΩ

GR

=1 ( ) siemens ó mhos-1Ω

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

Clasificación de los materialesConductores: Plata, cobre, aluminio, platinoSemiconductores: Silicio, germanioAislantes: 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

ρ ρ α= ⋅ + ⋅0 1( )∆ ΩT ( .m) αρ

∂ρ∂

= ⋅ −1

0

1

T( )grado

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

R

V

I


ANOTACIONES

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

β =−⋅

R RR V

2 11 ∆

(voltio-1) R R V2 1 1= ⋅ +( )β∆

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

R LS

LS

= ⋅

⎧

⎨⎪

⎩⎪

ρρ

donde : resistividad del material ( .m) : Longitud (m) : Sección (m2

ΩΩ

)

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 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. 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

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:

Índice de ruido = 20 Tensión de ruido ( V)

Tensión de señal (V) (dB)⋅

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟log

µ

Dis

ipac

ión

máx

ima

(W)

Tª (ºC)


ANOTACIONES

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

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

CódigoR < 1000 : xR (óhmios)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 Explicado en la asignatura de Laboratorio de Dispositivos Electrónicos I 2 Explicado en la asignatura de Laboratorio de Dispositivos Electrónicos I

R L

C


ANOTACIONES

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

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

R LS

= ⋅ρ Ω

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 lw h

cm cmcm cm

K= ⋅⋅

= ⋅ ⋅⋅

= =ρ 300 30 1 1

9000 9Ω Ω,

l

h w

A B


ANOTACIONES

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

espiras (n) y la sección del hilo (s), la fórmula nos queda: R LS

n ls

e= ⋅ = ⋅⋅

ρ ρ Ω , donde

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 cm espiras cmcm

K= ⋅⋅

= =10 100 30 03

100 000 1002Ω Ω,

.

Resistencia por cuadro

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 que presenta un cuadro de dicho material. El tamaño del cuadro es irrelevante, con tal de que el largo y ancho del mismo sean 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 cuadros cuadro= ⋅ =3 200 600Ω Ω/ 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:

RAB = R1 + R2//R3 + R4 donde R1, R2 y R3 se calcularían como se ha visto anteriormente.

A B

a

a

aa

A BR

(a)

(b)

R R

A B

a

aa

aa

A BR1R2

R3

R4

(a)

(b)


ANOTACIONES

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

Tensión

Potencia

Potencia

Energía

Energía

V P

V P

VP2

V CC2

VP2

R

R

R

V CC2

R

V CC

V CC

t1 T t1 T

t1 T t1 T

Régimen continuo :

Régimen variable :

Equilibrio :

EVR

T

EVR

t

VR

TVR

t

CC

P

CC P

= ⋅

= ⋅

⋅ = ⋅

2

2

1

2 2

1

V R P TtP n= ⋅ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

1

12

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

TIPOS DE RESISTORES FIJOS

Aglomerados Capa de Carbón

Capa metálica (óxidos metálicos) Capa metálica (película delgada)


ANOTACIONES

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

V VR R

R R RS EL BC

AC L BC=

+||

||

IV

R RLE

L AB=

+

En la figura se muestra una resistencia variable actuando como divisor de corriente (a) y como divisor de tensión (b). Características Resistencia total: Resistencia medida entre los terminales fijos del resistor 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

A B

C

RT

RAC RBC

V E

V E

RL

RL

V S

IL

(a)

(b)

B

C

A

A B


ANOTACIONES

Resolución: Medida del cambio incremental que aparece a la salida al moverse el cursor. Se definen varios tipos

Resolución nominal (teórica): (resistores bobinados) R TN

. .(%) = ⋅1 100

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)

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)

Resoluciónde voltaje

Resolución dedesplazamiento

Tensiónde salida

Recorrido

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

Conformidad

Función teórica

Relaciónde salida

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

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.

Clasificación Bobinados

Pequeña disipaciónElevada disipaciónPrecisión

No bobinadosCapa de carbónCapa 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 4 Negative Temperature Coefficient 5 Positive Temperature Coefficient


ANOTACIONES

TIPOS DE RESISTORES VARIABLES Pequeña disipación Elevada disipación Precisión Capa de Carbón Ajustables


ANOTACIONES

CONDENSADORES Introducción Condensador: Componente constituido por dos conductores separados por un material dieléctrico Capacidad6: Propiedad física que se presentan los condensadores de almacenar carga eléctrica cuando se aplica una tensión entre los conductores

C QV

=⎧

⎨⎪

⎩⎪

(F) donde C en FaradiosQ en CulombiosV en Voltios

Condensador plano: Constituido por placas conductoras planas de superficie S separadas una distancia d

C Sdr= ⋅ ⋅

⎧

⎨⎪⎪

⎩⎪⎪

ε εεε

0 (F) donde

S : Sección de las placas del condensadord : Distancia entre placas

: Permitividad relativa del dieléctrico : Permitividad del vacío

r

0

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

A B

Dieléctrico

PlacasTerminales


ANOTACIONES

Clasificación

No polarizados

PapelPlásticoMicaCerámicos

Polarizados Electrolíticos de aluminioElectrolíticos de Tántalo

Variables MicaAireCerámicos

⎧

⎨⎪⎪

⎩⎪⎪

⎧⎨⎩

⎧

⎨⎪

⎩⎪

⎧

⎨

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪

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.

L

C

RS

RP

A B

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:


t

( ) ( )= + − ⋅−τ


ANOTACIONES

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

Para el estudio de la carga y descarga de un condensador en un circuito analizaremos el circuito de la figura. En él tenemos un 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.

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.

C

RVi

Vo

V máx

VCi

V i

V C

V máx

V máx

Carga exponencial

tiempo

tiempo


ANOTACIONES

Tomando como valores: Vmáx=12V, R=100K, C=10µF, obtenemos las siguientes ecuaciones:

Cuando t = 0.2 seg. ⇒ = + − =− ⋅V e VC

K12 0 12 2180 2

100 10( ) ..

µ

Cuando t = 1 seg. ⇒ = + − =−V e VC 12 0 12 7 5911( ) .

Cuando t = 10 >> seg. τ ⇒ = + − = ≈−V e V VC 12 0 12 119995 1210

1( ) . 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 mucho mayor que τ, la tensión en el condensador varía lentamente, tendiendo asintóticamente a Vfinal. En general se considera que VC=Vfinal cuando t>>τ; en el ejemplo se observa claramente que para t=10seg. >> 1seg. se tiene que VC≈12V 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⇒ = 396. V

V eC

t= − + + −2 396 2( . ) 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.

t=0.4seg.

Vmáx

Vmín

Vmáx

Vmín

V i

VC

CargaDescarga


ANOTACIONES

INDUCTORES Introducción Definición: Componente que presenta una inductancia L que viene dada por la siguiente ecuación:

LI

n Sl

= =φ

µ2

; la inductancia L se mide en henrios (H)

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.

A B

EspirasTerminales

1:mEntrada Salida

Primario SecundarioNúcleo

Relación detransformación


ANOTACIONES

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

1

TEMA 3

TEORIA DE SEMICONDUCTORES

PARTÍCULAS CARGADAS8ÁTOMO

Menor partícula de un elemento químico que posee sus propiedades

4ELECTRÓNPartícula elemental del átomo cargada negativamente

Masa: m = 9,11⋅ 10-31 KgCarga: 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 asociadaes la del electrón con signo positivo

2

ESTRUCTURA ELECTRÓNICA

+

NÚMEROS CUÁNTICOS

n (capa) = 1, 2, 3, .....

l (tipo de orbital) = 0 ... (n-1)

m (orientación) = 0, ±1, ±2, ..., ±l

s (giro) = +1/2, -1/2

0 => orbital s1=> orbital p2 => orbital d3 => orbital f

4 PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULIEn un sistema electrónico dos electrones no pueden tener los

cuatro números cuánticos iguales

4 NÚMERO ATÓMICODa 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) -> SemiconductorGe (nº atómico = 32) -> SemiconductorSn (nº atómico = 50) -> Metal

3

1s2

2s2 2p6

3s2 3p6 3d10

4s2 4p6 4d10 4f14

5s2 5p6 5d10 ................

C (nº atómico = 6) =>Si (nº atómico = 14) =>Ge (nº atómico = 32) =>Sn (nº atómico = 50) =>

1s2

1s2

1s2

1s2

2s2

2s2

2s2

2s2

2p2

2p6

2p6

2p6

3s2

3s2

3s2

3p2

3p6

3p63d10

3d104s2

4s24p2

4p6 4d10 5s25p2

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

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

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

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

4

TEORÍA DE LAS BANDAS DE ENERGÍA

4 SÓLIDOCuerpo que tiene forma y volumen constante

4 CRISTALSólido cuyas partículas están dispuestas regular y periódicamente

DE LOS ELECTRONES DE LA ÚLTIMA CAPA DEPENDEN LASPROPIEDADES QUÍMICAS Y ÓPTICAS DE LOS MATERIALES

CRISTAL DE N ÁTOMOS DE ELEMENTO GRUPO IVA

Espaciointeratómicod3d2d1

Niveles de energía del átomo no afectados

subcapa p2N e-

6N estados

subcapa s2N e-

2N estados

Banda conducción4N estados0 electrones

Bandavalencia4N estados4N electrones

EG

Banda prohibida

5

AISLANTES, SEMICONDUCTORES Y METALES

EG ≈ 6eV

Banda deconducción

Banda devalencia

Banda prohibida

AISLANTE

≈ 1eV

Banda deconducción

Banda devalencia

SEMICONDUCTOR

Electroneslibres

Huecos

METAL

Banda devalencia

Banda deconducción

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 ºKGermanio => EG = 0,785 eV a 0 ºK

* A 0 ºK los semiconductores son aislantes

* Conducción en semiconductoresPor energía térmica (intrínsecos)

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 eVEG (Ge) = 0,72 eV

6

MOVILIDADModelo de cargas de un metal

4 Región que contiene una red periódica tridimensional de iones positivos pesados fuertemente enlazados, rodeados de una nubede gas electrónico

+ + + + +

+ + + + +

+ + + + +

4 Al aplicar un campo eléctrico => a = F/m = q ⋅ E/mHasta que se llega a un equilibrio con la energía perdida en lascolisiones, alcanzando una velocidad media constante:

vmedia = µ ⋅ E µ => movilidad electrones [m2/V ⋅ s]

4 Recorrido libre medio: Distancia media entre colisiones

tiempo

Velocidad

Velocidadmedia (v)

4 CORRIENTE: Flujo de cargas

7

DENSIDAD DE CORRIENTE

[ ]INT

qN q v

LA=

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ ⋅ =

⋅ ⋅

A N

LNº de e- que atraviesan sección A por unidad de tiempo = N/T

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

[ ]JIA

N q vA L

Am= =

⋅ ⋅⋅ 2

nN

A L=

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

ρ = ⋅n q => densidad de carga [C/m3]

JN q vA L

n q v n q E E=⋅ ⋅⋅

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅µ σ

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

=> Ley de OhmJ E= ⋅σ

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

[ ]V Ivolumen

E L J Avolumen

E J E W m⋅

=⋅ ⋅ ⋅

= ⋅ = ⋅σ 2 3/

8

SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS

+4

+4

+4

+4 +4

Enlace Covalente

Electrones deValencia

+4

+4

+4

+4 +4

Electrón libre

ENLACE COVALENTE ROTOESTRUCTURA CRISTALINA DEL Ge/Si

Hueco

EG

B. C.

B.V

Temperaturaambiente (300 ºK)

EG (Ge) = 0,72 eV

EG (Si) = 1,1 eV

4 HUECOEnlace covalente roto

* A 0 ºK los semiconductores intrínsecos son aislantes

* A temperatura ambiente (300 ºK) existen electrones libres y huecosresultantes del aporte de energía térmica

4MECANISMO DE DESPLAZAMIENTO DE UN HUECO

9

4 CONCENTRACIONES DE ELECTRONES Y HUECOSEn un semiconductor intrínseco la concentración de electroneslibres (n) es igual a la de huecos (p), e igual a su vez a la concentraciónintrínseca (ni).

n = p = ni

4 RECOMBINACIÓNDesaparición de pares de electrón-hueco

SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS4 SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO

Semiconductor contaminado con átomos de otro material

4 SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO TIPO NSemiconductor contaminado con impurezas donadoras (elementosquímicos pentavalentes como por ejemplo el Sb, P, As, del grupoVA de la tabla periódica)

+4

+5

+4

+4 +4

Electrónlibre

EG

B. C.

B.VElectrónlibre

0,01 eV

10

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

+4

+3

+4

+4 +4 EG

B. C.

B.V

0,01 eV

4 LEY DE ACCIÓN DE MASASA una temperatura T de equilibrio térmico se cumple que:

n ⋅ p = ni2

ni => concentración intrínseca. Aumenta con la temperatura

n A T ei

EK T

G2

03

0

= ⋅ ⋅−

⋅

EG0: ancho de la banda prohibida a 0 ºK

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

A0: una constante independiente de T

11

LAS IMPUREZAS AUMENTAN LA CONDUCTIVIDAD

Semiconductor tipo nElectrones portadores mayoritarios => nn

Huecos portadores minoritarios => pn

Semiconductor tipo pHuecos portadores mayoritarios => pp

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 n N p N

n N n p n pnn

nN

A D D

n D n n i ni

n

i

D

= ⇒ = + ≈

≈ ⋅ = ⇒ = ≈

0

22 2

n >> p

12

SEMICONDUCTOR TIPO P

N p N n N

p N n p n nnp

nN

D A A

p A p p i pi

p

i

A

= ⇒ = + ≈

≈ ⋅ = ⇒ = ≈

0

22 2

p >> n

Si NA = ND

n = p => n2 = p2 =ni2 => n = p = ni

CONDUCTIVIDAD

4METAL (unipolar)

σ µσ µ

= ⋅ ⋅= ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅

n qJ E n q E

4SEMICONDUCTOR (bipolar)

( )( )

σ µ µ µ µ

σ µ µ

= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ + ⋅

= ⋅ = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅

n q p q q n p

J E q n p E

n p n p

n p

13

EFECTO HALL

x

y

z

I

B

F


1

2VH

+

_

EH

FH

( )r r rF q v B F q v B= ⋅ × ⇒ = ⋅ ⋅

r rF q E F q EH H H H= ⋅ ⇒ = ⋅

En equilibrio => F F q v B q E E v BV E d V d v B

H H H

H H H

= ⇒ ⋅ ⋅ = ⋅ ⇒ = ⋅= ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅

d

w

x

y

z

I

B

F

SEMICONDUCTOR TIPO P

1

2VH

_

+

EH

FH

( )r r rF q v B F q v B= ⋅ × ⇒ = ⋅ ⋅

r rF q E F q EH H H H= ⋅ ⇒ = ⋅

En equilibrio => F F q v B q E E v BV E d V d v B

H H H

H H H

= ⇒ ⋅ ⋅ = ⋅ ⇒ = ⋅= ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅

d

w

14

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 d v B vVd B

J vJv

I d Bw d V

I Bw V

HH

H H

= ⋅ ⋅ ⇒ =⋅

= ⋅ ⇒ = =⋅ ⋅⋅ ⋅

=⋅⋅

ρ ρ

* Medida de la movilidad y conductividad =>

Coeficiente de HallRH =1/ρ

σ µ ρ µ= ⋅ ⋅ = ⋅n q

* Medida del campo magnético => B wVIH= ⋅ ⋅ρ

* Multiplicador de efecto Hall => Vw

B IH =⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ ⋅ ⋅

1ρ

MODULACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD

4 ELEVACIÓN DE LA TEMPERATURATermistores: Mezclas de Ni O, Mn2 O3, Co2 O3

σ aumenta => R disminuye => NTCSemiconductores intrínsecos:

σ (Ge) => 6% por grado de temperaturaσ (Si) => 8% por grado de temperatura

4 DOPAJESemiconductores extrínsecos

4 ILUMINACIÓNFotoconductores, fotorresistores, o LDR (Light Dependent Resistors)

15

4 ILUMINACIÓNFotoconductores, fotorresistores, o LDR (Light Dependent Resistors)

[ ]EE

mCG

= ⇒ =1 24 1 24, ,λ

λ µ

EG : Energía de la Banda Prohibida (distancia entre Banda de Valencia y Banda de Conducción)

λC: Longitud de onda crítica

[ ]mEE

seVsm

Ehc µλ 24,11014125,4103 158

=⋅⋅⋅⋅

=⋅

=

−

c ≡ velocidad de la luz ≈3⋅108 m/sh ≡ constante de Planck = 6,626⋅10-34 J⋅s = 4,14125⋅10-15 eV⋅s

[ ]EE

mCG

= ⇒ =1 24 1 24, ,λ

λ µ

λC

% de pares e--h+ creados

λ

RESPUESTA ESPECTRAL

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

16

GENERACIÓN Y RECOMBINACIÓN DE CARGAS

p(t)

t

p0

p

p = p0 + p’(0)

0t'

p p p et

p= + ⋅−

0 0' ( ) τ

Suponemos barra de Silicio tipo n con concentraciones en equilibrion0 y p0. En t’ se ilumina alcanzándose concentraciones p y n.

p - p0 = n - n0

p(t)

t

p0

p

p = p0 + p’(0)

0t'

p p p et

p= + ⋅−

0 0' ( ) τ

Silicio tipo n => ∆p/p0 >> ∆n/n0 => La generación de portadoresafecta 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

17

dpdt

gp

p= −

τEn equilibrio =>

dpdt

= 0

p p= 0

gp

p= 0

τ=>

( )dpdt

p p p p p

p p p p= − =

−= −0 0

τ τ τ τ'

p p pdpdt

dpdt

dpdt

p

p'

' ' '= − ⇒ = ⇒ = −0 τ

p t p e p t p p e

p t p p e

t t

t

p p

p

' ( ) ' ( ) ( ) ' ( )

( ) ' ( )

= ⋅ ⇒ − = ⋅ ⇒

⇒ = + ⋅

− −

−

0 0

0

0

0

τ τ

τ

DIFUSIÓN4 CORRIENTE DE DIFUSIÓN

Corriente que se crea entre dos zonas de diferente concentración.

J q DdpdxD pp

= − ⋅ ⋅ : Densidad de corriente de difusión de huecos

J q DdndxD nn

= ⋅ ⋅ : Densidad de corriente de difusión de electrones

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

x=0

p(0)

x

p(x)

JDn JDp

18

4 RELACIÓN DE EINSTEIN

D DV

T Kp

p

n

nTµ µ

= = =(º )

11600

Vk T K

qT =⋅ (º ) 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 J J q p E q Ddpdxp E D p pp p

= + = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅µ

J J J q n E q Ddndxn E D n nn n

= + = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅µ

J J Jn p= +

19

VARIACIÓN DE POTENCIAL EN UN SEMICONDUCTOR

p1

V1

p2

V2

x1 x2

BARRA IMPURIFICADA NO UNIFORMEMENTE

En circuito abierto I = 0 => Debe existir una corriente de desplazamientoigual a la de difusión y en sentido contrario =>

Creación de un campo eléctrico

JD

JE

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

J J J J q p E q Ddpdxp E D p pp p

≈ = + = ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ =µ 0

q p E q Ddpdx

ED

pdpdx

Vp

dpdx

p p

p

p

T

⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅

=⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟ ⋅ =

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ ⋅

µ

µ

EdVdx

dV E dx dV VdppT= − ⇒ = − ⋅ ⇒ = − ⋅

( )

( )

V Vdpp

V p V p p

V p p Vpp

p p e

T p

p

T pp

T

T T

VVT

21 2 1

1 21

21 2

1

2

1

2

21

= − ⋅ = − = − ⋅ − =

⋅ − = ⋅⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ ⇒ = ⋅

∫ .ln | ln ln

ln ln ln

20

J J J J q n E q Ddndxn E D n nn n

≈ = + = ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ =µ 0

V Vnn

n n eT

VVT

211

21 2

21

= − ⋅⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ ⇒ = ⋅

−ln

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

p p eVVT

1 2

21

= ⋅

n n eVVT

1 2

21

= ⋅−

=> Ecuación de BOLTZMAN para huecos

=> Ecuación de BOLTZMAN para electrones

p p eVVT

1 2

21

= ⋅ n n eVVT

1 2

21

= ⋅−

p n p e n e p nVV

VVT T

1 1 2 2 2 2

21 21

⋅ = ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅ ⋅

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ = ⋅

−

p n p n1 1 2 2⋅ = ⋅ => p ⋅ n es independiente de x

p n ni⋅ = 2 => Demostración de la LEY DE ACCIÓN DE MASAS

21

V0x1 x2

UNIÓN ABRUPTA EN CIRCUITO ABIERTOP N

NA ND

V V VppT

p

n0 21= = ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ln

p N

pnN

p A

ni

D

≈

≈2

V VN N

nTA D

i0 2= ⋅

⋅⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ln

Diferencia de potencial de contacto

TEMA 3

TEORIA DE SEMICONDUCTORES (Guía de clases)



CONTENIDO

PARTÍCULAS CARGADAS

Átomo

Electrón

Ión

Hueco



MOVILIDAD

Modelo de cargas de un metal



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



Tiempo de vida medio de un portador

DIFUSIÓN


Teoría de semiconductores. Guía de clases pg. 1

ANOTACIONES

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 +.


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.

Espaciointeratómicod3d2d1

Niveles de energía del átomo no afectados

subcapa p2N e-

6N estados

subcapa s2N e-

2N estados

Banda conducción4N estados0 electrones

Bandavalencia4N estados4N electrones

EG

Banda prohibida


ANOTACIONES


EG ≈ 6eV

Banda deconducción

Banda devalencia

Banda prohibida

AISLANTE

≈ 1eV

Banda deconducción

Banda devalencia

SEMICONDUCTOR

Electroneslibres

Huecos

METAL

Banda devalencia

Banda deconducción

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

+ + + + ++ + + + ++ + + + +

tiempo

Velocidad

Velocidadmedia (v)

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


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

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

I = (N/T) . q = (N . q . v)/L [Amperios]

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

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

A N

L


ANOTACIONES


+4

+4

+4

+4 +4

Enlace Covalente

Electrones deValencia

+4

+4

+4

+4 +4

Electrón libre

ENLACE COVALENTE ROTOESTRUCTURA CRISTALINA DEL Ge/Si

Hueco

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

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 = ni

2 / ND


ANOTACIONES

Semiconductor tipo p:

ND = 0 => p = NA + n ≈ NA

pp ≈ NA ; como np . pp = ni2 => np = ni

2 / 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

x

y

z

I

B

F


1

2VH

+

_

EH

FH

d

w

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 ρ = (B . I)/(w . VH)

• 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


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]


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)

t

p0

p

p = p0 + p’(0)

0t'

p p p et

p= + ⋅−

0 0' ( ) τ

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

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


Supongamos una barra impurificada no uniformemente

p1

V1

p2

V2

x1 x2

BARRA IMPURIFICADA NO UNIFORMEMENTE

JD

JE


ANOTACIONES

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:

V0x1 x2

UNIÓN ABRUPTA EN CIRCUITO ABIERTOP N

NA ND

V0 = V12 = VT . ln (pp/pn)

pp ≈ NA y pn ≈ ni2/ND

V0 = VT . ln (NA . ND/ni2) : Diferencia de potencial de contacto

1

TEMA 4

DIODOS Y APLICACIONES

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTOZona de transicióno de carga espacial

+_ ++ +

++ +

+

+

+

_________

__

_

__

__

_

__

__

_

__

__

_

__

+++++

+++++

+++++

+++++

Tipo p Tipo n

Concentración

Carga espacial ρ

Campo eléctrico E

Potencial electrostático V

pp0

np0

nn0

pn0

+_

V0

2

UNIÓN P-N POLARIZADA EN INVERSA

+_ ++ +

++ +

+

+

+

_________

__

_

__

__

_

__

__

_

__

__

_

__

+++++

+++++

+++++

+++++

Tipo p Tipo n

Concentración

Carga espacial ρ

Campo eléctrico E


pp0

np0

nn0

pn0

V0

VI+_

I0

+_

V0 + VI

VI

UNIÓN P-N POLARIZADA EN DIRECTA

+_ ++ +

++ +

+

+

+

_________

__

_

__

__

_

__

__

_

__

__

_

__

+++++

+++++

+++++

+++++

Tipo p Tipo n

Concentración

Carga espacial ρ

Campo eléctrico E


pp0

np0

nn0

pn0

V0

VD+ _

I

+_

V0 - VD

VD

3

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

P N- V0 +

V’0 +_ V’’0

+ _V0 - V’0 - V’’0 = 0

I = 0

Grandes tensiones directa => necesidad de limitar la corriente

ÁNODO CÁTODO

A K

P N

DIODO

4

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

I I eVVT= −

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟⋅

0 1η

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

η: ConstanteGe: η=1Si: η=1 -> I grandes

η=2 -> I pequeñas

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

5

I I eVVT= −

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟⋅

0 1η

I (mA)

V (volt)Vγ0,4 (Ge)0,8 (Si)

Vγ => Tensión umbral0,2 V (Ge)0,6 V (Si)

(µA) -> Ge(nA) -> Si

I0

VZ

Tensión de ruptura

La corriente inversa I0 aumenta con la temperatura aproximadamenteun 7 % por ºC.

La corriente inversa I0 se duplica aproximadamente por cada 10 ºCde aumento de temperatura.

T IT I

I T IT T

1 01

00 01

1021⇒

⇒⎫⎬⎭

= ⋅−

( )

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

Para mantener constante I frente a aumentos de temperatura:dVdT

mVC≈ −2 5, º

I I eVVT= −

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟⋅

0 1η

6

RESISTENCIA ESTÁTICA Y DINÁMICA DE UN DIODO

4RESISTENCIA ESTÁTICA (R)

IVR = => Parámetro muy variable y poco útil

I

V

pendiente = 1/R

4RESISTENCIA DINÁMICA (r)

dIdVr = I

V

pendiente = 1/r

I I eVVT= −

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟⋅

0 1η

TTT

VV

VI

VII

VeI

dVdI

rg

T

⋅≈

⋅+

=⋅⋅

===⇒⋅

ηηη

η001

IK

IVr T =⋅

≈η K es constante a temperatura constante

7

Para modelos de pequeña señal se puede suponer r constante

I

V

p = 1/r = 1/Rf

VP sen wt

R

VD

V

Vp << V => ∆VD pequeño

p = 1/Rr Vγ

Rf ≡ R ForwardRr ≡ R Reverse

MODELOS DEL DIODO4DIODO IDEAL

Vγ = 0V ≥ Vγ => Rf = 0V <Vγ => Rr = ∞

I

V

V

A

+_

K

IA

K

A

KDirecta Inversa

8

MODELOS DEL DIODO4DIODO REAL

I

V V

A+

_K

I

Rf Rr

D1 D2

Vγ

1/Rf

1/RrVγ

D1 y D2 son idealesV ≥ Vγ => V = Vγ + I⋅RfV < Vγ => V = Vγ + I⋅Rr

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 aumentacon la tensión inversa, lo cual equivale a un efecto de capacidad:

IT dV

dQC = donde CT es la capacidad de transición

9

p n

VI

Densidad de carga x0 Wn-Wp

ND

-NA

NA >> ND

Intensidad de campoE xWn-Wp 0

W

Wp << Wn ≈ W

PotencialV

x0

Vj

AWNqAWNq nDpA ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅

nDpA WNWN ⋅=⋅

εερ DNq

dxdE ⋅

==

KxNqE D +⋅⋅

=ε

( )

WNqK

WxE

D ⋅⋅

−=

⇒==

ε

0

( )dxdVWxNqE D −=−⋅

⋅=

ε

WA

dVdQC

IT ε==

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

jj

D

T VCte

VNq

AWAC =

⋅⋅

⋅==

εεε

2

Si Vj aumenta entonces CT disminuye (rango de pF)Aplicaciones varicaps: Filtros variables

sintonizadores LC radiofrecuencia (VHF, UHF)

10

CAPACIDAD DE DIFUSIÓNEn 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

xx=0npo

pno

P N

ConcentraciónτQI =

rdVdI

dVdQCD

ττ=

⋅==

rrCCC np

DnDpDττ

+=+=

exceso de carga deportadores minoritarios

tiempo de vida medio de los portadores

resistenciadinámicade la unión

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 alpasar de conducción directa a inversa que al revés

11

+_VD

Vi

+

_RL

Vi

VF

-VR

t

t

t

t

t1

pn - pnoen la unión

t2

I

I

L

FF R

VI ≈

L

RR R

VI −≈−

I0

t3

VD

-VR

ts

tt

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

tsrr ttt +=

Tiempo almacenamiento

Tiempo transición

DIODOS DE AVALANCHA O ZENERSSon diodos con suficiente capacidad de disipación para trabajar en lazona de conducción inversa.

Se utilizan como estabilizadores de tensión

ID

VD

-VZ

IZ

IZmin

IZmax

R

RLV

IZ

+

_

VZ

RL ↑ => IZ ↑

RL ↓ => IZ ↓

I

IL

Si => VZ ≈ constante

V ↑ => IZ ↑

V ↓ => IZ ↓Si => VZ ≈ constante

12

MODELOS DEL ZENER4ZENER IDEAL

Vγ = 0V ≥ Vγ => Rf = 0-VZ < V <Vγ => Rr = ∞V ≤ -VZ => Rz = 0

I

V

V

A

+

_

K

IA

K

A

KDirecta Inversa

-VZVZ

A

+

_

K

IZ

Regulación

4ZENER REAL

I

V V

A+

_

K

I

Rf Rr

D1 D2

Vγ

1/Rf

1/RrVγ

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

1/Rz

-VZ

Rz

D3

VZ

13

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

RLV

+

_

VREF < 2V.

IL

14

4Pequeño coeficiente de temperatura

R

RLV

+

_

VREF .

IL

- 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

RLV

+

_

VREF .

IL

- 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

15

FOTODIODOS SEMICONDUCTORES

V

I

I = I0 + IS

VA

ID RL

L

ADD

ADD

LDAD

RVIV

VVI

RIVV

=⇒=

=⇒=

⋅−=

0

0

-> recta de carga

ID (Inversa)

VD(Inversa)

Sombra

Iluminaciónconstante

Iluminación

VA

L

A

RV

VD

+

_

La respuesta es la misma que las células fotoconductoras:

λC


λ

16

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

V

REQUIPO

ELECTRÓNICO

V

R

EQUIPOELECTRÓNICO

1

CIRCUITO BÁSICO CONCEPTO DE RECTA DE CARGA

_+ VD

Vo

+

_

RL

ID

Vi

+

_

Recta de carga: VD = Vi - ID · RL

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

ID

VD

IQ

VQ

Q

Vi

Vi/RL

Si Vi = Vm senα ; α = ω ⋅ t ; ω = 2πf

y utilizando el modelo aproximado del diodo

I

V

A

K

Rf

Vγ1/Rf

1/RrVγ

V ≥ Vγ V < Vγ

A

K

Rr

Vγ

2

Para Vi ≥ Vγ :

RLI

Vi

RfVγ

Vγ

α2ππ

π/2φ π - φ

fL

m

RRVV

I+

−⋅= γαsen

0sen0=−⋅⇒=→=

γφφα

VVI

m

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

mVVγφ arcsen -> ángulo de inicio de conducción

Vi

I

Para Vi < Vγ :

RLI

Vi

Rr

Rr >> => I ≈ 0 (orden µA o nA)

Vγ

CIRCUITOS RECORTADORES4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada

que es más negativa que VR + Vγ

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

Vi

Vo

t

tVi

VoRR

Rp

f

f

+=

1≈+

=RR

Rpr

r

VR+Vγ

VR+Vγ

3

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

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

Vi

Vo

t

tVi

Vo

RRR

pf

f

+=

1≈+

=RR

Rpr

r

VR-Vγ

VR-Vγ

4 Circuitos recortadores

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

VR

Vo

+

_

RVi

+

_

D

Vo

t

VRDIODOSIDEALES

4

4 Circuitos recortadores

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

VR

Vo

+

_

RVi

+

_

D

VR

DIODOSIDEALES

Vo

t

4 Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador)

VR1

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D1

Vi

Vo

t

tVi

Vo

VR1 VR2

p = 1

VR1

VR2

D1 OND2 OFF

D1 OFFD2 ON

D1 OFFD2 OFF

VR2 > VR1

D2

DIODOS IDEALES

5

4 Circuito recortador simétrico

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D1

Vi

Vo

t

tVi

Vo

-VR VR

-VR

VR

VR

D2

DIODOS IDEALES

4 Circuito recortador a 2 niveles con zeners

Vo

+

_

R

Vi

+

_

Z1

Vi

Vo

t

tVi

Vo

VZ1 + Vγ2

Z2

DIODOS NO IDEALES (Rf = Rz = 0; Rr = ∞; Vγ )

VZ1 + Vγ2- (VZ2 + Vγ1)

- (VZ2 + Vγ1)

6

CIRCUITOS FIJADORES O LIMITADORES (CLAMPERS)

Cambian el nivel de continua de la señal de entrada

VR

Vo

+

_

RVi

+

_D

C

Vm - VR+ _

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

Vm

t

Vi

Vo

VR

VR - 2Vm

VR - Vm

0sen =→⋅=dcimi VtVV ω

Vo es senoidal con valor medio no nulo

mRo VVVdc

−=( )

( ) Rm

Rmicio

VtVVVVVVV

+−=−−=−=

1senω

CIRCUITOS RECTIFICADORESCircuito que convierte una onda senoidal de entrada (bipolar) en una señal unipolar con componente media no nula

4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

_+ VD

RL

IVi

+

_

Entradac.a.

Vm

α = ωt

Vi

0π 2π

Im

α = ωt

I

0π 2π

Idc

7

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

100Re%arg

arg ⋅−

=ac

acvacío

dc

dcdc

VVV

g

fdcm

dc

dcfdcLdcfdcm

Lf

mmdc

RIVV

VRIRIRIVRR

VII

−=

⇒+=+=⇒+

==

π

πππ1

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

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

fdcm

dc RIVV −=π

* Teorema de Thevenin:Dos terminales cualesquiera de una red lineal pueden reemplazarse porun generador de fuerza electromotriz igual a la tensión en circuito abiertoentre los terminales, en serie con la impedancia de salida vista desdeestos puntos.

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

Vdc

+

_

Rf

πmV

RL

Idc

8

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (2 DIODOS)

D1

RL

I1

Vi

+

_Entradac.a.

Vm

α = ωt

Vi

0π 2π

Im

α = ωt

I1

0π 2π

Vi

+

_

D2I2

I

Im

α = ωt

I2

0π 2π

Im

α = ωt

I

0π 2π

Idc

fdcm

dc

dcfdcLdcfdcm

Lf

mmdc

RIVV

VRIRIRIVRR

VII

−=

⇒+=+=⇒+

==

π

πππ

2

2122

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

Vdc

+

_

Rf

πmV2

RLIdc

9

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS)

D1

RL

I

Vi+ _

C.A.

Vm

α = ωt

Vi

0π 2π

Im

α = ωt

I1

0π 2π

D3

D2

D4

I1

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS)

D1

RL

I

Vi+ _

C.A.

Vm

α = ωt

Vi

0π 2π

Im

α = ωt

I1

0π 2π

Im

α = ωt

I2

0π 2π

Im

α = ωt

I

0π 2π

Idc

D3

D2

D4

I2

10

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 = VmEn rectificador onda completa con 2 diodos -> VP = 2Vm

CIRCUITOS DOBLADORES DE TENSIÓN

Vo ≈ 2Vm

+

_

Vi

+

_ D1

C1

Vm

+_

D2

C2

* 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

11

D1

RL

Vi+ _

C.A.C2

C1

D2

+

+

_

_

Vm

Vm

Vo = 2Vm

* 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

Vi = Vm*sen α

D (ideal)

RL VoC

A partir de una señal rectificada es posible obtener una tensión continua

3π2ππ

Sin CCon C

Vo

Vm

Suponiendo RL = ∞

Onda rectificadaSeñal de salida con filtroVm

Vo

π 3π2π

Con RL < ∞

12

4APROXIMACIONES AL RIZADO (Rectificador onda completa)Rizado alto

Exp. Senoidal

Rizado medio

Sen.Exp.

Rizado bajo

Lineal

13

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

tdescarga→ próximo a T/2

VdcVr

Vo

t

Vm

* Rizado bajo => aproximación lineal

Vm

T/2

VrVdc

2r

mdcVVV −=

2TIQ dc=Carga perdida ≡

CfIVVVV

CfI

CTI

CQV

dcm

rmdc

dcdcr

⋅⋅−=−=

⇒⋅⋅

=⋅⋅

==

42

22

14

El rizado se puede definir como:

dc

rms

VVr =

322341

21

0

2

2

3

0

2

⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+⋅⋅

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅−⋅= ∫

rr

rrrms

VV

dVVV

π

π

πα

παα

π

ααππ

Vrms: Valor eficaz de la componente alterna(root mean square)

Vdc: Componente continua

Vr/2

-Vr/2 0 π α

Voac

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

Ldc

dc

dc

r

dc

rms

RCfVCfI

VV

VVr

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅==

341

3432

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

4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

LRCfr

⋅⋅⋅⋅=

321

15

DETECTOR DE PICOS O DEMULADOR DE AM

El circuito rectificador de media onda con un filtro condensador se puedeutilizar para detectar los valores de pico de las ondas de entrada

Vi = Vm*sen α

D (ideal)

RL VoC

Se tiene que cumplir que el periodo de la portadora tiene que ser muchomenor que la constante de descarga del condensador, y esta muchomenor que el periodo de la señal moduladora:

Tportadora << RC << Tmoduladora

FUENTE DE ALIMENTACIÓN ESTABILIZADA

TEMA 4

DIODOS Y APLICACIONES (Guía de Clases)



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

Diodos y aplicaciones. Guía de clases pg. 1

ANOTACIONES

UNIÓN P-N EN CIRCUITO ABIERTO

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

Unión

Zona de transicióno de carga espacial

Ion aceptor

Hueco

Ion donador

Electrón

Tipo p Tipo n


ANOTACIONES

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).

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

Tipo p Tipo n

VI

I0

+_


ANOTACIONES

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.

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

Tipo p Tipo n

VD

I

+ _


ANOTACIONES

En cortocircuito el potencial de contacto se compensa con los potenciales en los contactos óhmicos de los

terminales => I=0.

P NV0’

V0

V0”+ +

+

_ _

_

V0 - V0’ - V0” = 0

I = 0

Grandes tensiones directas -> necesidad de limitar la corriente

Símbolo del diodo:

P N

ÁNODO CÁTODO


ANOTACIONES

CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE

Ecuación característica del diodo: I I eVVT= −∗

0 1( )η 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)

V (volt)Vγ0,4 (Ge)0,8 (Si)

Vγ => Tensión umbral0,2 V (Ge)0,6 V (Si)

(µA) -> Ge(nA) -> Si

I0

VZ

Tensión de ruptura

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 T I T T0 01

102 1( ) ( )/= ∗ −

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

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 eVVT= −∗

0 1( )η

gr

dIdV

I eV

I IV

IV

VV

T T T

T

= = =∗

=+∗

≈∗

∗1 0 0η

η η η

rVI

KI

T≈∗

=η

K es constante a temperatura constante.

Para modelos de pequeña señal se puede suponer r constante


ANOTACIONES

MODELOS DEL DIODO

a) Diodo ideal

A

K

A

K

A

K

+

_V

I

Directa InversaI

V

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

b) Diodo real

A

K

+

_

V

II

V

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

1/Rf

1/RrVγ

D1

Rf

D2

Rr

Vγ

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


ANOTACIONES

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:

CdQdVT

I= 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

Si NA >> ND => Wp << Wn ≈ W

dEdx

q NE

q Nx KD D= ⇒ = +

. .ε ε

E (x=W) = 0 => Kq N

WD= −.ε

=> ( )Eq N

x WD= −.ε

( )− = −dVdx

q Nx WD.

ε => V

q N xWx KD= − −

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ +

.'

ε

2

2

V(x=0) = 0 => K’ = 0 => ( )Vq N

x WxD= − −.2

22

ε

x=W -> Vj = V0 + VI = q N WD. . 2

2ε => W

q NV

Dj=

2ε.

W aumenta con la VI aplicada

Wq N

V WdWdV q N

dWdV q N WD

jj D j D

2 22

2= ⇒ = ⇒ =

ε ε ε. . . .

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

CdQdV

q N AdWdV

AWT

ID

j= = =. . . ε

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

válido para unión gradual.

p n

VI

Densidad de carga x0 Wn-Wp

ND

-NA

NA >> ND

Intensidad de campoE xWn-Wp 0

W

Wp << Wn ≈ W

PotencialV

x0

Vj


ANOTACIONES

Diodos de capacidad variable (Varicaps: Variable capacitors):

CAW

A

q NV

cteVT

Dj

j

= = =εεε.

..

2 => 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:

IQ

=τ

≡ Modelo de control de la carga de un diodo

CdQdV

dIdV rD = = =τ τ.

τ: tiempo de vida medio de los portadores

r: resistencia dinámica de la unión

C C Cr rD Dp Dnp n= + = +

τ τ

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

xx=0npo

pno

P N

Concentración


ANOTACIONES

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.

+_VD

Vi

+

_RL

Vi

VF

-VR

t

t

t

t

t1

pn - pnoen la unión

t2

I

I

L

FF R

VI ≈

L

RR R

VI −≈−

I0

t3

VD

-VR

ts

tt

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

tsrr ttt +=

Tiempo almacenamiento

Tiempo transición


ANOTACIONES

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.

ID

VD

-VZ

IZ

IZmin

IZmax

R

RLV

IZ

+

_

VZ

RL ↑ => IZ ↑

RL ↓ => IZ ↓

I

IL

Si => VZ ≈ constante

V ↑ => IZ ↑

V ↓ => IZ ↓Si => VZ ≈ constante


ANOTACIONES

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

DIODOS DE REFERENCIA DE TENSIÓN

a) Tensiones de referencia inferiores a 2 V.

V

R

RL

+

-

Vz < 2 v.

b) Pequeño coeficiente de temperatura

V

R

RL

+

-

Vz

Zener (multiplicación por avalancha): coeficiente de temperatura positivo

Diodo (en directa): coeficiente de temperatura negativo

c) Tensiones de referencia altas

V

R

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

FOTODIODOS SEMICONDUCTORES

V

RL

+

-VA

I

I = I0 + IS

ID

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:

λC


λ


ANOTACIONES

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:

VR

V

R


ANOTACIONES

CIRCUITO BÁSICO. CONCEPTO DE RECTA DE CARGA

RLVi Vo

+

_

+

_

v+ _

i

recta de carga: v = Vi – i RL

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

ID

VD

IQ

VQ

Q

Vi

Vi/RL

Si Vi = Vm sen α ; α = ω t ; ω = 2 π f

Y utilizando el modelo lineal aproximado del diodo:

A

K

I

V

1/Rf

1/RrVγ

Vγ

Rf

V > Vγ

A

K

Rr

V < Vγ


ANOTACIONES

Vγ

α2ππ

π/2φ π - φ

Vi

I

Para Vi ≥ Vγ :

RLI

Vi

RfVγ

Para Vi < Vγ :

RLI

Vi

Rr

Rr >> => I ≈ 0 (orden µA o nA)

Vγ

iV sen V

R Rm

L f=

−

+

α γ

para α = φ -> Vm sen φ - Vγ = 0

φ = arcsen (Vγ/Vm) -> ángulo de inicio de c onducción


ANOTACIONES

CIRCUITOS RECORTADORES

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

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

Vi

Vo

t

tVi

VoRR

Rp

f

f

+=

1≈+

=RR

Rpr

r

VR+Vγ

VR+Vγ


ANOTACIONES

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

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

Vi

Vo

t

tVi

VoRR

Rp

f

f

+=

1≈+

=RR

Rpr

r

VR-Vγ

VR-Vγ


ANOTACIONES

Otros circuitos recortadores

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

VR

Vo

+

_

RVi

+

_

D

Vo

t

VRDIODOSIDEALES

VR

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D

VR

Vo

+

_

RVi

+

_

D

VR

DIODOSIDEALES

Vo

t


ANOTACIONES

Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador)

VR1

Vo

+

_

R

Vi

+

_

D1

Vi

Vo

t

tVi

Vo

VR1 VR2

p = 1

VR1

VR2

D1 OND2 OFF

D1 OFFD2 ON

D1 OFFD2 OFF

VR2 > VR1

D2


ANOTACIONES

CIRCUITOS FIJADORES O LIMITADORES

Cambian el nivel de continua de la señal de entrada.

VR

Vo

+

_

RVi

+

_D

C

Vm - VR+ _

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

Vm

t

Vi

Vo

VR

VR - 2Vm

VR - Vm

0sen =→⋅=dcimi VtVV ω

Vo es senoidal con valor medio no nulo

mRo VVVdc

−=( )

( ) Rm

Rmicio

VtVVVVVVV

+−=−−=−=

1senω

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.

RViD

Vo

C

+

+

_

_

t

V

-2V

Vi

RV DVo

C

+

_

t

-3V

Vo

Primer semiperíodo

+ _

V

R2V DVo

C

+

_

Segundo semiperíodo

+ _

V


ANOTACIONES

CIRCUITOS RECTIFICADORES

Rectificador: Circuito que convierte una onda senoidal de entrada en una señal unipolar con componente

media no nula.

Rectificador de media onda

_+ VD

RL

IVi

+

_

Entradac.a.

Vm

α = ωt

Vi

0π 2π

Im

α = ωt

I

0 π 2π

Idc


ANOTACIONES

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

carga.

% . arg

arg

regV V

Vdcvacio dcc a

dcc a

=−

100

II V

R RV

I R I R I R V VV

I Rdcm m

f L

mdc f dc L dc f dc dc

mdc f= =

+⇒ = + = + ⇒ = −

π π π π1

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

Vm/π

Rf

RL

Idc

+

_

Vdc

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

Rectificador de onda completa

D1

RL

I1

Vi

+

_Entradac.a.

Vm

α = ωt

Vi

0π 2π

Im

α = ωt

I1

0 π 2π

Vi

+

_

D2I2

I

Im

α = ωt

I2

0 π 2π

Im

α = ωt

I

0π 2π

Idc

Rectificador en puente

D1

RL

I

Vi+ _

C.A.D3

D2

D4


ANOTACIONES

DOBLADOR DE TENSIÓN

2Vm

C1

+

_

+_

Vm C2


ANOTACIONES

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.

Vi = Vm*sen α

D (ideal)

RL Vo

C

En la siguiente figura se puede ver la salida obtenida en el

circuito anterior, si se supone que la carga tenga un valor

infinito (RL = ∞). Como se aprecia, la tensión a la salida queda

fijada al valor continuo Vm, debido a que el condensador se

carga a dicho valor y, al no tener camino para su descarga,

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

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

una tensión de salida variable entre unos márgenes superpuesta a

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.

3π2ππ

Sin CCon C

Vo

Vm

(I) (II)Vm

Vo

π 3π2π


ANOTACIONES

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

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.

Sen.Exp.

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:

tdescarga → próximo a T/2

VDCVr

Vo

t

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

T/2

Vr


ANOTACIONES

A partir de esta señal, deducimos que la tensión de continua a la salida viene dada como: V V Vdc m r= − / 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: IT

dc2

,

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

VQC

I TC

IfC

V VV

VIfC

rcd cd

dc mr

mdc

= = =

⇒ = − = −

2 2

2 4

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:

rVV

VV

rms

dc

rms

dc= →

⎧⎨⎩

::

Valor eficaz de la componente alterna (root mean square) Componente continua

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

VV V

d VV

rmsr r

rr

= −⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

= + − =∫⎡

⎣

⎢⎢⎢⎢⎢

⎤

⎦

⎥⎥⎥⎥⎥

12

14

3

3 2

2

20

2 3

2

0π πα α

πα α

π

απ

ππ

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

⇒ rV

VIfCV fCR

r

dc

dc

dc L= = =

2 3 4 31

4 3

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


ANOTACIONES

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.

Vi = Vm*sen α

D (ideal)

RL Vo

C

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

1

TEMA 5

EL TRANSISTOR BIPOLAR

ESTRUCTURA BÁSICA

Partimos de una unión P-N polarizada en inversa:

P N

V

RL

Inyecciónelectrones

IO

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

2

4 INYECCIÓN DE ELECTRONES

- Con cañón electrónico- Con otra unión polarizada directamente

P N

VCB

RL

VBE

N

RB

Emisor Base Colector

e-

Emisor: emite portadoresColector: recoge (colecciona) portadores

Transistor Bipolar de Unión: BJT (Bipolar Junction Transistor)

ANÁLISIS CUALITATIVOSe puede:

- Inyectar electrones en zona P => Transistor NPN- Inyectar huecos en zona N => Transistor PNP

N P N

E B C

+

_ _

+

_ +IE IC

IB

VCE

VEB VCB

E C

B

P N P

E B C

+

_ _

+

_ +IE IC

IB

VCE

VEB VCB

E C

B

IE + IB + IC = 0 VCE + VEB - VCB = 0

3

4CARACTERÍSTICAS

- Base estrecha y poco dopada para que la mayoría de portadoresprocedentes 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 decontacto:

2lni

DATO n

NNVV ⋅⋅=

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

JE JCP N P

E B C

nPo nPo

pno

JE JCP N P

E B C

VO

4

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

unión de colector (JC) polarizada en inversa

( ) TVV

nn epp ⋅⋅= η0

0

JE JCP N P

E B C

nPo

nPopno

JEJC

P N P

E B C

VO

VCC

RC

VEE

RB

nP

pnnP

|VEB||VCB|

Ley de la unión:

COMPONENTES DE LA CORRIENTEP P

VCC

RL

VEE

N

RB

CE

B

IE

IB

ICIpE

InE

IpC1

IpE - IpC1 IpC0 InC0

IC0

pEnEpEE IIII ≈+=Ya que E mucho más impurificado que B

( ) 001 nCpCpCpEnEB IIIIII ++−−−=Corriente de recombinación en la base

EECpCCC IIIIII ⋅−≈⋅−=−= αα010

E

C

E

pC

II

II

≈= 1α

5

GANANCIA DE CORRIENTE α CON GRANDES SEÑALES

00

−−

−=−=E

CC

E

C

III

cortedesdeIincrementocortedesdeIincrementoα

JE en circuito abierto

0,9 < α < 0,995

Depende de IE, VCB y Temperatura

ECUACIÓN GENERALIZADA

EECC IIII ⋅−≈⋅−= αα0 Sólo es válida en la región activa

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

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= ⋅ 10

TVV

diodo eII η

CJEC III +⋅−= α

00 CII −=

CBVV =⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=⇒ ⋅ 10

T

CB

C

VV

CJ eII η

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+⋅−=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−⋅−= ⋅⋅ T

CB

T

CBV

V

CEV

V

CEC eIIeIII ηη αα 11 00

6

4Ecuación similar a la del fotodiodo:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+⋅−= ⋅ T

CBV

V

CEC eIII ηα 10Ecuación generalizada del transistor

SVV

IeII T +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= ⋅η10

V

II = I0 + IS

Aquí los portadores minoritariosson creados por la luz

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

EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR

VCC

RL

VEE

VI

+

_

IE IC

VL

+

_

En zona activa: EC II ⋅−≈ α EC II ∆⋅−=∆ α

ELCLL IRIRV ∆⋅⋅=∆⋅−=∆ α EeI IrV ∆⋅=∆resistencia dinámica de JE

e

L

Ee

EL

I

L

rR

IrIR

VVA ⋅

=∆⋅∆⋅⋅

=∆∆

=αα

Ganancia

7

e

L

rRA ⋅

=α

4Ejemplo

751

340

=⇒≈

Ω=Ω=

AKRr

Si L

e

α

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

VCC

RL

VEE

VI

+

_

IE IC

VO

+

_IB

+++

_

__

VCE

VCBVEB

TRT. pnp en región activa

IE positivaIB, IC negativasVEB positivaVCB negativa

8

4CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA: VEB=φ1(IE, VCB)

VEB (V)

IE (mA)

0,2

0,4

0,6

10 20 30 40 50

JC en circuito abierto

VCB = 0 VVCB = -10 VVCB = -20 V

TRT. p-n-p de Germanio

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

Efecto Early

P N P

E B Cpn

WB

W’B

Pequeña polarización inversagran polarización inversa

Efecto Early: Variación del perfil de concentración de portadoresminoritarios en la base con VCB

Anchura efectiva de la base:

W’B = WB - W

ancho real base

ancho zonacarga espacial

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

9

4CARACTERÍSTICAS DE SALIDA: IC=φ2(VCB, IE)

IC (mA)

VCB (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

IE = 40 mA

IE = 30 mA

IE = 20 mA

IE = 10 mA

TRT. p-n-p

Recta de carga:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+⋅−= ⋅ T

CBV

V

CEC eIII ηα 10

-20

L

CC

RV

−

CCV−

Recta de carga

CCLCCB VRIV −⋅−=

L

CB

L

CCC R

VR

VI −−= Pendiente:LR

1−

Región activaJE polarizada en directaJC polarizada en inversa Primer cuadrante de la gráfica

IC (mA)

VCB (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

-20

RegiónActiva

EV

V

CEC IeIII T

CB

⋅−≈⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+⋅−= ⋅

−

αα η||

0 1

IC prácticamente independiente de VCB -> ligera pendiente (≈0,5%) por el efecto Early: menor recombinación enla base => α aumenta e IB disminuye

IE = 0 mA

10

Región de saturaciónJE polarizada en directaJC polarizada en directa Segundo cuadrante de la gráfica

IC (mA)

VCB (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

-20

RegiónActiva

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= ⋅ 10

T

CBV

V

eII η

La saturación se produce cuando IE aumenta demasiado para unadeterminada RL -> IC aumenta exponencialmente con la tensión VCBde acuerdo con la característica del diodo:

RegiónSaturación

IE = 0 mA

Región de corteJE polarizada en inversaJC polarizada en inversa Prácticamente eje de abscisas

IC (mA)

VCB (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

-20

RegiónActiva

RegiónSaturación

IE = 0 mA

Región Corte

IE ≤ 0IC ≈ IC0

11

CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN

VCC

RL

IE

IC

IB

++

+_

_

_

VCE

VCB

VBE

4CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA: VBE=f1(IB, VCE)

VBE (V)

IB (mA)

-0,1

-0,2

-0,3

-1 -2 -3 -4 -5

VCE = 0 V

VCE = -0,1VVCE = -0,2 V

TRT. p-n-p de Germanio

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

-0,4

-0,5

-0,6VCE = -0,3 VVCE = -1 V

12

4CARACTERÍSTICAS DE SALIDA: IC=f2(VCE, IB)

IC (mA)

VCE (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

IB = -0,35 mA-0,3 mA

-0,15 mA

-0,1 mA

TRT. p-n-p

Recta de carga:

-20L

CC

RV

−

CCV−

Recta de carga

0=+⋅+ CELCCC VRIV

L

CE

L

CCC R

VR

VI −−= Pendiente:LR

1−

-50

-0,25 mA

-0,2 mA

-0,05 mAIB = 0 mA

Hipérbola demáximadisipación:PC = VCE⋅IC < PCmax

Región activa JE polarizada en directa; JC polarizada en inversa

( )BCCECC IIIIII +⋅+=⋅−= αα 00

IC (mA)

VCE (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

-20

-50

IB = 0 mA

RegiónActiva

Si |VCE| aumentacon IB constante => IC aumenta por el efecto Early

( ) BCBCBC

C IIIIIII ⋅+⋅+=⋅+−

=−⋅

+−

= βββαα

αα 0

00 1111

ααβ−

=1

13

( ) BBCBC

C IIIIII ⋅≈⋅+⋅+=⋅+−

= ββββα 00 1

1

ααβ−

=1

Termino despreciable, ya que IC0tiene un valor muy pequeño (del orden de µA o nA)

Por lo tanto se puede decir que en zona activa: BC II ⋅≈ β

Parámetro de gran dispersión

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

Región de corte JE polarizada en inversa; JC polarizada en inversa

00 CBCE IIII =−=⇒=

IC (mA)

VCE (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

-20

-50

IB = 0 mA

RegiónActiva

Región de Corte

Realmente IC es algo superior a IC0 debido a las corrientes de fugas superficiales: átomos superficiales => enlaces rotos => huecos

14

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)

VCE (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

-20

-50

IB = 0 mA

RegiónActiva

Región de Corte

RegiónSaturación

IC (mA)

VCE (V)

-10

-30

-40

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

-20IB = -0,05 mA

-0,1 mA-0,15 mA

-0,2 mA

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: CELCCC VRIV −⋅−=

L

CC

L

CE

L

CCC R

VR

VR

VI −≈−−=

Csat

CEsatCEsat I

VR =

Recta de carga

L

CC

RV

−

15

4RESISTENCIA DE DISPERSIÓN DE BASE (rbb)

C

EB

Sección base mucho menor que secciones de emisor y colector. Dopadode base menor que dopado de emisor y colector. => resistencia óhmica de la base mucho mayor que la resistencia óhmicadel 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.

Construcción planar(difusión) de transistores

4GANANCIA DE CORRIENTE CONTINUA (β o hFE)

* β de continuaRelación directa de transferencia en continua

En zona activa

( ) BBCBC

C IIIIII ⋅≈⋅+⋅+=⋅+−

= ββββα 00 1

1

ααβ−

=≡=⇒1FE

B

C hII

16

En saturación

L

CCCsat R

VI ≈

Conociendo β en saturación se puede calcular IBsat

L

CCCsatBsat R

VII⋅

≈=ββ

Corriente de base mínima para saturar al transistor

En saturación =>βCsat

BsatBIII =>

El parámetro α depende de IE, además de T y VCB => β también depende de IE => β también depende de IC

β

-IC (mA)

100

150

20 40 60 80 100

50

β alta

β media

β baja

Curva de β para tres muestras de transistor de Germanio(valor bajo de VCE)

β parámetro de gran dispersión0,9 < α < 0,995

9 < β < 199

17

4VALORES TÍPICOS DE TENSIONES EN LOS TRANSISTORES

VCEsat VBEsat VBEact VBEumbral VCEcorte

-0,2 V -0,8 V -0,7 V -0,5 V 0 V

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

Si

Ge

Transistor pnp

Transistor npn => mismos valores pero con signos contrarios

4CURVAS DE CORRIENTE DE COLECTOR EN FUNCIÓN DELA TENSIÓN BASE-EMISOR

IC (valores negativos)

VBE (V)0,2 0,1 -0,1 -0,2 -0,3

Corte Umbral Activa Saturación

IC=IC0

base en cortocircuitoIC=ICES base en circuito abierto

IC=ICE0

( )α−

===1

0 00

CBCCE

IIII

TRT de Ge pnp

18

CONFIGURACIÓN EN COLECTOR COMÚN(SEGUIDOR DE EMISOR)

VCC

RL

++

+_

_

_

VCE

VCB

VBE +

_VO

Mismas gráficas que en Emisor Común

MÁXIMA TENSIÓN ALCANZABLE

IC (mA)

VCE (V)

-10

-30

-40

-2 -4 -6 -8 -10

IB = -0,35 mA-0,3 mA

-0,15 mA

-0,1 mA-20

-50

-0,25 mA

-0,2 mA

-0,05 mAIB = 0 mA

Hipérbola demáximadisipación:PC = VCE⋅IC < PCmax

4POTENCIA MÁXIMA

19

4RUPTURA POR AVALANCHA

IC

VCEBVCE0 BVCB0

BVCB0 -> máxima tensión C-B con Emisor en circuito abiertoBVCE0 -> máxima tensión C-E con Base en circuito abierto

102;100 <<= nBVBV nCBCE β

4RUPTURA POR PERFORACIÓN

Debido al efecto Early la ampliación de la zona de carga espacialal aumentar la polarización inversa de la unión de colector conVCB, 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 másrestrictivo, es decir, la tensión que sea más baja en cada transistor.

TEMA 5

EL TRANSISTOR BIPOLAR (Guía de Clases)



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

El transistor bipolar. Guía de clases pg. 1

ANOTACIONES

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. 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.

colector

emisor

base

Transistor tipo NPN

C

E

B

Transistor tipo PNP

Figura 1. Símbolos

I C

I E

I C

I E

I BI B

Figura 2. Corrientes

V

V

V

V

V

V

BE

CE

CB

EB

EC

BC

B

C

E E

C

B

Figura 3. Tensiones


ANOTACIONES

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. El transistor se fabrica sobre un substrato de silicio, en el 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. 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

Emisor (tipo N)

Base (tipo P)Colector (tipo N)

Substrato de Silicio

Figura 4. Estructura de un TRT bipolar

BaseEmisorColector

n+

n

p

Figura 5. Estructura real de un TRT


ANOTACIONES

EMISOR BASE COLECTOR

P+ P

(N)

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).

Contactos metálicosTerminales

Emisor Base Colector

Figura 7. TRT + terminales


ANOTACIONES

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 aplica la señal de control gracias a la que controlamos la potencia. Con pequeñas variaciones de corriente a través del 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 variación de corriente en variaciones de tensión según sea necesario.

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 emisor-base. En la figura 9 se puede ver lo que sucede. Se dispone de dos diodos, uno polarizado en directa (diodo A) y otro en inversa (diodo B). Mientras que la corriente por A es elevada (IA), la corriente por B es muy pequeña (IB). Si se unen ambos diodos, y se consigue que la zona de unión (lo que llamaremos base del transistor) sea muy estrecha, entonces toda esa corriente que circulaba por A (IA), va a 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.

Alimentación

Alimentación

Pequeña señalde entrada

Gran señal de salida

Figura 8. Ejemplo de funcionamiento

IIbase

IB B

AIA

Figura 9. Efecto transistor


ANOTACIONES

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:

Colector(tipo P)

Base(tipo N)

Emisor(tipo P)

ICIE

IB

ICn

ICp

IBrIEn

IEp

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)

Colector(tipo P)

Emisor(tipo P) N

ColectorBase

Emisor

Figura 10. Polarización


ANOTACIONES

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

I I I IE B C+ + = 0 ( )

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 I IE E En p= +

I I IC C Cn p= +

I I I IB E C Bn n r= + +

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 =II

C

E β =

II

IIC

B( )

Operando podemos relacionar ambos parámetros de la siguiente forma:

βαα

= =−

=−

=−

II

II I

II I I

c

B

C

E C

C

E C E( )1 1

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

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 I I IIIC B C= + +β β( ) ( )1 0 En esta ecuación se ha denominado IC0 a la corriente inversa de saturación de la unión colector-base, 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 colector-base en inversa.


ANOTACIONES

En general, y a efectos de cálculo, se considera que se verifica lo siguiente:

V VI I

BE

C B

=

= ⋅γ

β

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:

V V

V VBE BE

CE CE

sat

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 IC B= ⋅β

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

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

W’BWB 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 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.

Base

WB Figura 13. Perforación de base


ANOTACIONES

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 V ICE 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

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

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.

VCE (v)

(mA)

1020

30

4050

6070

IB (µA)IC

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 desaturación

Región decorte

Región activa

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

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 demáxima disipación

Corte

Saturación

Activa

Región deRuptura oavalancha

Figura 16


ANOTACIONES

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. 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 = 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 polarizar al transistor en las tres regiones de funcionamiento es el 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.

VCC

R

Figura 17

RB

VCC

RC

Figura 18


ANOTACIONES

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 tal y como aparece en la figura 19.

1 Véase el cuaderno de Estabilidad en el punto de trabajo

RB2

RB1

VCC

RE

RC

Figura 19


ANOTACIONES

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 VBE = 0.6V β = 99 Saturación VBE = 0.8V VCE = 0.2V RC = 1K RE = 560 Ω RB1 = 47K RB2 = 56K VCC = 12V 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 caso la suposición de activa será incorrecta, elegiremos otro estado (corte o saturación), y volveremos a resolver.

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.

R

R

R

R

B1

B2

C

E

CCV

V CC

IC

V BE

VB

IE

IB1

IB2

I B


ANOTACIONES

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:

I I I IC B E B= ⋅ = + ⋅β β( )1 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:

V V I RV V I RI I I

IVR

I I

B BE E E

CC B B B

B B B

BB

B

E B

= + ⋅− = ⋅= +

=

= + ⋅

⎧

⎨

⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪

1 1

1 2

22

1( )β

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 transistor, y obteniendo la figura siguiente. En esta figura la tensión y resistencia de Thevenin se obtienen:

V VR

R RV

KK K

VTH CCB

B B=

+=

+=2

1 212

5647 56

6 5,

R R RR RR R

K KK K

KTH B BB B

B B= =

⋅+

=⋅+

=1 21 2

1 2

56 4756 47

25 6/ /

VCC

IC

IEVBE

IBRTH

VTH


ANOTACIONES

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):

V I R V I R V I R V I RTH B TH BE E E TH B TH BE B E= ⋅ + + ⋅ ⇒ = ⋅ + + + ⋅ ⋅( )β 1

IV V

R RV V

KAB

TH BE

TH E

=−

+ + ⋅=

−+ + ⋅

=( )

, ,6( )

,3β

µ1

6 5 025 6 99 1 560

72Ω

Una vez conocida la corriente de base, el resto de corriente y tensiones se obtienen inmediatamente:

I I A mAI I A mA

C B

E B

= ⋅ = ⋅ == + ⋅ = ⋅ =β µβ µ

99 72 7 161 100 72 7

,3 ,( ) ,3 ,23

Y a partir de estos valores se obtienen el resto de tensiones del circuito, es decir:

V I R mA VV V I R V V mA K V V

E E E

CE CC C C E

= ⋅ = ⋅ == − ⋅ − = − ⋅ − =

7 560 4 112 7 16 1 4 1 0

,23 ,, , ,74

Ω

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

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.

1

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

VCC

RL

IC

IB

+

+_

_

VCE

Vi

RB

RC

+

_

VOC1

C2

CIRCUITO DE POLARIZACIÓN FIJA

C1 y C2: condensadores de bloqueo

2

Recta de carga en continua: C

CECCC R

VVI −=

Recta de carga en alterna: recta con pendiente LC RR ||

1−

IC (mA)

VCE (V)2 4 6 8 10

IB= 160 µA

IB = 0

PC max

IC max 140 µA

120 µA

100 µA

80 µA

60 µA

40 µA

20 µA

VC maxVCC

C

CC

RV

Q1

Recta de carga continuaQ2

Recta de carga alterna

IC

VC

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

B

CC

B

BECCB R

VR

VVI ≈−

= -> 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

3

INCONVENIENTES DE LA POLARIZACIÓN FIJA

4 CAMBIO DE UN TRANSISTOR POR OTRO -> dispersión de β

IC (mA)

VCE (V)

IB1

VCC

C

CC

RV

Q1

IB2

IB3

IB4

4 INESTABILIDAD TÉRMICA

( ) BCC III ⋅+⋅+= ββ 01

β aumenta con la temperatura

IC0 se duplica por cada 10 ºC de aumentode la temperatura (más importante en elGe que en Si)

IC (mA)

VCE (V)

Q

IB = 0,8 mA

IB = 0,6 mA

IB = 0,4 mA

IB = 0,2 mA

T = 25 ºCVCC

C

CC

RV

IC (mA)

VCE (V)

Q

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

T = 100 ºCVCC

C

CC

RV

4

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 undivisor resistivo en la base.

VCC

IC

IB

+

_VCE

Vi

R1

RC

C

RE

IE = IC + IB

R2

IB1

IB2

ANÁLISIS CUALITITIVO

Si IC↑ => VRE↑ => VB↑ =>

=> IB1↓ IB2↑ => IB↓ => IC↓ =>

=> El circuito se autocompensa

4 ANÁLISIS CUANTITATIVO

VCC

Vi

RB

RC

C

REV

equivalenteThevenin

21

2

RRRVV CC +

=

CIRCUITO EQUIVALENTE

21

21

RRRRRB +⋅

=

( )EB

ECBEBECBBEBB RR

RIVVIRIIVRIV+

⋅−−=⇒+++⋅=

5

( )EB

ECBEBECBBEBB RR

RIVVIRIIVRIV+

⋅−−=⇒+++⋅=

( )( )( )

ββ

β

ββ

ββEB

CEBBE

CCBC RR

IRRVVIIII 1

1

10

0 ++

+++−=⇒++⋅=

( )

EB

CEBBEC

RRIRRVVI

+

++−≈

β

0

111 ≈+

⇒>>β

ββ

FACTORES DE ESTABILIDAD

( )

EB

CEBBEC

RRIRRVVI

+

++−≈

β

0

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

6

Se definen los factores de estabilidad siguientes:

00 C

C

C

C

II

IIS

∆∆

≈∂∂

=

BE

C

BE

C

VI

VIS

∆∆

≈∂∂

=´

ββ ∆∆

≈∂∂

= CC IIS´´

De tal manera que:

β∆⋅+∆⋅+∆⋅=∆ ´´´0 SVSISI BECC

4 ANÁLISIS EN EL CIRCUITO AUTOPOLARIZADO

( )

EB

CEBBEC

RRIRRVVI

+

++−≈

β

0

E

B

EB

EB

C

C

RR

RRRR

IIS +≈

+

+=

∂∂

= 10

β

VmA

RRRVIS

EE

BBE

C 11´ −≈+

−=∂∂

=

β

( ) ( )

( )mA

RRRI

RR

RRIRRRIIS

EB

EC

EB

EBCEEBC

C⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+

⋅−=

⋅+

⋅+⋅−⋅+

=∂∂

=β

βββ

βββ

β1´´ 2

2

1>>β

1>>β

7

ββ

ββ

ββ

∆⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+

⋅−+∆

+−∆

+

+=∆

EB

ECBE

EB

C

EB

EBC RR

RIVRRI

RRRRI 11

0

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

Si la temperatura aumenta =>

β aumenta

IC0 aumenta

VBE disminuye

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

PUNTO DE FUNCIONAMIENTO ESTABLE

Punto de funcionamientoestable

Técnicas de estabilización(circuitos resistivos: autopolarización)

Técnicas de compensación(empleo de elementos sensibles a la T.,como por ejemplo diodos, transistores, termistores, etc.)

8

4POLARIZACIÓN POR COMPENSACIÓN

VCC

IB2Vi

R1

RC

C IC1

IB1T2

T1TRT decompensación

121

11 R

VIIR

VVI CCBB

BECCC ≈−−

−= -> constante con la temperatura

Se utiliza en circuitos integrados -> se ahorra espacio debido a la noutilización de RE y de R2

T1 y T2 idénticos y

VBE1 = VBE2 =>

IC2 = IC1 = constante

Transistores con idéntica VBE

VCC

IB

R1

RC

ID

cteR

VR

VVI CCBECC =≈−

=11

Diodo y transistor delmismo material e idéntico coeficientede temperatura

Compensación de IC0 por diodo (transistores de Ge)

IIC

DB III −=

( ) IIIII CDC ⋅≈++⋅−⋅= ββββ 01

0

1

CD II =>>β

9

Compensación mediante NTC

VCC

IC

IB

+

_VCE

Vi

RNTC

RC

C

RE

R1 IB1

IB2


Si T↑ => IC↑

Si T↑ => RNTC↓ => IB2↑ =>

IB↓ => IC↓

B

Compensación mediante PTC

VCC

IC

IB

+

_VCE

Vi

R2

RC

C

RE

RPTC IB1

IB2


Si T↑ => IC↑

Si T↑ => RPTC↑ => IB1↓ =>

IB↓ => IC↓

B

TEMA 6

ESTABILIDAD EN EL PUNTO DE TRABAJO (Guía de Clases)



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

ANOTACIONES

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

VR

CC

C2

VR

CC

C1

Q1

Q2

IC

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 ∆V T mV

CBE ( ª ) , º= −2 5 , 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 T I TC C

T T

0 2 0 1102

2 1

( ) ( )( )

= ⋅−

VCC

RC

RB2

RB1


ANOTACIONES

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 Symbol Min Max Unit DC Current Gain β - (IC = 10 mAdc, VCE = 1.0 Vdc) 100 300 Base-Emitter Saturation Voltage VBE(sat) Vdc (IC = 10 mAdc, IB = 1.0 mAdc) 0.65 0.85 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

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:

SII

SIV

SI

SI

VIC

CV

C

BE

CV

C

CCC BE CC0

0

0= = = =∂∂

∂∂

∂∂β

∂∂β

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 ¿Qué es necesario? Datos de los que se dispone

IC cuando T varía de T1 a T2 IC(T1) ∆IC (T1 a T2)

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

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

∆ ∆ ∆ ∆ ∆II

VV

II

II I

VVC

C

BEBE

C

CC

C C

CCCC= + + +

∂∂

∂∂

∂∂β

β∂∂0

0

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) VCC = 12 V RC = 1K RB = 49K β = 49 VBE = 0,6 V (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 I

IV V

R

C B

BCC BE

B

= ⋅

=−

⎧

⎨⎪

⎩⎪

β

De forma que nos queda:

IV V

Rf V V IC

CC BE

BCC BE=

−=β β( , , ) ( )

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). Podemos calcular inmediatamente el valor de IC a la temperatura de 25ºC que resulta:

IV V

KmAC =

−=β

12 0 649

11 4,

,

RC

VCC

RB


ANOTACIONES

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 S S V IIC V BEBE= +β β ( )

Los factores de estabilidad se obtiene inmediatamente a partir de la ecuación (I) y se su definición:

SI V V

RV V

RA

SI

V VV V

R RmA

V

C CC BE

B

CC BE

B

VC

BE BE

CC BE

B BBE

β

∂∂β

∂∂β

β µ

∂∂

∂∂

ββ

= =−⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ =

−=

= =−⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ = − = −

232 7

1

,

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= ⋅ − = ⋅ − =

= ⋅ − = − ⋅ = −

( ª ) ( ) ( )

( ª ) ( ) , º º ,

T T T

V V T T T mVC C mVBE BE

2 1

2 1

5 30 25 25

2 5 5 12 5

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 C S S V mA mAV V

I mA mA mAC V BE

C

BE( º º ) , ( ) ( , )

, , ,

25 30 0 23 25 1 0 0125

5 75 0 0125 5 76

→ = + = ⋅ + − ⋅ −

= + =β β

como resultado final tenemos que IC a 30ºC resulta:

I C I C I mA mA mAC C C( º ) ( º ) , , ,30 25 11 4 5 76 17 16= + = + =∆


ANOTACIONES

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). 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.

RE


ANOTACIONES

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):

IV V

RCBE

E=

−γ, y de aquí obtenemos la variación con la temperatura como:

∂∂

∂ γ∂

∂∂I

T

VT

VT

RC

BE

E=

−

Aplicando la suposición de que ambas uniones tienen la misma variación, es decir, suponiendo ∂ γ∂

∂∂

VT

VTBE= , obtenemos que

∂∂ITC = 0, es decir, que la corriente de colector quede compensada

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

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.

1

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)

2

4 TIPOS DE TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO

* De unión: JFET (Junction Field Effect Transistor) o

FET

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

ESTRUCTURA DE LOS JFET* Barra semiconductora con contactos óhmicos 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 portadoresPuerta (G) -> elemento de controlCanal -> región situada entre las dos difusiones de puerta

* La tensión puerta fuente (VGS) polariza inversamente las uniones

3

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

GD

S

Canal N

GD

S

Canal P

4

ESQUEMA BÁSICO DE POLARIZACIÓN

IG ID

IS+

+

_ _

VGG VGS

VDSVDD

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

CANAL NVGS negativaVDS positivaID positiva

CANAL PVGS positivaVDS negativaID negativa

CURVA CARACTERÍSTICAID = f(VDS, VGS)

5

4 PARA VGS = 0:

* VDS pequeña (<VP): Canal casi completamente abierto. Resistenciapequeña y aproximadamente constante. Comportamiento lineal.=> REGIÓN ÓHMICA

* VDS cercana a VP: Canal se va cerrando por un punto y la resistenciaaumenta 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

VDS

ID

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

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

|VGS|= |Vp|

RUPTURA:VDS elevada

CORTE: |VGS| > |Vp|

6

4 REGIÓN ÓHMICA (Valores pequeños de VDS: |VDS| < | |VP| - |VGS| |)

* Resistencia óhmica:

waL

NqwaLr

nDds ⋅⋅⋅⋅

=⋅⋅

=2

12

1µσ

Canal N =>

* Valores usuales de la resistencia entre 100 Ω y 100 KΩ

rds > Rcesat (transistor bipolar)

* ID = f (VDS) -> función lineal.

* Cada VGS define un valor de resistencia distinto

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 permanececonstante) y aumenta la longitud de la zona de estrechamientomáximo => se entra en la zona de saturación

4 REGIÓN DE SATURACIÓN (|VDS| > | |VP| - |VGS| |)

7

4 REGIÓN DE SATURACIÓN (|VDS| > | |VP| - |VGS| |)La anchura mínima del canal es δ. Al aumentar la tensión entredrenador y fuente, δ permanece constante y aumenta L’ y se entraen la zona de saturación.

2

||||1 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

P

GSDSSDS V

VII

IDS : Corriente de drenador en saturación

IDSS: Corriente de drenador en saturaciónpara VGS = 0

IDS

VGSVp

CANAL NIDSS

IDSS

Vp

CANAL P

2

||||1 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

P

GSDSSDS V

VII

8

4 REGIÓN DE CORTE (|VGS| ≥ |VP|)

|VGS| ≥ |VP| => El canal desaparece => IDS ≈ 0

S D

G

G

Región de deplexión

4 REGIÓN DE RUPTURA (|VDS| ≥ BVDS)

Cuando la tensión drenador fuente es muy grande, la corriente dedrenador se eleva mucho y se llega a la destrucción del FET

9

CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE CONTRACCIÓN (VP)

pnDA WWWNN >>≈⇒>>

ε2

2

0wNqVVV D

Ij⋅⋅

=+=

Demostrado cuando se calculó la capacidad de transición del diodo

( ))(2)()( xVVNq

xbaxw oD

+⋅

=−=ε

( ))(2)()( xVVNq

xbaxw oD

+⋅

=−=ε

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

2

22 aNqVVNq

a Dpp

D εε ⋅

=⇒⋅

=

Vp es la VDS que provoca el estrangulamiento o estrechez máxima enun 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

( ) pGSGSD

GSD

VabVV

NqbaV

Nqba

22 122

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=⇒

⋅=−⇒

⋅=−

εε

10

EL TRANSISTOR MOS

MOS: Metal Oxide Semiconductor

Los transistores de efecto campo de puerta aislada de acumulacióntienen la característica de presentar una ID nula con VGS = 0, lo cuales interesante para trabajar en conmutación.

Estos transistores tienen una impedancia de entrada elevada, del ordende 1010 a 1015 Ω

MOS

de enriquecimiento o acumulación

de empobrecimiento o de deplexión

Canal P (sustrato Nimpur. P+)

Canal N (sustrato Pimpur. N+)

Canal P (sustrato Nimpur. P+)

Canal N (sustrato Pimpur. N+)

ESTRUCTURA DE UN MOSFET DE ACUMULACIÓN DE CANAL P

11

ESTRUCUTRA DE UN MOSFET DE DEPLEXIÓN DE CANAL N

MOS DE ACUMULACIÓN ID = f(VDS, VGS)

|VDS|

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

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

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

Región de corte: |VGS| < |VTH||BV|

|VGS|

Tensión de ruptura

12

4 CURVAS CARACTERÍSTICAS EN SATURACIÓNTransistores enriquecidos

ID

VGS

VTH

CANAL NID VGS

VTH

CANAL P

Transistores empobrecidos

ID

VGS

-Vp

CANAL N ID

VGSVp

CANAL P

IDSS

IDSS

( ) THGSTHGSD VVparaVVKI >−= 2

23,0VmAK = Valor típico

2

1 ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

P

GSDSSD V

VII

Deplexión Acumulación

4 SÍMBOLOS GRÁFICOSC a n a l N C a n a l P

G

D

S

E M P O B R E C ID O S OD E D E P L E X IÓ N

(D E P L E T IO N )G

D

S

G

D

SG

D

S

E N R IQ U E C ID O S OD E A C U M U L A C IÓ N

(E N H A C E M E N T )O tro t ip o d e s ím b o lo :

G

D

S

G

D

S

D E P L E X IÓ N

A C U M U L A C IÓ NG

D

S

G

D

S

E n e lec tró n ic a d ig ita l:

G

D

S

A C U M U L A C IÓ NG

D

S

13

EL MOS EN CONMUTACIÓN

G

D

SVent+

+

_ _

Vsal

RL

+VDD

VDS

ID

VGS = VTH

V’GS > VTH

V’’GS > V’GS

V’’’GS > V’’GS

VGS = VDD

A

B

+VDD≈ 0

Vent Vsal

0 +VDD

+VDD ≈0

Vent Vsal

“0” “1”

“1” “0”

En lógica digital

TEMA 7

TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO (Guía de Clases)



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS

Símbolos de los JFET

Esquema básico de polarización

Curvas características


Región óhmica

Región de contracción

Región de saturación

Región de corte

Región de ruptura

EL TRANSISTOR MOS: ESTRUCTURA Y TIPOS

CURVAS CARACTERÍSTICAS

SÍMBOLOS GRÁFICOS


INVERSORES MOS Y CMOS

Transistores de efecto campo. Guía de clases pg. 1

ANOTACIONES

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

JFET: CURVAS CARACTERÍSTICAS

Símbolos de los JFET:

G

D

S

Canal N

G

D

S

Canal P

Esquema básico de polarización:

IG ID

IS

+

+

_ _

VGG VGS

VDSVDD

Para canal P el esquema es idéntico con polaridades invertidas


ANOTACIONES

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


VDS

ID

ÓHMICA: |VDS| < ||Vp| - |VGS||

CONTRACCIÓN: |VDS| ≈ ||Vp| - |VGS||

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

|VGS|= |Vp|

RUPTURA:VDS elevada

CORTE: |VGS| > |Vp|

Región óhmica

Valores pequeños de VDS |VDS| < | |Vp| – |VGS| |

Resistencia óhmica: rq N

Lacds

D n=

12. .µ

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

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 Vj = Vo + VI = (q ND w2)/(2ε)

w(x) = a – b(x) = ( )( )2εq N

V V xD

o.+

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

( )aq N

V Vq N

aD

p pD= ⇒ =

22

2εε.

. 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

( )a bq N

V a bq N

V Vba

VD

GSD

GS GS p− = ⇒ − = ⇒ = −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

2 212

2ε ε. .


ANOTACIONES

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 IV

VDS DSS

GS

p

= −⎛

⎝

⎜⎜

⎞

⎠

⎟⎟1

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. |VDS| ≥ BVDS


ANOTACIONES

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

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

MOS de acumulación

|VDS|

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

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

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

Región de corte: |VGS| < |VTH||BV|

|VGS|

Tensión de ruptura


ANOTACIONES

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)

ID

VGS

VTH

CANAL N

ID VGSVTH

CANAL P

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

Transistores empobrecidos (depletion)

ID

VGS

-Vp

CANAL NID

VGSVp

CANAL P

ID = IDSS(1 - VGS/ Vp)2

IDSS

IDSS


ANOTACIONES

SÍMBOLOS GRÁFICOS

Canal N Canal P

G

D

S

EMPOBRECIDOS ODE DEPLEXIÓN(DEPLETION)

G

D

S

G

D

SG

D

S

ENRIQUECIDOS ODE ACUMULACIÓN

(ENHACEMENT)

Otro tipo de símbolo:

G

D

S

G

D

S

DEPLEXIÓN

ACUMULACIÓN

G

D

S

G

D

S

En electrónica digital:

G

D

S

ACUMULACIÓN

G

D

S


ANOTACIONES


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

G

D

SVent+

+

_ _

Vsal

RL

+VDD

VDS

ID

VGS = VTH

V’GS > VTH

V’’GS > V’GS

V’’’GS > V’’GS

VGS = VDD

A

B

+VDD≈ 0

Vent Vsalida -> En lógica digital -> Vent Vsalida

0 +VDD punto A 0 1

+VDD ≈ 0 punto B 1 0


ANOTACIONES

El circuito anterior es un inversor. Símbolos del inversor:

1

INVERSORES MOS Y CMOS

Vent = VGS1

+

+

_ _

Vsal = VDS1

-VDD

Q1

Q2

+

_

VL = VDS2 = VGS2

INVERSOR CON TRANSISTOR DE CARGACON PUERTA UNIDA A DRENADOR

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

VDS2 = VGS2

ID2

VGS2 = -VTH

VGS2 = -VDD

-VDD-VTH

Lugar geométricodonde VGS2 = VDS2

VDS1 = -VDD - VDS2

ID1 = ID2

VGS1 = -VTH

VGS1 = -VDD

-VDDVON

B

A

-VDD + VTH

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

Vent Vsalida -> En lógica digital -> Vent Vsalida

0 -VDD + VTH punto A 0 1

-VDD - VON punto B 1 0


ANOTACIONES

Vent = VGS1

+

+

_ _

Vsal = VDS1

-VDD

Q1

Q2

INVERSOR CON MOS DIFERENTES(ACUMULACIÓN Y DEPLEXIÓN)

Vent

+ +

_ _

Vsal

VDD

Q1 (NMOS)

INVERSOR CMOS(MOS DE SIMETRÍA COMPLEMENTARIA)

Q2 (PMOS)G2

G1

S1

D1

D2

S2

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

1

ISO-9001Registered

CARBON COMPOSITIONRESISTOR

IBT SERIES

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

DIMENSIONS (Inches and (mm)):

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)

PACKAGING:5000/reel1000/bulk

Maximum percent resistance

change from room tempera-

ture (+25°C) value

Resistance Range

under 1K

1K to 9.1K

10K to 91K

100K to 910K

1 meg to 10 meg

-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

RESISTANCE TEMPERATURE CHARACTERISTICS:

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

1/4W

√PxR or 250 volts

whichever is less

± 130°C

1Ω - 5.6 megΩ±5%, ±10%

500V

325V

10,000 meg

-.005%

-.032%

700V

±0.5%

±2%

IBT 1/2

1/2W

√PxR or 350 volts

whichever is less

± 130°C

1Ω-20 megΩ±5%, ±10%

700V

450V

10,000 meg

-.005%

-.032%

700V

±0.5%

±2%

D

0.094±0.004

(2.40±0.10)

0.142±0.008

(3.6±0.20)

A B A

C

D

WIREWOUND AND FILM TECHNOLOGIES DIVISION736 Greenway Road • Boone, North Carolina 28607-1860 • Tel: 828-264-8861 • Fax: 828-264-8866 • www.irctt.com

Tinned Leads

Molded Body

Molded Composition Elements

MERITEK

Carbon Film Resistors CF Series

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

RATING AND AVAILABILITY TYPE CF12 CF25S CF25 CF50S CF50

CF100S CF100

CF200S CF200

Power rating @ 70oC 1/8W 1/4W 1/4W 1/2W 1/2W 1W 1W 2W 2W Max working voltage 250V 250V 250V 300V 350V 400V 450V 500V 500V Max overload voltage 500V 500V 500V 500V 700V 800V 1000V 1000V 1000V Dielectric withsanding voltage 300V 400V 500V 500V 700V 800V 1000V 1000V 1000V

DIMENSIONS

BODY LEADWIRE TYPE (L) (D) (H) (d±0.03)

CF12 3.3 ±0.3 1.8 ±0.3 29±2 0.45 CF25S 3.3 ±0.3 1.8 ±0.3 29±2 0.45 CF25 6.3 ±0.5 2.3 ±0.3 28±2 0.55 CF50S 6.3 ±0.5 2.3 ±0.3 28±2 0.55 CF50 9.0 ±0.5 3.2 ±0.5 26±2 0.65 CF100S 9.0 ±0.5 3.2 ±0.5 26±2 0.65 CF100 11.5 ±1.0 4.5 ±0.5 35±2 0.78 CF200S 11.5 ±1.0 4.5 ±0.5 35±2 0.78 CF200 15.5 ±1.0 5.0 ±0.5 32±2 0.78

REQUIREMENT PERFORMANCE Operating Temp Range -55 to 155oC (derated at 70oC/see chart)

ppm/ oC 1/4W 1/2W and over 0 to -450 100K ohm 22K ohm 0 to -700 110K ohm-1M ohm 24K ohm-470K ohm

0 to -1000 1.1M ohm-2.2M ohm 510K ohm-2.2M ohm

Temperature Cpefficient (ppm/ oC)

0 to -1300 2.4M ohm-10M ohm 2.2M ohm-10M ohm uV/V 1/8W 1/4W and over 0.1 1 ohm-10K ohm 0.3 1 ohm-10K ohm 11K ohm-91K ohm 0.5 11K ohm-91K ohm 100K ohm-1M ohm

Noise(uV/V)

1.0 100K ohm 1.1M ohm-10M ohm Short Time Overload R = ±(1% + 0.05 ohm) Temperature Cycling R = ±(0.5% + 0.05 ohm) Soldering Effect R = ±(1% + 0.05 ohm) Vibration R = ±(0.5% + 0.05 ohm)

R > 100K R = ±5% Moisture Resistance R 100K R = ±(3% + 0.05 ohm)

R > 100K R = ±3% Load Life R 100K R = ±(2% + 0.05 ohm)

PART NUMBERING SYSTEMS CF 25 - 103 J TR

Meritek Series

Power Rating CODE 12 25 (S) 50 (S) 100 (S) 200 (S)

1/8W 1/4W 1/2W 1W 2W Resistance

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

Tolerance Code G J K

±2% ±5% ±10%

Tape & Reel

Note: "S" in "CFXXS-" denotes small body size

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CLVishay Dale

Document Number 30222Revision 04-Sep-02

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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

APPLICATIONSAppliance applications include food mixers, coffee makers,electric and electronic ranges, electric blankets, actuatingheaters for bi-metal switches, toasters and deep fryers.

Automotive applications include horns, voltage regulators,ignition ballast, instrument gauges, spark suppressors andwindshield wipers.

Other applications include toys, entertainment devices such astelevision, radio and amplifiers.

ORDERING INFORMATIONCL-4150MODEL

300Ω RESISTANCE

Ω

10% TOLERANCE

± %

ALEFT TERMINAL

DRIGHT TERMINAL

STANDARD ELECTRICAL SPECIFICATIONS

* 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.

MODEL* POWER RATING RESISTANCE RANGE WEIGHTP25°C Ω (Typical)

W ± 10% Standard, ± 5% Available gCL-4095 3.8 0.10 - 685 1.08CL-4100 4 0.11 - 740 1.09CL-4125 5 0.15 - 1.02k 1.16CL-4150 6 0.19 - 1.35k 1.23CL-4200 8 0.27 - 1.86k 1.37CL-4225 9 0.31 - 2.14k 1.44CL-4300 12 0.43 - 2.99k 1.65CL-6095 5.7 0.10 - 175 2.30CL-6100 6 0.10 - 190 2.35CL-6133 8 0.13 - 285 2.68CL-6167 10 0.18 - 380 2.97CL-6200 12 0.22 - 475 3.35CL-6233 14 0.27 - 570 3.68CL-6300 18 0.35 - 765 4.35

TECHNICAL SPECIFICATIONSPARAMETER UNIT CL-4000 CL-6000

Power Rating W 4 per inch 6 per inch

Temperature Coefficient ppm/°C ± 600 below 1.0Ω, ± 300 1.0Ω and above

Short Time Overload - 5 x rated power for 5 seconds

Maximum Working Voltage V (P x R)1/2

Operating Temperature Range °C - 65/+ 375

Terminal Strength lb 10 minimum

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 typehole 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).

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CLVishay Dale

Document Number 30222Revision 04-Sep-02

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DIMENSIONS

Wirewound Resistors, Commercial Power, Tab Type Terminals

PERFORMANCE

TEST CONDITIONS OF TEST TEST LIMITS (EIA RS-344)

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

0.140[3.56]

MODEL

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

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]

C 0.200 [5.08] 0.220 [5.59] E 0.200 [5.08] 0.210 [5.33]

D 0.128 [3.25] 0.128 [3.25] D 0.128 [3.25] 0.128 [3.25]

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]

C 0.200 [5.08] 0.220 [5.59] E 0.200 [5.08] 0.210 [5.33]

F 0.180 [4.57] 0.180 [4.57] F 0.180 [4.57] 0.180 [4.57]

TERMINAL HOLE OPTIONS AND DIMENSIONS in inches [millimeters]

MATERIAL SPECIFICATIONS

Element: Nickel-chrome alloy or copper-nickel alloy,depending on resistance value

Core: Woven fiberglass

Terminals: Electro tin plated steel

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

120

100

80

60

40

20

0

RA

TE

D P

OW

ER

IN %

AMBIENT TEMPERATURE IN °C25-65 -50 0 75 150 225 300 375

MODELA B C D E

± 0.020 [0.508] Typical ± 0.010 [0.254] ± 0.010 [0.254] ± 0.005 [0.127]

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

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

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

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

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

CL-6200 2.00 [50.80] 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]

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

DIMENSIONS in inches [millimeters]

0.140 [3.56]

G

F

Right TerminalLeft Terminal

D

C

A

B

E

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www.datasheetcatalog.com

Datasheets for electronics components.

http://www.datasheetcatalog.com



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Commercial DiscreteVishay Ultronix

Document Number: 69101Revision 06-Oct-00

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

STANDARD ELECTRICAL SPECIFICATIONS

* Available in hermetically sealed. See page 7.

Commercial Discrete Wirewound ResistorsAxial and Radial Models

POWER RATING@ 125°C(Watts)

0.05

0.05

0.05

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.125

0.125

0.125

0.25

0.25

0.25

0.33

0.50

0.60

0.50

0.60

1.00

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.125

0.125

0.25

0.25

0.50

1.00

MAXIMUMRESISTANCE VALUE

(Ohms)

111k

192k

199k

334k

334k

410k

435k

633k

750k

820k

820k

961k

968k

1.42 M

1.7 M

1.93 M

3.0 M

3.0 M

4.10 M

5.63 M

7.68 M

10 M

24 M

35 M

43 M

43 M

453k

821k

1.59 M

1.48 M

3.3 M

9.5 M

MODELS

123A

118A

122A

102A

102AL

101A

153A

103A

135A

105A

184A

185A*

202A

204A

203A

205A*

207A*

308A

210A*

307A

310A

505A

510A*

515A*

517A

520A*

101P

102P

203PC

203PA

305PA

505PA

RA

DIA

LA

XIA

L

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 styleand value.

Temperature Coefficient: ± 10 ppm/°C standard for 10ohm and above. Higher T. C.’s on low ohmic values. T. C.match to ± 1 ppm/°C. High T. C.’s upto + 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 weldedconstruction and compatible materials provide the mostreliable means of interconnects possible.

Butt Weld of Tab to Lead: A tab material of800 ohm alloy (the same as the resistance wire)is butt welded to the lead and molded deep intothe resistor bobbin. This design parameter assures the leastpossible D. C. transients due to thermal EMF.

Bobbin Design: The ratio of the height of the Pi wall to thewidth of the Pi and to the diameter of the bobbin mandrelare critical to the basic stability of a wirewound resistor.These parameters are optimized for each wire size, wattagesize and range of resistor values.

Encapsulation Material: Both the bobbin and the finalencapsulation material are thermosetting alkyd polyester.The resulting resistor is virtually a homogeneous mass withan identical coefficient of expansion which is unaffected bythe most violent of temperature cycling. All types areunaffected by application of solvents.

Lead Materials: The standard lead material is hot solderdipped copper (C5N). Other available materials are barenickel (N1N) and gold plated nickel (N2N).

Document Number: 69101Revision 06-Oct-00

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Commercial DiscreteVishay Ultronix

Axial Models

DIMENSIONS in inches [millimeters]

Ø LEADSDIMENSIONS ± .020 [.508]

LENGTH B

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]

C

——————————————————————————

0.150 [3.81]0.125 [3.18]0.150 [3.81]0.200 [5.08]0.200 [5.08]0.300 [7.62]

D

——————————————————————————

0.110 [2.79]0.125 [3.18]

————

AWG

24*2624242422*22222222222222202020*20*2020202020202020202222*22222020

DIAMETER

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]

DIAMETER A

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]

Flat RadialModels

Round Radial ModelsØ Leads

C

BA

D

Ø Leads

A

B

C

ORDERING INFORMATIONT

TOLERANCE

T = ± 0.01%Q = ± 0.02%A = ± 0.05%B = ± 0.1%F = ± 1.0%

PART MARKING

— ULTRONIX Logo

— Model

— Resistance value

— Resistance tolerance

— Date code

RA

DIA

LA

XIA

LCommercial Discrete Wirewound Resistors

* Different lead gauges available – Contact Factory for part number.

M O D E L

123A118A122A102A102AL101A153A103A105A135A184A185A202A204A203A205A207A308A210A307A310A505A510A515A517A520A101P102P203PC203PA305PA505PA

203AMODEL

1000RESISTANCE VALUE

B 1 1/4 [31.75]MIN.

A







DESCRIPTION 24MM ROTARY POTENTIOMETER, SINGLE UNIT

E.Z

24mm Carbon Variable ResistorSpecificationResistanceRange 1OO1 1M1 ±20%. 2 M1 over ±30%WattageRating Linear 0.25W, Non-Linear0.125WResidualResistance Betweenterminal 1 to 2. 0.1%

2 to 3 1% of over all resistanceRotationalNoise 47 mV. max or less that 1% of total resistanceInsulationResistance DC/morethat 500V/100 M1WithstandingVoltage AC/SO cycles500V oneminuteRotationAngle or Sliding Range 300°± 5°Stop Strength 8KG-CM. moreRotationTorqueor Slide Hold Strength 30 350 Gr-CM Single

50 400 Gr-CM GangedOperatingLife 15,000 timesat doubletripGangError 0 -40db±3db, 0 -60db±3dbfor volumeavailable

Switch Torque24mm 200 600gfcm

AID ELECTRONICS, INC10421 BURNHAM DR. N.W.GIG HARBOR, WA 98332253 851-8005

A/D PART NO

24N1

L

Izzi

AL

Document Number: 29050 For technical questions contact: [email protected] www.vishay.comRevision: 12-Jan-06 99

NTC Thermistors, High Temperature Sensors

2381 633 3/5/8....Vishay BCcomponents

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

APPLICATIONS

• High temperature measurement control:

– Domestic appliances

– Automotive systems

– Industrial process control

DESCRIPTION

These thermistors have a negative temperature coefficientand are mounted in a glass envelope:

2381 633 5.... (SOD80) without leads and suitable forsurface mounting2381 633 8.... (SOD27) with tinned copper-clad iron leads2381 633 3.... is the bandoiler version of 2381 633 8....series

MOUNTING

By soldering

QUICK REFERANCE DATA

PARAMETERVALUE

2381 633 5.... 2381 633 8....

Temperature range - 40 to + 200 °CResistance value at 25 °C (R25)

10 to 220 kΩ

Tolerance on R25-value ± 5 % and ± 10 %B25/85-value 3977 KTolerance on B25/85-value ± 1.3 %Deviation in resistance value due to B-tolerance

see Resistance Values at

Intermediate Temperatures table for 2381 633 5.... series



Ratio RT/R25

Rated dissipation 100 mWDissipation factor 2.5 mW/KResponse time 0.9 sThermal time constant τ 6 s

Temperature coefficient





Climatic category 40/155/56 40/200/56Mass ≈ 0.03 g ≈ 0.14 g

ELECTRICAL DATA AND ORDERING INFORMATION

Note

1. Only available in blister tape.

R25(kΩ)

B25/85-VALUE

CATALOG NUMBER 2381 633 .....

SOD27 (leaded)SOD80 (MELF)1)

5....8....tinned-copper

R25 ± 10 % R25 ± 5 % R25 ± 10 % R25 ± 5%

10 3977 K ± 1.3 % 2103 3103 2103 310320 3977 K ± 1.3 % 2203 3203 2203 320330 3977 K ± 1.3 % 2303 3303 2303 3303

100 3977 K ± 1.3 % 2104 3104 2104 3104220 3797 K ± 3.0 % 2224 3224 2224 3224

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2381 633 3/5/8....Vishay BCcomponents NTC Thermistors, High Temperature Sensors

DIMENSIONS in millimeters

Component outline for 2381 633 8.... (SOD27)

O

4.25 max25.4 min 25.4 min

0.56max

1.85 maxO

Component outline for 2381 633 5.... (SOD80)

1.7max

0.3 0.3

O

3.7max

DERATING

0 55- 40 85T (°C)

155

100

0

P(%)

amb

Derating curve for 2381 633 5.... series

0 55- 40 85 200T (°C)

100

0

P(%)

amb

Derating curve for 2381 633 8.... series

STABILITY AND R-T CHARACTERISTICS

0

0.8

0.6

0.2

103 104 105 106

0.4

ΔRR

(%)

- 0.4

0

- 0.1

- 0.3

- 0.2

ΔT(K)

ΔT (25 K)

ΔT (85 K)

ΔR85/R85

ΔR25/R25

cycles

Stability of glass encapsulated NTCs after thermal shock test


2381 633 3/5/8....NTC Thermistors, High Temperature Sensors Vishay BCcomponents

STABILITY AND R-T CHARACTERISTICS

- 50 50 150 250 350

104

10-2

102

103

1

10

10-1

T (°C)

R(Ω)

100 kΩ30 kΩ20 kΩ10 kΩ

RESISTANCE VALUES AT INTERMEDIATE TEMPERATURES FOR 2381 633 5.... SERIES

Toper(°C)

RT/R25

ΔR DUE TOB-TOLERANCE

(%)

TC(%/K)

R25

2381 633 ..... (see note 1)

5.103 5.203 5.303 5.104 5.224- 40 33.06 4.65 6.59 330.6 661.2 991.8 3306 -- 35 23.90 4.21 6.37 239.0 478.1 717.1 2390 -- 30 17.47 3.79 6.16 174.7 349.4 524.1 1747 -- 25 12.90 3.38 5.96 129.0 258.0 387.0 1290 -- 20 9.621 2.99 5.77 96.21 192.4 288.6 962.1 -- 15 7.242 2.61 5.59 72.42 144.8 217.3 724.2 -- 10 5.501 2.24 5.41 55.01 110.0 165.0 550.1 -- 5 4.214 1.89 5.24 42.14 84.28 126.4 421.4 -0 3.255 1.55 5.08 32.55 65.09 97.64 325.5 -5 2.534 1.22 4.93 25.34 50.67 76.01 253.4 -

10 1.987 0.90 4.78 19.87 39.74 59.62 198.7 -15 1.570 0.59 4.64 15.70 31.40 47.10 157.0 -20 1.249 0.29 4.51 12.49 24.98 37.46 124.9 -25 1.000 0.00 4.38 10.00 20.00 30.00 100.0 22000030 0.8059 0.28 4.25 8.059 16.12 24.18 80.59 17950035 0.6534 0.55 4.13 6.534 13.07 19.60 65.34 -40 0.5329 0.82 4.02 5.329 10.66 15.99 53.29 12130045 0.4371 1.08 3.91 4.371 8.742 13.11 43.71 -50 0.3604 1.34 3.80 3.604 7.209 10.81 36.04 8363055 0.2988 1.58 3.70 2.988 5.976 8.963 29.88 -60 0.2489 1.82 3.60 2.489 4.978 7.467 24.89 5871065 0.2084 2.06 3.51 2.084 4.168 6.251 20.84 -70 0.1753 2.29 3.42 1.753 3.505 5.258 17.53 4192075 0.1481 2.51 3.33 1.481 2.961 4.442 14.81 -80 0.1256 2.73 3.24 1.256 2.512 3.769 12.56 3041085 0.1070 2.95 3.16 1.070 2.141 3.211 10.70 -90 0.09156 3.16 3.08 0.9156 1.831 2.747 9.156 2239095 0.07862 3.36 3.01 0.7862 1.572 2.359 7.862 -

100 0.06777 3.56 2.93 0.6777 1.355 2.033 6.777 16720105 0.05863 3.76 2.86 0.5863 1.173 1.759 5.863 -110 0.05089 3.95 2.79 0.5089 1.018 1.527 5.089 12630115 0.04433 4.13 2.73 0.4433 0.8865 1.330 4.433 -120 0.03873 4.32 2.66 0.3873 0.7747 1.162 3.873 9663125 0.03395 4.50 2.60 0.3395 0.6791 1.019 3.395 -130 0.02985 4.67 2.54 0.2985 0.5971 0.8956 2.985 7478135 0.02633 4.84 2.49 0.2633 0.5265 0.7898 2.633 -140 0.02328 5.01 2.43 0.2328 0.4656 0.6984 2.328 5851145 0.02065 5.17 2.38 0.2065 0.4129 0.6194 2.065 -150 0.01836 5.33 2.32 0.1836 0.3671 0.5507 1.836 4625



RESISTANCE VALUES AT INTERMEDIATE TEMPERATURES FOR 2381 633 8.... SERIES

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 %

Toper(°C)

RT/R25

ΔR DUE TOB-TOLERANCE

(%)

TC(%/K)

R25(kΩ)

2381 633 ..... (see note 1)

8.103 8.203 8.303 8.104 8.224- 40 33.06 4.65 6.59 330.6 661.2 991.8 3306 -- 35 23.90 4.21 6.37 239.0 478.1 717.1 2390 -- 30 17.47 3.79 6.16 174.7 349.4 524.1 1747 -- 25 12.90 3.38 5.96 129.0 258.0 387.0 1290 -- 20 9.621 2.99 5.77 96.21 192.4 288.6 962.1 -- 15 7.242 2.61 5.59 72.42 144.8 217.3 724.2 -- 10 5.501 2.24 5.41 55.01 110.0 165.0 550.1 -- 5 4.214 1.89 5.24 42.14 84.28 126.4 421.4 -0 3.255 1.55 5.08 32.55 65.09 97.64 325.5 -5 2.534 1.22 4.93 25.34 50.67 76.01 253.4 -

10 1.987 0.90 4.78 19.87 39.74 59.62 198.7 -15 1.570 0.59 4.64 15.70 31.40 47.10 157.0 -20 1.249 0.29 4.51 12.49 24.98 37.46 124.9 -25 1.000 0.00 4.38 10.00 20.00 30.00 100.0 22000030 0.8059 0.28 4.25 8.059 16.12 24.18 80.59 17950035 0.6534 0.55 4.13 6.534 13.07 19.60 65.34 -40 0.5329 0.82 4.02 5.329 10.66 15.99 53.29 12130045 0.4371 1.08 3.91 4.371 8.742 13.11 43.71 -50 0.3604 1.34 3.80 3.604 7.209 10.81 36.04 8363055 0.2988 1.58 3.70 2.988 5.976 8.963 29.88 -60 0.2489 1.82 3.60 2.489 4.978 7.467 24.89 5871065 0.2084 2.06 3.51 2.084 4.168 6.251 20.84 -70 0.1753 2.29 3.42 1.753 3.505 5.258 17.53 4192075 0.1481 2.51 3.33 1.481 2.961 4.442 14.81 -80 0.1256 2.73 3.24 1.256 2.512 3.769 12.56 3041085 0.1070 2.95 3.16 1.070 2.141 3.211 10.70 -90 0.09156 3.16 3.08 0.9156 1.831 2.747 9.156 2239095 0.07862 3.36 3.01 0.7862 1.572 2.359 7.862 -

100 0.06777 3.56 2.93 0.6777 1.355 2.033 6.777 16720105 0.05863 3.76 2.86 0.5863 1.173 1.759 5.863 -110 0.05089 3.95 2.79 0.5089 1.018 1.527 5.089 12630115 0.04433 4.13 2.73 0.4433 0.8865 1.330 4.433 -120 0.03873 4.32 2.66 0.3873 0.7747 1.162 3.873 9663125 0.03395 4.50 2.60 0.3395 0.6791 1.019 3.395 -130 0.02985 4.67 2.54 0.2985 0.5971 0.8956 2.985 7478135 0.02633 4.84 2.49 0.2633 0.5265 0.7898 2.633 -140 0.02328 5.01 2.43 0.2328 0.4656 0.6984 2.328 5851145 0.02065 5.17 2.38 0.2065 0.4129 0.6194 2.065 -150 0.01836 5.33 2.32 0.1836 0.3671 0.5507 1.836 4625155 0.01636 5.49 2.27 0.1636 0.3273 0.4909 1.636 -160 0.01455 5.65 2.23 0.1455 0.2910 0.4365 1.455 3691165 0.01303 5.80 2.18 0.1303 0.2606 0.3909 1.303 -170 0.01169 5.95 2.14 0.1169 0.2339 0.3508 1.169 2973175 0.01052 6.10 2.09 0.1052 0.2104 0.3156 1.052 -180 0.00948 6.24 2.05 0.09484 0.1897 0.2845 0.9484 2415185 0.00857 6.38 2.01 0.08569 0.1714 0.2571 0.8569 -190 0.00776 6.52 1.97 0.07757 0.1551 0.2327 0.7757 1978195 0.00704 6.66 1.93 0.07037 0.1407 0.2111 0.7037 -200 0.00640 6.79 1.89 0.06396 0.1279 0.1919 0.6396 1632


2381 633 3/5/8....NTC Thermistors, High Temperature Sensors Vishay BCcomponents

PACKAGING

BLISTER TAPE AND REEL (2381 633 5....)Blister tape

K0

K

T1

D1

T

δ δ

B0B1

F

E

W1

W

P P2P0

D

Direction of unreeling

0

A5° max

0

O

E

U

leader

fixingtape

trailer

C B A

W

tReel

BLISTER TAPE AND REEL DIMENSIONS

SYMBOL PARAMETERNOMINAL

DIMENSIONSTOLERANCE UNIT

Blister tapeK overall thickness < 2.5 − mmPOCKET

A0 length 2.1 + 0.3 mmB0 width > 3.8 − mmK0 depth 2.1 + 0.3 mm



B1 outside width < 4.5 - mmP pitch 4.0 ± 0.1 mmD1 hole diameter 1.0 ± 0.1 mmFEED-HOLE

D0 diameter 1.5 ± 0.1 mmP0 pitch 4.0 ± 0.1 mmE distance 1.75 ± 0.1 mm

cumulative pitch error over 10 positions 0 ± 0.1 mmCENTRE LINE

P2 length 2.0 ± 0.05 mmF width 3.5 ± 0.1 mmFIXING TAPE

W1 width < 5.5 - mmT1 thickness < 0.1 - mmCARRIER TAPE mmW thickness 8.0 ± 0.2 mmδ bending < 0.3 - mmT thickness < 0.4 - mmReelFLANGE

A diameter 180 + 0 mmt thickness 1.5 + 0.5 mmW space between flanges 9.5 ± 0.5 mmHUB

B diameter 62.0 ± 1.5 mmC spindle hole 12.75 + 0.15/- 0 mmKEY SLIT

E width 2.0 ± 0.5 mmU depth 4.0 ± 0.5 mmO location 120 - °

SYMBOL PARAMETERNOMINAL

DIMENSIONSTOLERANCE UNIT

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.

MBC941

0.8 max

5 0.3

S

6 0.5

L2L1

53 1.5

1.2max

The components are centred so that ⎪L1 - L2⎪ = 1.2 mm max.

The cumulative space (S) measured over 10 spacings = 50 ± 2 mm.

THERMISTORS ON BANDOLIER (2381 633 3....)

Legal Disclaimer NoticeVishay

Document Number: 91000 www.vishay.comRevision: 08-Apr-05 1

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CE

RA

MIC

LE

AD

ED

CA

TAL

OG®

CERAMICCONFORMAL

COATED & MOLDEDAXIAL & RADIAL

CAPACITORS

F-3101C 12/98

CAPACITORS

GR900 and MIL-PRF-123 High-Reliability Ceramic Capacitors are available.Refer to catalog F-3054 for detailed information. KEMET also manufacturesTantalum Leaded, and Surface Mount Capacitors — Tantalum and Ceramic.Refer to catalog F-3100 — Tantalum Leaded, and F3102 — Surface Mountfor detailed information on these products.

KEMET®

MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS/AXIAL & RADIAL LEADED

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-63004

KEMET®

Multilayer ceramic capacitors are available in avariety of physical sizes and configurations, includingleaded devices and surface mounted chips. Leadedstyles include molded and conformally coated partswith axial and radial leads. However, the basiccapacitor element is similar for all styles. It is called achip and consists of formulated dielectric materialswhich have been cast into thin layers, interspersedwith metal electrodes alternately exposed on opposite

edges of the laminated structure. The entire structure isfired at high temperature to produce a monolithicblock which provides high capacitance values in asmall physical volume. After firing, conductiveterminations are applied to opposite ends of the chip tomake contact with the exposed electrodes.Termination materials and methods vary depending onthe intended use.

TEMPERATURE CHARACTERISTICSCeramic dielectric materials can be formulated with

a wide range of characteristics. The EIA standard forceramic dielectric capacitors (RS-198) divides ceramicdielectrics into the following classes:

Class I: Temperature compensating capacitors,suitable for resonant circuit application or other appli-cations where high Q and stability of capacitance char-acteristics are required. Class I capacitors havepredictable temperature coefficients and are notaffected by voltage, frequency or time. They are madefrom materials which are not ferro-electric, yieldingsuperior stability but low volumetric efficiency. Class Icapacitors are the most stable type available, but havethe lowest volumetric efficiency.

Class II: Stable capacitors, suitable for bypassor coupling applications or frequency discriminatingcircuits where Q and stability of capacitance char-acteristics are not of a major importance. Class IIcapacitors have temperature characteristics of ± 15%or less. They are made from materials which areferro-electric, yielding higher volumetric efficiency butless stability. Class II capacitors are affected bytemperature, voltage, frequency and time.

Class III: General purpose capacitors, suitablefor by-pass coupling or other applications in whichdielectric losses, high insulation resistance andstability of capacitance characteristics are of little orno importance. Class III capacitors are similar to ClassII capacitors except for temperature characteristics,which are greater than ± 15%. Class III capacitorshave the highest volumetric efficiency and pooreststability of any type.

KEMET leaded ceramic capacitors are offered inthe three most popular temperature characteristics:

C0G: Class I, with a temperature coefficient of 0 ±30 ppm per degree C over an operatingtemperature range of - 55°C to + 125°C (Alsoknown as “NP0”).X7R: Class II, with a maximum capacitancechange of ± 15% over an operating temperaturerange of - 55°C to + 125°C.Z5U: Class III, with a maximum capacitancechange of + 22% - 56% over an operating tem-perature range of + 10°C to + 85°C.

Specified electrical limits for these three temperaturecharacteristics are shown in Table 1.

SPECIFIED ELECTRICAL LIMITS

TEMPERATURE CHARACTERISTICSPARAMETER C0G X7R Z5U

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 0.15% 2.5% 4.0%X7R — 1 kHz and 1 vrms*Z5U — 1 kHz and 0.5 vrms

Dielectric Strength: 2.5 times rated DC voltage. Pass Subsequent IR Test

Insulation Resistance (IR): At rated DC voltage, 1,000 MΩ-µF 1,000 MΩ-µF 1,000 MΩ-µFwhichever of the two is smaller or 100 GΩ or 100 GΩ or 10 GΩ

Temperature Characteristics: Range, °C -55 to 125 -55 to 125 +10 to 85Capacitance Change without 0 ± 30 ppm/°C ±15% +22%, -56%DC voltage

* 1 MHz and 1 vrms if capacitance ≤ 100 pF on military product.

Table I

KEMET Electronics Corporation, P.O. Box 5928, Greenville, S.C. 29606, (864) 963-6300 5

KEMET®CERAMIC CONFORMALLY COATED/AXIAL & RADIAL

PERFORMANCE CHARACTERISTICS

GENERAL SPECIFICATIONSWorking Voltage: Axial Radial

C0G 50 & 100 volts 100 & 200 voltsX7R 50 & 100 volts 50, 100 & 200 voltsZ5U 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°CZ5U + 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 require-

ments 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 SteelSolderability:

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°CCapacitance:

Within specified tolerance at 25°C and followingtest 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% maximumX7R - 2.5% maximumZ5U - 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 voltagefor 5 seconds, with current limited to 50mA)

ENVIRONMENTALVibration:

EIA RS-198D, Method 304, Condition D (10-2000Hz; 20g)

Shock:EIA RS-198D, Method 305, Condition I (100g)

Life Test:EIA RS-198D, Method 201, Condition D. TestPotential and Temperature.C0G- 200% of rated voltage at + 125°C

X7R - 200% of rated voltage at + 125°CZ5U - 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% maximumX7R - 3.0% maximumZ5U - 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 cycleswithout 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% maximumX7R - 3.0% maximumZ5U - 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) +53 ppm -30 ppm/°C from + 25°C to - 55°C, ± 60ppm below 10 pF.

(2) X7R & Z5U dielectrics exhibit aging characteristics;therefore, it is highly recommended that capacitorsbe deaged for 2 hours at 150°C and stabilized atroom temperature for 48 hours before capacitancemeasurements are made.

Co

nfo

rmal

ly C

oat

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xial

/Rad

ial

CERAMIC CONFORMALLY COATED/AXIAL“AXIMAX”


KEMET®

CAPACITANCE OUTLINE DRAWING

MAXIMUM DIMENSIONS—INCHES & (MILLIMETERS)

ORDERING INFORMATION

MARKING INFORMATION

LDSTYLE L D LL

MAX MAX 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)

+.001, -.003(+.025, -.076)

M104410 C5C AU5C

CERAMIC

CASE SIZE(See Table of Dimensions above)

SPECIFICATIONC — Standard

CAPACITANCEExpressed in Picofarad Code (pF)First Two Digits — Significant FiguresThird Digit — Number of Zeros

FAILURE RATE

INTERNAL CONSTRUCTION

CAPACITANCE TOLERANCEJ — ±5%K — ±10%M — ±20%Z — –20 +80%

A — Not Applicable

LEAD MATERIALC — Standard

5 — Standard

DIELECTRICEIA DesignationG — C0G (NPO) — Ultra-StableR — X7R — StableU — Z5U — General Purpose

RATED VOLTAGE1 — 100 Volts5 — 50 Volts

*

*Part Number Example: C410C104M5U5CA (14 digits – no spaces)

LL L

D

LD

K5R104KAB9837

Manufacturer(KEMET)

Rated Voltage5 - 50 volts1 - 100 volts

DielectricG – C0G/NP0R – X7RU – Z5U

CapacitanceTolerance

CapacitanceCode

LotCode Date

Code

CAPACITANCE KEMETpF PART NUMBER

100 VOLT - Z5U10,000 C410C103(1)1U5CA12,000 C410C123(1)1U5CA15,000 C410C153(1)1U5CA18,000 C410C183(1)1U5CA22,000 C410C223(1)1U5CA27,000 C420C273(1)1U5CA33,000 C420C333(1)1U5CA39,000 C420C393(1)1U5CA47,000 C420C473(1)1U5CA56,000 C430C563(1)1U5CA68,000 C430C683(1)1U5CA82,000 C430C823(1)1U5CA

100,000 C430C104(1)1U5CA120,000 C430C124(1)1U5CA150,000 C430C154(1)1U5CA180,000 C440C184(1)1U5CA220,000 C440C224(1)1U5CA

50 VOLT - Z5U27,000 C410C273(1)5U5CA33,000 C410C333(1)5U5CA39,000 C410C393(1)5U5CA47,000 C410C473(1)5U5CA56,000 C410C563(1)5U5CA68,000 C410C683(1)5U5CA82,000 C410C823(1)5U5CA

100,000 C410C104(1)5U5CA120,000 C410C124(1)5U5CA150,000 C410C154(1)5U5CA180,000 C410C184(1)5U5CA220,000 C410C224(1)5U5CA270,000 C412C274(1)5U5CA330,000 C412C334(1)5U5CA270,000 C420C274(1)5U5CA330,000 C420C334(1)5U5CA390,000 C430C394(1)5U5CA470,000 C430C474(1)5U5CA560,000 C430C564(1)5U5CA680,000 C430C684(1)5U5CA820,000 C440C824(1)5U5CA

1,000,000 C440C105(1)5U5CA


KEMET®CERAMIC CONFORMALLY COATED/AXIAL

“AXIMAX”

AX

IMA

X

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE


100 VOLT - C0G10 C410C100(1)1G5CA12 C410C120(1)1G5CA15 C410C150(1)1G5CA18 C410C180(1)1G5CA22 C410C220(1)1G5CA27 C410C270(1)1G5CA33 C410C330(1)1G5CA39 C410C390(1)1G5CA47 C410C470(1)1G5CA56 C410C560(1)1G5CA68 C410C680(1)1G5CA82 C410C820(1)1G5CA

100 C410C101(1)1G5CA120 C410C121(1)1G5CA150 C410C151(1)1G5CA180 C410C181(1)1G5CA220 C410C221(1)1G5CA270 C410C271(1)1G5CA330 C410C331(1)1G5CA390 C410C391(1)1G5CA470 C410C471(1)1G5CA560 C410C561(1)1G5CA680 C410C681(1)1G5CA820 C410C821(1)1G5CA

1,000 C410C102(1)1G5CA1,200 C420C122(1)1G5CA1,500 C420C152(1)1G5CA1,800 C420C182(1)1G5CA2,200 C420C222(1)1G5CA2,700 C430C272(1)1G5CA3,300 C430C332(1)1G5CA3,900 C430C392(1)1G5CA4,700 C430C472(1)1G5CA5,600 C430C562(1)1G5CA6,800 C430C682(1)1G5CA8,200 C430C822(1)1G5CA

10,000 C440C103(1)1G5CA12,000 C440C123(1)1G5CA15,000 C440C153(1)1G5CA

50 VOLT - C0G560 C410C561(1)5G5CA680 C410C681(1)5G5CA820 C410C821(1)5G5CA

1,000 C410C102(1)5G5CA1,200 C412C122(1)5G5CA1,500 C412C152(1)5G5CA1,800 C412C182(1)5G5CA2,200 C412C222(1)5G5CA2,700 C412C272(1)5G5CA1,200 C420C122(1)5G5CA1,500 C420C152(1)5G5CA1,800 C420C182(1)5G5CA2,200 C420C222(1)5G5CA2,700 C430C272(1)5G5CA3,300 C430C332(1)5G5CA3,900 C430C392(1)5G5CA4,700 C430C472(1)5G5CA5,600 C430C562(1)5G5CA6,800 C430C682(1)5G5CA8,200 C430C822(1)5G5CA

10,000 C440C103(1)5G5CA12,000 C440C123(1)5G5CA15,000 C440C153(1)5G5CA

ULTRA-STABLETEMPERATURE

CHARACTERISTIC—C0G/NP0


100 VOLT - X7R470 C410C471(1)1R5CA560 C410C561(1)1R5CA680 C410C681(1)1R5CA820 C410C821(1)1R5CA

1,000 C410C102(1)1R5CA1,200 C410C122(1)1R5CA1,500 C410C152(1)1R5CA1,800 C410C182(1)1R5CA2,200 C410C222(1)1R5CA2,700 C410C272(1)1R5CA3,300 C410C332(1)1R5CA3,900 C410C392(1)1R5CA4,700 C410C472(1)1R5CA5,600 C410C562(1)1R5CA6,800 C410C682(1)1R5CA8,200 C410C822(1)1R5CA

10,000 C410C103(1)1R5CA12,000 C410C123(1)1R5CA15,000 C412C153(1)1R5CA18,000 C412C183(1)1R5CA22,000 C412C223(1)1R5CA27,000 C412C273(1)1R5CA15,000 C420C153(1)1R5CA18,000 C420C183(1)1R5CA22,000 C420C223(1)1R5CA27,000 C420C273(1)1R5CA33,000 C420C333(1)1R5CA39,000 C430C393(1)1R5CA47,000 C430C473(1)1R5CA56,000 C430C563(1)1R5CA68,000 C430C683(1)1R5CA82,000 C430C823(1)1R5CA

100,000 C430C104(1)1R5CA120,000 C440C124(1)1R5CA150,000 C440C154(1)1R5CA

50 VOLT - X7R8,200 C410C822(1)5R5CA

10,000 C410C103(1)5R5CA12,000 C410C123(1)5R5CA15,000 C410C153(1)5R5CA18,000 C410C183(1)5R5CA22,000 C410C223(1)5R5CA27,000 C410C273(1)5R5CA33,000 C410C333(1)5R5CA39,000 C410C393(1)5R5CA47,000 C410C473(1)5R5CA56,000 C412C563(1)5R5CA68,000 C412C683(1)5R5CA82,000 C412C823(1)5R5CA

100,000 C412C104(1)5R5CA56,000 C420C563(1)5R5CA68,000 C420C683(1)5R5CA82,000 C420C823(1)5R5CA

100,000 C420C104(1)5R5CA120,000 C430C124(1)5R5CA150,000 C430C154(1)5R5CA180,000 C430C184(1)5R5CA220,000 C430C224(1)5R5CA270,000 C430C274(1)5R5CA330,000 C440C334(1)5R5CA390,000 C440C394(1)5R5CA470,000 C440C474(1)5R5CA

SINGLETEMPERATURE

CHARACTERISTIC—X7R

(1) Insert proper letter for capacitance tolerance desired:J = ±5%K = ±10%M = ±20%

(1) Insert proper letter for capacitance tolerance desired:K = ±10%, M = ±20%

GENERAL PURPOSETEMPERATURE

CHARACTERISTIC—Z5U

(1) Insert proper letter for capacitance tolerance desired:M = ±20%, Z = +80, -20%

For packaging information, see pages 32 and 34.

CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL“GOLDEN MAX”


KEMET®

OUTLINE DRAWINGS

S

C315C320C330C340C350

H

*

C333H

*.276 (7.00) MIN.

S

C323H

*

S

H

*

C317C322

S

D

.060(1.52)MAX.

L T

*

DIMENSIONS — INCHES & MILLIMETERSCASE L H T S(1) DSIZE MAX. MAX. MAX. ±.030 +.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.

For packaging information, see pages 33 and 34.

M102320 C5C AR1C

CERAMIC

CASE SIZE(See Table Above)

SPECIFICATIONC — Standard

CAPACITANCE, CODEExpressed in Picofarads (pF)First Two Digits — Significant FiguresThird Digit — Number of Zeros (Use 9 for 1.0thru 9.9 pF. Example: 2.2pF — 229)

FAILURE RATE

INTERNALCONSTRUCTION

CAPACITANCE TOLERANCED — ±0.5 pFF — ±1%G — ±2%J — ±5%

A — Not Applicable

K — ±10%M — ±20%Z — -20, +80%


5 — Standard

DIELECTRICEIA DesignationG — C0G (NP0) — Ultra-StableR — X7R — StableU — Z5U — General Purpose

RATED VOLTAGE2 — 2001 — 1005 — 50

*

*Part Number Example: C320C102M1R5CA (14 digits – no spaces)


KEMETCAPACITANCE PART NUMBER

100 VOLT — C31X SIZE120 pF C31(1)C121(3)1G5CA150 pF C31(1)C151(3)1G5CA180 pF C31(1)C181(3)1G5CA220 pF C31(1)C221(3)1G5CA270 pF C31(1)C271(3)1G5CA330 pF C31(1)C331(3)1G5CA390 pF C31(1)C391(3)1G5CA470 pF C31(1)C471(3)1G5CA560 pF C31(1)C561(3)1G5CA680 pF C31(1)C681(3)1G5CA820 pF C31(1)C821(3)1G5CA

1,000 pF C31(1)C102(3)1G5CA100 VOLT — C32X SIZE

680 pF C32(2)C681(3)1G5CA820 pF C32(2)C821(3)1G5CA

1,000 pF C32(2)C102(3)1G5CA1,200 pF C32(2)C122(3)1G5CA1,500 pF C32(2)C152(3)1G5CA1,800 pF C32(2)C182(3)1G5CA2,200 pF C32(2)C222(3)1G5CA2,700 pF C32(2)C272(3)1G5CA3,300 pF C32(2)C332(3)1G5CA3,900 pF C32(2)C392(3)1G5CA4,700 pF C32(2)C472(3)1G5CA5,600 pF C32(2)C562(3)1G5CA

100 VOLT — C33X SIZE3,300 pF C33(4)C332(3)1G5CA3,900 pF C33(4)C392(3)1G5CA4,700 pF C33(4)C472(3)1G5CA5,600 pF C33(4)C562(3)1G5CA6,800 pF C33(4)C682(3)1G5CA8,200 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)1G5CA100 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)1G5CA100 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


KEMET®CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

“GOLDEN MAX”

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE: ULTRA-STABLE TEMPERATURE CHARACTERISTICS — C0G


CAPACITOR MARKINGS


200 VOLT — C31X SIZE1.0 pF C31(1)C109(3)2G5CA1.5 pF C31(1)C159(3)2G5CA2.2 pF C31(1)C229(3)2G5CA2.7 pF C31(1)C279(3)2G5CA3.3 pF C31(1)C339(3)2G5CA3.9 pF C31(1)C399(3)2G5CA4.7 pF C31(1)C479(3)2G5CA5.6 pF C31(1)C569(3)2G5CA6.8 pF C31(1)C689(3)2G5CA8.2 pF C31(1)C829(3)2G5CA

10 pF C31(1)C100(3)2G5CA12 pF C31(1)C120(3)2G5CA15 pF C31(1)C150(3)2G5CA18 pF C31(1)C180(3)2G5CA22 pF C31(1)C220(3)2G5CA27 pF C31(1)C270(3)2G5CA33 pF C31(1)C330(3)2G5CA39 pF C31(1)C390(3)2G5CA47 pF C31(1)C470(3)2G5CA56 pF C31(1)C560(3)2G5CA68 pF C31(1)C680(3)2G5CA82 pF C31(1)C820(3)2G5CA

100 pF C31(1)C101(3)2G5CA120 pF C31(1)C121(3)2G5CA150 pF C31(1)C151(3)2G5CA180 pF C31(1)C181(3)2G5CA220 pF C31(1)C221(3)2G5CA270 pF C31(1)C271(3)2G5CA330 pF C31(1)C331(3)2G5CA390 pF C31(1)C391(3)2G5CA470 pF C31(1)C471(3)2G5CA

200 VOLT — C32X SIZE1.0 pF C32(2)C109(3)2G5CA1.5 pF C32(2)C159(3)2G5CA2.2 pF C32(2)C229(3)2G5CA2.7 pF C32(2)C279(3)2G5CA3.3 pF C32(2)C339(3)2G5CA3.9 pF C32(2)C399(3)2G5CA4.7 pF C32(2)C479(3)2G5CA5.6 pF C32(2)C569(3)2G5CA6.8 pF C32(2)C689(3)2G5CA8.2 pF C32(2)C829(3)2G5CA

10 pF C32(2)C100(3)2G5CA12 pF C32(2)C120(3)2G5CA15 pF C32(2)C150(3)2G5CA18 pF C32(2)C180(3)2G5CA22 pF C32(2)C220(3)2G5CA27 pF C32(2)C270(3)2G5CA33 pF C32(2)C330(3)2G5CA39 pF C32(2)C390(3)2G5CA


200 VOLT — C32X SIZE (Cont’d)47 pF C32(2)C470(3)2G5CA56 pF C32(2)C560(3)2G5CA68 pF C32(2)C680(3)2G5CA82 pF C32(2)C820(3)2G5CA

100 pF C32(2)C101(3)2G5CA120 pF C32(2)C121(3)2G5CA150 pF C32(2)C151(3)2G5CA180 pF C32(2)C181(3)2G5CA220 pF C32(2)C221(3)2G5CA270 pF C32(2)C271(3)2G5CA330 pF C32(2)C331(3)2G5CA390 pF C32(2)C391(3)2G5CA470 pF C32(2)C471(3)2G5CA560 pF C32(2)C561(3)2G5CA680 pF C32(2)C681(3)2G5CA820 pF C32(2)C821(3)2G5CA

1,000 pF C32(2)C102(3)2G5CA1,200 pF C32(2)C122(3)2G5CA1,500 pF C32(2)C152(3)2G5CA1,800 pF C32(2)C182(3)2G5CA2,200 pF C32(2)C222(3)2G5CA2,700 pF C32(2)C272(3)2G5CA3,300 pF C32(2)C332(3)2G5CA

200 VOLT — C33X SIZE2,700 pF C33(4)C272(3)2G5CA3,300 pF C33(4)C332(3)2G5CA3,900 pF C33(4)C392(3)2G5CA4,700 pF C33(4)C472(3)2G5CA5,600 pF C33(4)C562(3)2G5CA6,800 pF C33(4)C682(3)2G5CA8,200 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)2G5CA200 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)2G5CA200 VOLT — C350 SIZE.039 µF C350C393(3)2G5CA.047 µF C350C473(3)2G5CA.056 µF C350C563(3)2G5CA.068 µF C350C683(3)2G5CA

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 – ± pF10 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.

Go

lden

Max

Manufacturer(KEMET)

Rated Voltage5 - 50 volts1 - 100 volts2 - 200 volts


Manufacturer(KEMET)

Capacitance& Tolerance

DielectricC0GX7RZ5U

RatedVoltageCapacitance

Code

Front

K1K

Back

102

C31X & C32X Size

KX7R105K100V

C340 & C350 Size

Rated Voltage5 - 50 volts1 - 100 volts2 - 200 volts

Manufacturer(KEMET)


CapacitanceCode

DielectricG - C0GR - X7RU - Z5U

K5U104M

C33X Size


100 VOLT — C31X SIZE820 pF C31(1)C821(3)1R5CA

1,000 pF C31(1)C102(3)1R5CA1,200 pF C31(1)C122(3)1R5CA1,500 pF C31(1)C152(3)1R5CA1,800 pF C31(1)C182(3)1R5CA2,200 pF C31(1)C222(3)1R5CA2,700 pF C31(1)C272(3)1R5CA3,300 pF C31(1)C332(3)1R5CA3,900 pF C31(1)C392(3)1R5CA4,700 pF C31(1)C472(3)1R5CA5,600 pF C31(1)C562(3)1R5CA6,800 pF C31(1)C682(3)1R5CA8,200 pF C31(1)C822(3)1R5CA

.01 µF C31(1)C103(3)1R5CA100 VOLT — C32X SIZE

4,700 pF C32(2)C472(3)1R5CA5,600 pF C32(2)C562(3)1R5CA6,800 pF C32(2)C682(3)1R5CA8,200 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)1R5CA100 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)1R5CA100 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)1R5CA100 VOLT — C350 SIZE.68 µF C350C684(3)1R5CA.82 µF C350C824(3)1R5CA

1.0 µF C350C105(3)1R5CA1.2 µF C350C125(3)1R5CA



KEMET®


50 VOLT — C31X SIZE3,300 pF C31(1)C332(3)5R5CA3,900 pF C31(1)C392(3)5R5CA4,700 pF C31(1)C472(3)5R5CA5,600 pF C31(1)C562(3)5R5CA6,800 pF C31(1)C682(3)5R5CA8,200 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)5R5CA50 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)5R5CA50 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)5R5CA50 VOLT — C340 SIZE

1.2 µF C340C125(3)5R5CA1.5 µF C340C155(3)5R5CA1.8 µF C340C185(3)5R5CA2.2 µF C340C225(3)5R5CA

50 VOLT — C350 SIZE2.2 µF C350C225(3)5R5CA2.7 µF C350C275(3)5R5CA3.3 µF C350C335(3)5R5CA3.9 µF C350C395(3)5R5CA4.7 µF C350C475(3)5R5CA

RATINGS & PART NUMBER REFERENCE: STABLE TEMPERATURE CHARACTERISTICS — X7R

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: K – ±10%, M – ±20%(4) Case Sizes C330 and C333 are identical electrically. Insert the appropriate symbol “0” or “3” in the part number.


200 VOLT — C31X SIZE100 pF C31(1)C101(3)2R5CA120 pF C31(1)C121(3)2R5CA150 pF C31(1)C151(3)2R5CA180 pF C31(1)C181(3)2R5CA220 pF C31(1)C221(3)2R5CA270 pF C31(1)C271(3)2R5CA330 pF C31(1)C331(3)2R5CA390 pF C31(1)C391(3)2R5CA470 pF C31(1)C471(3)2R5CA560 pF C31(1)C561(3)2R5CA680 pF C31(1)C681(3)2R5CA820 pF C31(1)C821(3)2R5CA

1,000 pF C31(1)C102(3)2R5CA1,200 pF C31(1)C122(3)2R5CA1,500 pF C31(1)C152(3)2R5CA1,800 pF C31(1)C182(3)2R5CA2,200 pF C31(1)C222(3)2R5CA

200 VOLT — C32X SIZE1,000 pF C32(2)C102(3)2R5CA1,200 pF C32(2)C122(3)2R5CA1,500 pF C32(2)C152(3)2R5CA1,800 pF C32(2)C182(3)2R5CA2,200 pF C32(2)C222(3)2R5CA2,700 pF C32(2)C272(3)2R5CA3,300 pF C32(2)C332(3)2R5CA3,900 pF C32(2)C392(3)2R5CA4,700 pF C32(2)C472(3)2R5CA5,600 pF C32(2)C562(3)2R5CA6,800 pF C32(2)C682(3)2R5CA8,200 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)2R5CA200 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)2R5CA200 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)2R5CA200 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


KEMET®CERAMIC CONFORMALLY COATED/RADIAL

“GOLDEN MAX”

Go

lden

Max

RATINGS & PART NUMBER REFERENCEGENERAL PURPOSE TEMPERATURE CHARACTERISTIC — Z5U


50 VOLT — C31X SIZE4,700 pF C31(1)C472(3)5U5CA5,600 pF C31(1)C562(3)5U5CA6,800 pF C31(1)C682(3)5U5CA8,200 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)5U5CA0.1 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)5U5CA50 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)5U5CA1.2 µF C33(4)C125(3)5U5CA1.5 µF C33(4)C155(3)5U5CA1.8 µF C33(4)C185(3)5U5CA2.2 µF C33(4)C225(3)5U5CA

50 VOLT — C340 SIZE2.2 µF C340C225(3)5U5CA2.7 µF C340C275(3)5U5CA3.3 µF C340C335(3)5U5CA3.9 µF C340C395(3)5U5CA4.7 µF C340C475(3)5U5CA

50 VOLT — C350 SIZE3.9 µF C350C395(3)5U5CA4.7 µF C350C475(3)5U5CA5.6 µF C350C565(3)5U5CA6.8 µF C350C685(3)5U5CA

NOTES: (1) Case Sizes C315/C317 are identical electrically, but differ in lead spacing. See table of dimensions. Insert the appropriatesymbol, “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.


100 VOLT — C31X SIZE1,000 pF C31(1)C102(3)1U5CA1,200 pF C31(1)C122(3)1U5CA1,500 pF C31(1)C152(3)1U5CA1,800 pF C31(1)C182(3)1U5CA2,200 pF C31(1)C222(3)1U5CA2,700 pF C31(1)C272(3)1U5CA3,300 pF C31(1)C332(3)1U5CA3,900 pF C31(1)C392(3)1U5CA4,700 pF C31(1)C472(3)1U5CA5,600 pF C31(1)C562(3)1U5CA6,800 pF C31(1)C682(3)1U5CA8,200 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)1U5CA100 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)1U5CA100 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)1U5CA100 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)1U5CA1.2 µF C340C125(3)1U5CA1.5 µF C340C155(3)1U5CA

100 VOLT — C350 SIZE1.0 µF C350C105(3)1U5CA1.2 µF C350C125(3)1U5CA1.5 µF C350C155(3)1U5CA1.8 µF C350C185(3)1U5CA2.2 µF C350C225(3)1U5CA



KEMET®

The preferred lead wire configurations are shown on page 8. However, additional configurations areavailable. All available options, including those on page 8, are shown below grouped by lead spacing.

OPTIONAL CONFIGURATIONS BY LEAD SPACING

Lead Spacing.100" ± .030






.150MAX.

.210MAX.

.276MIN.

.100

C 3 1 5

.150MAX.

.230MAX.

.230±.030

.100

C 3 1 6

.200

.200MAX.

.260MAX.

.276MIN.

.200

C 3 2 2 C 3 2 3

.320MAX.

.276MIN.

.200

.200MAX.

.150MAX.

.230MAX.

.276MIN.

.200

C 3 1 7

.150MAX.

.235MAX.

.276MIN.

.200

C 3 1 8

.200MAX.

.325MAX.

.276MIN.

C 3 2 8

.200

.200MAX.

.350MAX.

.230±.030

.200

C 3 2 7

.270

.200MAX.

.320MAX.

.276MIN.

.200

C 3 2 5

.300MAX.

.360MAX.

.276MIN.

.250

C 3 3 1

.200MAX.

.260MAX.

.276MIN.

.250

C 3 2 1

.500MAX.

.560MAX.

.276MIN.

.400

C 3 5 0

.500MAX.

.670MAX.

.230±.030

C 3 5 6

.400

.520

.400MAX.

.590MAX.

.230±.030

.200

C 3 4 6

.320

.400MAX.

.460MAX.

.276MIN.

.200

C 3 4 0

.200MAX.

.260MAX.

.276MIN.

.100

C 3 2 0

.200MAX.

.260MAX.

.276MIN.

.100

C 3 2 4 C 3 2 6

.230± .030

.100

.200

.200MAX.

.350MAX.

.300MAX.

.360MAX.

.276MIN.

.200

C 3 3 0

.300MAX.

.390MAX.

.276MIN.

.200

C 3 3 3

.300MAX.

.420MAX.

.276MIN.

.200

C 3 3 5

.300MAX.

.450MAX.

.230±.030

.200

C 3 3 6

.300


KEMET®CERAMIC MOLDED AXIAL & RADIAL

PERFORMANCE CHARACTERISTICS

Cer

amic

Mo

lded

Axi

al &

Rad

ial

GENERAL

Working Voltage:C0G – 50, 100 & 200 VoltsX7R – 50, 100 & 200 Volts

Temperature Characteristics:C0G – 0 ±30 PPM/°C from -55°C to +125°CX7R – ±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 interdigitatedinternal electrodes, encapsulated in a molded case, andhaving axial or radial leads. Meets flame test requirementsof 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 rmsat 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% maximumX7R – 2.5% maximum

Insulation Resistance:After 2 minutes electrification at 25°C and rated voltageC0G – 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 limitedto 50 mA at 25°C.

Life Test:2000 hours at 200% of rated voltage at 125°C. Post-Testlimits at 25°C are:

Capacitance Change:C0G – less than 3% or 0.25 pF, whichever is higherX7R – ±20% of initial value

Dissipation Factor:C0G – .25% maximumX7R – 3.0% maximum

Insulation Resistance:C0G – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever

is lessX7R – 10K megohms or 100 megohm - µF, whichever

is less

Dielectric Withstanding Voltage:250% of rated voltage for 5 seconds with currentlimited to 50 mA.

ENVIRONMENTAL

Moisture Resistance:MIL-STD-202, Method 106, or EIA-RS-198D, Method 204,Condition A, except 20 cycles.



is less

Dielectric Withstanding Voltage:250% of rated voltage for 5 seconds with currentlimited to 50 mA.

Immersion Cycling:MIL-STD-202, Method 104, Condition B. Post-Test limitsat 25°C are:



is less

Solderability:MIL-STD-202, Method 208, Sn62 solder, 245°C for 5 ±1/2seconds.

Resistance to Soldering Heat:MIL-STD-202, Method 210, Condition B (260°C, 10 secs).Depth of immersion — to a minimum of .050" from thecapacitor body.

Lead Material:Axial: Solder-coated copper clad steelRadial: Solder-coated copper

CERAMIC MOLDED/AXIAL & RADIAL - STANDARD


KEMET®

Lead Dia..025

(+.004-.002)

S

H

1.25Min.

W

Center Line of leadswithin .030" of CenterLine of case.

H

1.25Min.

L

S

W

.045Max.

LC052 C062,C512,& C522

DIMENSIONS—INCHES & (MILLIMETERS)CASE MILITARYSIZE EQUIVALENT STYLES L D C

C114 .160 ± .010 (4.06 ± .25) .090 ± .010 (2.29 ± .25) .020, +.000, -.003 (.51, +.00, -.08)

C124 .250 ± .010 (6.35 ± .25) .090 ± .010 (2.29 ± .25) .020, +.000, -.003 (.51, +.00, -.08)

C192 .390 ± .010 (9.91 ± .25) .140 ± .010 (3.56 ± .25) .025, +.004, -.001 (.64, +.10, -.025)

C202 .500 ± .020 (12.70 ± .51) .250 ± .015 (6.35 ± .38) .025, +.004, -.001 (.64, +.10, -.025)

C222 .690 ± .030 (17.53 ± .76) .350 ± .020 (8.89 ± .51) .025, +.004, -.001 (.64, +.10, -.025)

DL

C

1.50 Min.(38.10)

1.50 Min.(38.10)

CAPACITOR OUTLINE DRAWINGS — (AXIAL LEADS)

CC75, CCR75CK12, CKR11





CAPACITOR OUTLINE DRAWINGS — (RADIAL LEADS)

DIMENSIONS—INCHES & (MILLIMETERS)MILITARY S

CASE EQUIVALENT H L W LEADSIZE STYLES HEIGHT LENGTH WIDTH SPACING

C052 .190 ± .010 (4.83 ± .25) .190 ± .010 (4.83 ± .25) .090 ± .010 (2.29 ± .25) .200 ± .015 (5.08 ± .38)

C062 .290 ± .010 (7.37 ± .25) .290 ± .010 (7.37 ± .25) .090 ± .010 (2.29 ± .25) .200 ± .015 (5.08 ± .38)

C512 .480 ± .020 (12.19 ± .51) .480 ± .020 (12.19 ± .51) .140 ± .010 (3.56 ± .25) .400 ± .020 (10.16 ± .51)

C522 .480 ± .020 (12.19 ± .51) .480 ± .020 (12.19 ± .51) .240 ± .010 (6.10 ± .25) .400 ± .020 (10.16 ± .51)



CC07, CCR07

CC08, CCR08

For packaging information, see pages 32, 33 and 34.

K102052 C5C AR2C

CERAMIC

*CASE SIZE(See Table Below)

SPECIFICATIONStandardC — Standard

CAPACITANCEIn picofarad code: First two digits are significantfigures and third is number of zeroes following(except 9 indicates division by 10). Examples:0.1 mF = 100,000 pF = 104 and 9.1 pF = 919.See tables for Standard Values.

FAILURE RATE

INTERNAL CONSTRUCTION

PICOFARAD CODEStandardM — ±20%K — ±10%J — ±5%

A — Not Applicable (Std.)


5 — Standard

WORKINGVOLTAGE1 — 1002 — 2005 — 50

OthersH — ±3%G — ±2%F — ±1%D — ±.5 pF

TEMPERATURE CHARACTERISTICCap. Change With Temp.

MeasuredWithout

KEMET EIA Temp. DC BiasDesignator Equivalent Range, °C Voltage

G C0G -55 to ±30(Ultra (NPO) +125 ppm/°C

Stable)R X7R -55 to ±15%

(Stable) +125

Standard tolerances for each Series areshown in the repetitive parts lists.

*CASE SIZESRADIAL AXIAL

C052 C114C062 C124C512 C192C522 C202

C222

**

**Part Number Example: C052C102K2R5CA (14 digits – no spaces)


KEMET®CERAMIC MOLDED/AXIAL & RADIAL - STANDARD


Cer

amic

Mo

lded

Axi

al/R

adia

l - S

tand

ard

AXIAL CAPACITOR MARKINGSSTANDARD C114C, C124C, C192C, C202C & C222C

KC0G101J200V9812

KEMET, Temperature CharacteristicCapacitance, Capacitance ToleranceVoltageDate Code

RADIAL CAPACITOR MARKINGSC052C & C062C STANDARD MARKING

100VK

9811

VoltageKEMETDate Code

BACK

C062X7R

104K

FRONTStyle

Temperature CharacteristicCapacitance, Capacitance Tolerance

C512 & C522 STANDARD MARKING

KEMETC512X7R105K 50V

9832

KEMETSIZE and Temperature CharacteristicCapacitance, Capacitance Tolerance, VoltageDate Code

P O W E R T R A N S F O R M E R S

www.stancor.com

Filter Chokes

sTAncoR Insulation DImensIons-Inches PART Inductance DcRes. RmsTest case mounting Weight Agencysec. nUmBeR style Type (henries) Dc.mA (ohms) Volts* Termination h W D mW mD (lbs.) 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 1000 3.00 1500 Leads 3.44 2.81 3.00 2.25 2.63 5.00 - 0.075 2000 0.75

C-2685 NH 2 0.035 2000 0.60 1500 Leads 2.81 2.63 2.13 2.19 2.00 1.90 -

D C-2691 NH 2 0.080 2500 0.60 1500 Leads 3.88 3.19 3.75 2.50 3.00 7.00 - 0.020 5000 0.15

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.

TypesofFilterchokes• 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 require-ments for practically all of the Filter Chokes used in D.C. power sup-plies. 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 mate-rials 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.

styleA stylenhstylenVstyleA2

* Insulation Test Voltage: Twice allowable RMS working voltage plus 1000 volts.

1. Product profile

1.1 General descriptionGeneral purpose rectifier diodes in a cavity free cylindrical glass surface mountedpackage using Implotec™ technology.

1.2 Features

1.3 Applications

1.4 Quick reference data

2. Pinning information

PS07 seriesGeneral purpose rectifiersRev. 02 — 26 July 2004 Product data sheet

Low leakage current Glass passivated Hermetically sealed package Small package.

Low frequency general purposerectification

Bridge rectifiers.

VR ≤ 600 V (PS07J) VF ≤ 1.1 V VR ≤ 400 V (PS07G) IF(AV) ≤ 1.8 A VR ≤ 200 V (PS07D) trr = 3 µs (typ).

Table 1: Discrete pinning

Pin Description Simplified outline Symbol

a anode (a)

k cathode (k)k

SOD87

a

a001aaa020

k

9397 750 13203 © Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004. All rights reserved.

Product data sheet Rev. 02 — 26 July 2004 2 of 9

Philips Semiconductors PS07 seriesGeneral purpose rectifiers

3. Ordering information

4. Limiting values

Table 2: Ordering information

Type number Package

Name Description Version

PS07D SOD87 Hermetically sealed glass surface mounted package; Implotec™technology; 2 connectors

SOD87

PS07G

PS07J

Table 3: Limiting valuesIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 60134).

Symbol Parameter Conditions Min Max Unit

VRRM repetitive peak reverse voltage

PS07D - 200 V

PS07G - 400 V

PS07J - 600 V

VRWM crest working reverse voltage

PS07D - 200 V

PS07G - 400 V

PS07J - 600 V

VR reverse voltage

PS07D - 200 V

PS07G - 400 V

PS07J - 600 V

IF(AV) average forward current Ttp = 75 °C; Figure 1averaged over any 20 ms period

- 1.8 A

Tamb = 65 °C; Figure 2mounted on a printed-circuit board;averaged over any 20 ms period

- 0.6 A

IFSM non-repetitive peak forward current tp = 8.3 ms half sine wave;Tj = 25 °C prior to surge

- 25 A

Tstg storage temperature −65 +150 °C

Tj junction temperature −65 +150 °C




5. Thermal characteristics

a = 1.42; VR = VRRM(max); δ = 0.5 a = 1.42; VR = VRRM(max); δ = 0.5

Device mounted as shown in Figure 6

Fig 1. Average forward current as a function oftie-point temperature (including losses due toreverse leakage); maximum values.

Fig 2. Average forward current as a function ofambient temperature (including losses due toreverse leakage); maximum values.

003aaa634

0

1

2

3

0 40 80 120 160Ttp (°C)

IF(AV)

(A)

003aaa635

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 40 80 120 160

IF(AV)

(A)

Tamb (°C)

Table 4: Thermal characteristics

Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Unit

Rth(j-tp) thermal resistance from junction to tie-point - 30 - K/W

Rth(j-a) thermal resistance from junction to ambient mounted on a printed-circuitboard, 1.5 mm thick; copperthickness ≥ 40 µm; Figure 6

- 150 - K/W




6. Characteristics

Table 5: CharacteristicsTj = 25 °C unless otherwise specified.

Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Unit

Static characteristics

VF forward voltage IF = 1 A; Figure 3

Tj = 25 °C - - 1.1 V

Tj = 150 °C - - 0.95 V

IR reverse current 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

Tj = 25 °C Tj = 25 °C

Fig 3. Forward current as a function of forwardvoltage; maximum values.

Fig 4. Reverse current as a function of junctiontemperature; maximum values.

003aaa636

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3VF

(V)

IF(A)

150 °C

Tj = 25 °C

0

103 003aaa620

10

116012040 80

(µA)

IR

Tj (°C)

102




f = 1 MHz; Tj = 25 °C

Fig 5. Diode capacitance as a function of reversevoltage; typical values.

Fig 6. Printed-circuit board for surface mounting.

Tj = 25 °C

Fig 7. Test circuit and reverse recovery time waveform definition.

1

mgc740

10 102 1031

102

10

Cd(pF)

VR (V) msb213

4.5

2.5

1.25

50

50

Dimensions in mm

10 Ω

1 Ω50 Ω

25 V

DUT

mam057

+trr

0.5

0

0.5

1.0

IF(A)

IR(A)

t

0.25




7. Package outline

Fig 8. SOD87 package outline.

REFERENCESOUTLINEVERSION

EUROPEANPROJECTION ISSUE DATE

IEC JEDEC JEITA

SOD87 100H03 99-06-0404-06-28

Hermetically sealed glass surface mounted package;Implotec TM(1) technology; 2 connectors SOD87

UNIT D

mm 2.12.0

2.01.8

3.73.3

0.3

D1 H L

DIMENSIONS (mm are the original dimensions)H

DD1

L L

(2)

0 1 2 mm

scale

Notes

1. Implotec is a trademark of Koninklijke Philips Electronics N.V.

2. The marking indicates the cathode.

k a




8. Revision history

Table 6: Revision history

Document ID Releasedate

Data sheetstatus

Changenotice

Documentnumber

Supersedes

PS07_SERIES_2 20040726 Productdata sheet

- 9397 750 13203 PS07_SERIES_1

Modifications: • 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”

PS07_SERIES_1 20040203 Productdata sheet

- 9397 750 12711 -




9. Data sheet status

[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 atURL 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

Short-form specification — The data in a short-form specification isextracted from a full data sheet with the same type number and title. Fordetailed information see the relevant data sheet or data handbook.

Limiting values definition — Limiting values given are in accordance withthe Absolute Maximum Rating System (IEC 60134). Stress above one ormore 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 anyother conditions above those given in the Characteristics sections of thespecification is not implied. Exposure to limiting values for extended periodsmay affect device reliability.

Application information — Applications that are described herein for anyof these products are for illustrative purposes only. Philips Semiconductorsmake no representation or warranty that such applications will be suitable forthe specified use without further testing or modification.

11. Disclaimers

Life support — These products are not designed for use in life supportappliances, devices, or systems where malfunction of these products canreasonably be expected to result in personal injury. Philips Semiconductors

customers using or selling these products for use in such applications do soat their own risk and agree to fully indemnify Philips Semiconductors for anydamages resulting from such application.

Right to make changes — Philips Semiconductors reserves the right tomake changes in the products - including circuits, standard cells, and/orsoftware - described or contained herein in order to improve design and/orperformance. When the product is in full production (status ‘Production’),relevant changes will be communicated via a Customer Product/ProcessChange Notification (CPCN). Philips Semiconductors assumes noresponsibility or liability for the use of any of these products, conveys nolicense or title under any patent, copyright, or mask work right to theseproducts, and makes no representations or warranties that these products arefree from patent, copyright, or mask work right infringement, unless otherwisespecified.

12. Trademarks

Implotec — is a trademark of Koninklijke Philips Electronics N.V.

13. Contact information

For additional information, please visit: http://www.semiconductors.philips.com

For sales office addresses, send an email to: [email protected]

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. PhilipsSemiconductors 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 publishedat a later date. Philips Semiconductors reserves the right to change the specification without notice, inorder 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 theright to make changes at any time in order to improve the design, manufacturing and supply. Relevantchanges will be communicated via a Customer Product/Process Change Notification (CPCN).

© Koninklijke Philips Electronics N.V. 2004All rights are reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the priorwritten consent of the copyright owner. The information presented in this document doesnot form part of any quotation or contract, is believed to be accurate and reliable and maybe changed without notice. No liability will be accepted by the publisher for anyconsequence of its use. Publication thereof does not convey nor imply any license underpatent- or other industrial or intellectual property rights.

Date of release: 26 July 2004Document order number: 9397 750 13203

Published in The Netherlands


14. Contents

1 Product profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 General description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4 Quick reference data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Pinning information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Limiting values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Thermal characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Package outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Data sheet status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811 Disclaimers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812 Trademarks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 813 Contact information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8







PAD/JPAD/SSTPAD SeriesVishay Siliconix

Document Number: 70339S-04029—Rev. H, 04-Jun-01

www.vishay.com4-1

Low-Leakage Pico-Amp Diodes

PAD1 JPAD5 SSTPAD5

PAD5 JPAD50 SSTPAD100

PAD50

Part Number IR Max (pA)

PAD1 –1

PAD5/JPAD5/SSTPAD5 –5

PAD50/JPAD50 –50

SSTPAD100 –100

Ultralow Leakage: PAD1 <1 pA Ultralow Capacitance: PAD1

<0.8 pF Two-Leaded Package

Negligible Circuit Leakage Contribution Circuit “Transparent” Except to Shunt

High-Frequency Spikes Simplicity of Operation

Op Amp Input Protection Multiplexer Overvoltage Protection

The PAD/JPAD/SSTPAD series of extremely low-leakagediodes provides a superior alternative to conventional diodetechnology when reverse current (leakage) must beminimized. They feature leakage currents ranging from –1 pA(PAD1) to –100 pA (SSTPAD100) to support a wide range ofapplications. These devices are well suited for use inapplications such as input protection for operationalamplifiers.

The hermetically sealed TO-206AF (TO-72) package allowsfull military processing per MIL-S-19500 (see MilitaryInformation). The TO-226A (TO-92) plastic package providesa low-cost option. The TO-236 (SOT-23) package providessurface-mount capability. Both J and SST series are availablein tape-and-reel for automated assembly. (See PackagingInformation.)

TO-206AF (TO-72)Modified

Top View

PAD1PAD5

A

C

1 3

2

Top View

PAD50

TO-226AA (TO-92)Modified

Top View

JPAD5JPAD50

C

A

1

2

C

C

A

TO-236(SOT-23)

2

3

1

Top View

SSTPAD5 (05)*SSTPAD100 (01)

Case

TO-206AA (TO-18)Modified

A and Case

C

1

2

*Marking Code for TO-236

PAD/JPAD/SSTPAD SeriesVishay Siliconix

www.vishay.com4-2

Document Number: 70339S-04029—Rev. H, 04-Jun-01

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 175C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (JPAD/SSTPAD )c –55 to 150C. . . . . . . . . . . .

Lead Temperature (1/16” from case for 10 sec.) 300C. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Notes:a. TA = 25C unless otherwise noted.b. Derate 2 mW/C above 25C.c. Derate 2.8 mW/C above 25C.

Limits

Parameter Symbol Test Conditions Min Typa Max Unit

Static

PAD1 –0.3 –1

PAD5/JPAD5/SSTPAD5 –1 –5Reverse Current IR VR = –20 V

PAD50/JPAD50 –5 –50pA

SSTPAD100 –10 –100

PAD1/PAD5 –45 –60

Reverse Breakdown Voltage BVR IR = –1 A SSTPAD5/100 –30 –55

All Others –35 –55V

Forward Voltage Drop VF IF = 1 mA 0.8 1.5

Dynamic

PAD1/PAD5 0.5 0.8Reverse Capacitance CR VR = –5V, f = 1 MHz

All Others 1.5 2pF

Notes:a. Typical values are for DESIGN AID ONLY, not guaranteed nor subject to production testing.

Reverse Current vs. Reverse Voltage

0

I R @ 125C

IR @ 25C

Reverse Current vs. Temperature–1000

–100

–10

–1

–0.1

–6 –12 –18 –24 –30 –55 –35 125

–100

–10

–0.01

–1

–0.1

–15 5 25 45 65 85 105

VR (V) TA – Temperature (C)

VR = –20 V

PAD/JPAD/SSTPAD5

PAD1

PAD1

PAD/JPAD/SSTPAD5

PAD1/5

All Others

I R (

pA)

I R (

pA)



Notice




BB814Vishay Semiconductors

1 (3)Rev. 4, 14-Feb-01www.vishay.comDocument Number 85555

Dual Varicap Diode

Features

Silicon Epitaxial Planar Diode

Common cathode

Applications

Tuning of separate resonant circuits, push–pull circuits in FM range, especially for car radios

94 8550

Order Instruction

Type Type Differentiation Ordering Code RemarksBB814–1 VRRM = 20 V, CD 43–45, 5pF BB814–1–GS08 Tape and ReelBB814–2 VRRM = 20 V, CD 44,5–46, 5pF BB814–2–GS08 Tape and Reel

Absolute Maximum Ratings Tj = 25C

Parameter Test Conditions Type Symbol Value UnitRepetitive peak reverse voltage VRRM 20 VReverse voltage VR 18 VForward current IF 50 mAJunction temperature Tj 125 CStorage temperature range Tstg –55...+150 C

Electrical Characteristics Tj = 25C

Parameter Test Conditions Type Symbol Min Typ Max Unit

Reverse currentVR=16 V IR 20 nA

Reverse currentVR=16 V, Tj=60 C IR 200 nA

Diode capacitance 1) VR=2 V Group 1 CD 43 45 pFGroup 2 CD 44.5 46.5 pF

Diode capacitance VR=8 V Group 1 CD 19.1 21.95 pFGroup 2 CD 19.75 22.70 pF

Capacitance ratio VR=2 V,8 V, f=1MHz CD2/ CD8 2.05 2.25Series resistance CD=38pF, f=100MHz rs 0.5

1) In the reverse voltage range of VR=2...8V for 4 diodes taped in sequence the max. deviation is 3%.


2 (3) Rev. 4, 14-Feb-01www.vishay.com Document Number 85555

Dimensions in mm

14384


3 (3)Rev. 4, 14-Feb-01www.vishay.comDocument Number 85555

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 asozone depleting substances (ODSs).

The Montreal Protocol (1987) and its London Amendments (1990) intend to severely restrict the use of ODSs andforbid their use within the next ten years. Various national and international initiatives are pressing for an earlier banon these substances.

Vishay Semiconductor GmbH has been able to use its policy of continuous improvements to eliminate the use ofODSs 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 EnvironmentalProtection 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 depletingsubstances 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 applicationby 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 orindirectly, 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, GermanyTelephone: 49 (0)7131 67 2831, Fax number: 49 (0)7131 67 2423







©2005 Fairchild Semiconductor Corporation 1 www.fairchildsemi.comBZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

BZX55C

2V4 - BZX55C

91 Zeners

BZX55C2V4 - BZX55C91 Zeners

Absolute Maximum Ratings * Ta = 25°C unless otherwise noted

* These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired.

Electrical Characteristics Ta = 25°C unless otherwise noted

Symbol Parameter Value UnitsPD Power Dissipation

@ TL ≤ 75°C, Lead Length = 3/8”500 mW

Derate above 75°C 4.0 mW/°C

TJ, TSTG Operating and Storage Temperature Range -65 to +200 °C

DeviceVZ (V) @ IZ (Note 1) ZZ @ IZ

(Ω)Test Current

IZ (mA)IR (µA) @ VR IZM (mA)

(Note 2)Min. Max. Ta = 25°C Ta = 125°C VR (V)BZX55C2V4BZX55C2V7BZX55C3V0BZX55C3V3BZX55C3V6

2.282.502.83.13.4

2.562.93.23.53.8

8585858585

55555

5010422

10050404040

11111

155135125115105

BZX55C3V9BZX55C4V3BZX55C4V7BZX55C5V1BZX55C5V6

3.74.04.44.85.2

4.14.65.05.46.0

8575603525

55555

21

0.50.10.1

40401022

11111

9590858070


5.86.47.07.78.5

6.67.27.98.79.6

1087710

55555

0.10.10.10.10.1

22222

23567

6458534743

BZX55C10BZX55C11BZX55C12BZX55C13BZX55C15

9.510.411.412.413.8

10.611.612.714.115.6

1520202630

55555

0.10.10.10.10.1

22222

7.58.591011

4036322927


15.316.818.820.822.8

17.119.121.123.325.6

4050555580

55555

0.10.10.10.10.1

22222

1214151718

2421201816

Tolerance = 5%

DO-35 Glass caseCOLOR BAND DENOTES CATHODE

2 www.fairchildsemi.comBZX55C2V4 - BZX55C91 Rev. C1

BZX55C

2V4 - BZX55C

91 Zeners

Electrical Characteristics (Continued) Ta=25°C unless otherwise noted

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.

DeviceVZ (V) @ IZ (Note 1) ZZ @ IZ

(Ω)Test Current

IZ (mA)IR (µA) @ VR IZM

(mA)(Note 2)Min. Max. Ta = 25°C Ta = 125°C VR (V)


25.128.031.034.037.0

28.932.035.038.041.0

8080808090

5555

2.5

0.10.10.10.10.1

22225

2022242728

1413121110


4044485258

4650546066

90110125135150

2.52.52.52.52.5

0.10.10.10.10.1

55

101010

3235384247

9.28.57.87.06.4

BZX55C68BZX55C75BZX55C82BZX55C91

64707785

72808796

160170200250

2.52.52.51

0.10.10.10.1

10101010

51566269

5.95.34.84.3

VF Forward Voltage = 1.3V Max. @ IF = 100mA


BZX55C

2V4 - BZX55C

91 Zeners

Top Mark InformationDevice Line 1 Line 2 Line 3 Line 4


LOGOLOGOLOGOLOGOLOGO

55C55C55C55C55C

2V42V73V03V33V6

XYXYXYXYXY



55C55C55C55C55C

3V94V34V75V15V6

XYXYXYXYXY



55C55C55C55C55C

6V26V87V58V29V1

XYXYXYXYXY



55C55C55C55C55C

1011121315

XYXYXYXYXY



55C55C55C55C55C

1618202224

XYXYXYXYXY



55C55C55C55C55C

2730333639

XYXYXYXYXY



55C55C55C55C55C

4347515662

XYXYXYXYXY

BZX55C68BZX55C75BZX55C82BZX55C91

LOGOLOGOLOGOLOGO

55C55C55C55C

68758291

XYXYXYXY


BZX55C

2V4 - BZX55C

91 Zeners

Top Mark Information (Continued)

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 CodeWhere: X represents the last digit of the calendar year

Y represents the Six weeks numeric codeL 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

F522

9BXY

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 CodeLarge die identification plus Large die identification, “L”

TRADEMARKS

The following are registered and unregistered trademarks Fairchild Semiconductor owns or is authorized to use and is not intended tobe an exhaustive list of all such trademarks.


BZX55C

2V4 - BZX55C

91 Zeners

DISCLAIMERFAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICE TO ANYPRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOT ASSUME ANY LIABILITYARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES ITCONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS.

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1. Life support devices or systems are devices or systems which,(a) are intended for surgical implant into the body, or (b) supportor sustain life, or (c) whose failure to perform when properly usedin accordance with instructions for use provided in the labeling,can be reasonably expected to result in significant injury to theuser.

2. A critical component is any component of a life support deviceor system whose failure to perform can be reasonably expectedto cause the failure of the life support device or system, or toaffect 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 forproduct development. Specifications may change inany manner without notice.

Preliminary First Production This datasheet contains preliminary data, andsupplementary data will be published at a later date.Fairchild Semiconductor reserves the right to makechanges at any time without notice in order to improvedesign.

No Identification Needed Full Production This datasheet contains final specifications. FairchildSemiconductor reserves the right to make changes atany time without notice in order to improve design.

Obsolete Not In Production This datasheet contains specifications on a productthat has been discontinued by Fairchild semiconductor.The datasheet is printed for reference information only.

FAST®

FASTr™FPS™FRFET™GlobalOptoisolator™GTO™HiSeC™I2C™i-Lo™ImpliedDisconnect™

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™-3SuperSOT™-6SuperSOT™-8SyncFET™TinyLogic®

TINYOPTO™TruTranslation™UHC™UltraFET®

UniFET™VCX™

ACEx™ActiveArray™Bottomless™CoolFET™CROSSVOLT™DOME™EcoSPARK™E2CMOS™EnSigna™FACT™FACT Quiet Series™

Across the board. Around the world.™The Power Franchise®

Programmable Active Droop™

Rev. I15

BPW34

Document Number 81521

Rev. 1.9, 08-Mar-05

Vishay Semiconductors

www.vishay.com

1

94

85

83

Silicon PIN Photodiode

DescriptionThe BPW34 is a high speed and high sensitive PINphotodiode in a miniature flat plastic package. Its topview construction makes it ideal as a low cost replace-ment of TO-5 devices in many applications.Due to its waterclear epoxy the device is sensitive tovisible and infrared radiation. The large active areacombined with a flat case gives a high sensitivity at awide 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

ApplicationsHigh speed photo detector

Absolute Maximum RatingsTamb = 25 °C, unless otherwise specified

Electrical CharacteristicsTamb = 25 °C, unless otherwise specified

Parameter Test condition Symbol Value Unit

Reverse Voltage VR 60 V

Power Dissipation Tamb ≤ 25 °C PV 215 mW

Junction Temperature Tj 100 °C

Storage Temperature Range Tstg - 55 to + 100 °C

Soldering Temperature t ≤ 3 s Tsd 260 °C

Thermal Resistance Junction/Ambient

RthJA 350 K/W

Parameter Test condition Symbol Min Typ. Max Unit

Breakdown Voltage IR = 100 µA, E = 0 V(BR) 60 V

Reverse Dark Current VR = 10 V, E = 0 Iro 2 30 nA

Diode capacitance VR = 0 V, f = 1 MHz, E = 0 CD 70 pF

VR = 3 V, f = 1 MHz, E = 0 CD 25 40 pF

www.vishay.com

2


Rev. 1.9, 08-Mar-05

BPW34Vishay Semiconductors

Optical CharacteristicsTamb = 25 °C, unless otherwise specified

Typical Characteristics (Tamb = 25 °C unless otherwise specified)

Parameter Test condition Symbol Min Typ. Max Unit

Open Circuit Voltage Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm Vo 350 mV

Temp. Coefficient of Vo Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm TKVo -2.6 mV/K

Short Circuit Current EA = 1 klx Ik 70 µA

Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm Ik 47 µA

Temp. Coefficient of Ik Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm TKIk 0.1 %/K

Reverse Light Current EA = 1 klx, VR = 5 V Ira 75 µA

Ee = 1 mW/cm2, λ = 950 nm, VR = 5 V

Ira 40 50 µA

Angle of Half Sensitivity ϕ ± 65 deg

Wavelength of Peak Sensitivity λp 900 nm

Range of Spectral Bandwidth λ0.5 600 to 1050 nm

Noise Equivalent Power VR = 10 V, λ = 950 nm NEP 4 x 10-14 W/√ Hz

Rise Time VR = 10 V, RL = 1 kΩ, λ = 820 nm tr 100 ns

Fall Time VR = 10 V, RL = 1 kΩ, λ = 820 nm tf 100 ns

Figure 1. Reverse Dark Current vs. Ambient Temperature

0

2

4

6

8

0.1 1 10

C-DiodeCapacitance(pF)

D

VR - Reverse Voltage ( V )

100

94 8430

E = 0f = 1 MHz

Figure 2. Relative Reverse Light Current vs. Ambient Temperature

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

I-RelativeReverseLightCurrent

rarel

Tamb - Ambient Temperature ( °C )94 8416

VR = 5 Vλ = 950 nm

100806040200

BPW34


Rev. 1.9, 08-Mar-05


www.vishay.com

3

Figure 3. Reverse Light Current vs. Irradiance

Figure 4. Diode Capacitance vs. Reverse Voltage

Figure 5. Reverse Light Current vs. Reverse Voltage

0.01 0.1 10.1

1

10

100

1000

I–

Reve

rse

Lig

htC

urr

ent(µ

A)

ra

Ee – Irradiance ( mW/cm2 )

10

94 8417

VR = 5 V= 950 nmλ

0.1

1

10

100

1000

EA – Illuminance ( lx )94 8418

I–

Reve

rse

Lig

htC

urr

ent(µ

A)

ra

101 102 103 104

VR = 5 V

0.1 1 101

10

100

VR – Reverse Voltage ( V )

100

94 8419

I–

Reve

rse

Lig

htC

urr

ent(µ

A)

ra

1 mW/cm2

0.5 mW/cm2

0.2mW/cm2

0.1mW/cm2

0.05 mW/cm2

= 950 nmλ

Figure 6. Diode Capacitance vs. Reverse Voltage

Figure 7. Relative Spectral Sensitivity vs. Wavelength

Figure 8. Relative Radiant Sensitivity vs. Angular Displacement

0

20

40

60

80

94 8407

E = 0f = 1 MHz

C-DiodeCapacitance(pF)

D

VR - Reverse Voltage ( V )

0.1 1 10 100

350 550 750 9500

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1150

94 8420

S(

λ)

–R

ela

tive

Spect

ralS

ensi

tivity

rel

λ – Wavelength ( nm )

0.4 0.2 0 0.2 0.4

S–

Rela

tive

Sensi

tivity

rel

0.6

94 8406

0.6

0.9

0.8

0°30°

10°

20°

40°

50°

60°

70°

80°0.7

1.0

www.vishay.com

4


Rev. 1.9, 08-Mar-05

BPW34Vishay Semiconductors

Package Dimensions in mm

96 12186

BPW34


Rev. 1.9, 08-Mar-05


www.vishay.com

5

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, GermanyTelephone: 49 (0)7131 67 2831, Fax number: 49 (0)7131 67 2423



Notice




T-1 3/4 (5 mm)SOLID STATE LAMPS

0.040 (1.02)

0.200 (5.08)0.180 (4.57)

0.050 (1.27)REF.

0.100 (2.54)

SEENOTES

1.00 (25.4)MIN

CL

0.100 (2.54)REF.

Ø 0.230 (5.84)

0.023 (0.58)0.017 (0.43)

SQ. TYP. (2X)

0.050 (1.27)

FLAT DENOTESCATHODE

PACKAGE DIMENSIONS

HIGH EFF. RED HLMP-3300 HIGH EFF. RED HLMP-3315HIGH EFF. RED HLMP-3301 HIGH EFF. RED HLMP-3316

STANDARD RED FLV110

DESCRIPTIONThe HLMP-33XX series consists of high efficiency red T-1 3/4lamps with a viewing angle of 35° or 65°. FLV110 is a low profilestandard red T-1 3/4 lamp with a diffused lens, providing aviewing angle of 70°.

FEATURES• Popular, general purpose lamps

• Wide and narrow viewing angle devices for direct

view or backlighting

• Solid state reliability

• Sturdy leads for easy assembly

Parameter HLMP33XX FLV110 UNITSPower Dissipation 135 135 mWAverage Forward Current 30 30 mAPeak Forward Current

(1 µS pulsewidth, 0.3% duty cycle)(FLV110 1 amp) 90 90 mAReverse Voltage 5 5 VLead Soldering Time at 260° C 5 5 secOperating Temperature -55 to +100 -55 to +100 °CStorage Temperature -55 to +100 -55 to +100 °C

ABSOLUTE MAXIMUM RATING (TA =25°C)

NOTES:

1. ALL DIMENSIONS ARE IN INCHES (mm).

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)

2001 Fairchild Semiconductor CorporationDS300005 2/27/01 1 OF 4 www.fairchildsemi.com

Part Number HLMP-3300 HLMP-3301 HLMP-3315 HLMP-3316 FLV110 ConditionLuminous Intensity (mcd) IF = 10mA

Minimum 2.0 4.0 12 20 0.8*Typical 3.5 7.0 18 35 3.0*

Forward Voltage (V) IF = 10mAMaximum 3.0 3.0 3.0 3.0 2.0Typical 2.2 2.2 2.2 2.2 1.6

Peak Wavelength (nm) 635 635 635 635 660 IF = 10mAReverse Voltage (V) 5 5 5 5 5 IR = 100µA Viewing Angle (°) 65 65 35 35 70 IF = 10mA

ELECTRICAL / OPTICAL CHARACTERISTICS (TA =25°C)


* For FLV110 Test IF = 20mA

www.fairchildsemi.com 2 OF 4 2/27/01 DS300005

RE

LAT

IVE

INT

EN

SIT

Y

Fig. 3 Relative Intensity vs. Peak Wavelength

1.0

0.5

0

500 550 600 650 700 750

90

I F -

FO

RW

AR

D C

UR

RE

NT

(m

A)

VF - FORWARD VOLTAGE (V)

WAVELENGTH (nm)

Fig. 1 Forward Current vs. Forward Voltage

40

50

60

70

80

30

20

10

0

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

IF - DC FORWARD CURRENT (mA)

RE

LAT

IVE

LU

MN

OU

S IN

TE

NS

ITY

(NO

RM

ALI

ZE

D A

T 2

0 m

A)

Fig. 2 Relative Luminous Intensity vs. DC Forward Current

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

0 5 10 15 20 25 30

AlGaAs RED

HER

HER

AlGaAs RED

HER

AlGaAs RED

I F -

FO

RW

AR

D C

UR

RE

NT

(m

A)

TA - AMBIENT TEMPERATURE (˚C)

Fig. 4 Current Derating Curve

50

40

30

20

10

0

0 20 40 60 85 100

HER, AlGaAs RED

TYPICAL PERFORMANCE CURVES (TA =25°C)


DS300005 2/27/01 3 OF 4 www.fairchildsemi.com

DISCLAIMERFAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICETO ANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOTASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUITDESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THERIGHTS OF OTHERS.

LIFE SUPPORT POLICYFAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORTDEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF FAIRCHILDSEMICONDUCTOR 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 providedin labeling, can be reasonably expected to result in asignificant injury of the user.

2. A critical component in any component of a life supportdevice or system whose failure to perform can bereasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.


www.fairchildsemi.com 4 OF 4 2/27/01 DS300005

DATA SHEET

Product specificationSupersedes data of 1997 Jun 03File under Discrete Semiconductors, SC04

1997 Sep 03

DISCRETE SEMICONDUCTORS

BC107; BC108; BC109NPN general purpose transistors

M3D125

1997 Sep 03 2

Philips Semiconductors Product specification

NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109

FEATURES

• Low current (max. 100 mA)

• Low voltage (max. 45 V).

APPLICATIONS

• General purpose switching and amplification.

DESCRIPTION

NPN transistor in a TO-18; SOT18 metal package.PNP complement: BC177.

PINNING

PIN DESCRIPTION

1 emitter

2 base

3 collector, connected to the case

Fig.1 Simplified outline (TO-18; SOT18)and symbol.

handbook, halfpage

MAM2641

3

2

3

12

QUICK REFERENCE DATA

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT

VCBO collector-base voltage open emitter

BC107 − 50 V

BC108; BC109 − 30 V

VCEO collector-emitter voltage open base

BC107 − 45 V

BC108; BC109 − 20 V

ICM peak collector current − 200 mA

Ptot total power dissipation Tamb ≤ 25 °C − 300 mW

hFE DC current gain IC = 2 mA; VCE = 5 V

BC107 110 450

BC108 110 800

BC109 200 800

fT transition frequency IC = 10 mA; VCE = 5 V; f = 100 MHz 100 − MHz

1997 Sep 03 3



LIMITING VALUESIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).

THERMAL CHARACTERISTICS

Note

1. Transistor mounted on an FR4 printed-circuit board.

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT

VCBO collector-base voltage open emitter

BC107 − 50 V

BC108; BC109 − 30 V

VCEO collector-emitter voltage open base

BC107 − 45 V

BC108; BC109 − 20 V

VEBO emitter-base voltage open collector

BC107 − 6 V

BC108; BC109 − 5 V

IC collector current (DC) − 100 mA

ICM peak collector current − 200 mA

IBM peak base current − 200 mA

Ptot total power dissipation Tamb ≤ 25 °C − 300 mW

Tstg storage temperature −65 +150 °CTj junction temperature − 175 °CTamb operating ambient temperature −65 +150 °C

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VALUE UNIT

Rth j-a thermal resistance from junction to ambient note 1 0.5 K/mW

Rth j-c thermal resistance from junction to case 0.2 K/mW

1997 Sep 03 4



CHARACTERISTICSTj = 25 °C unless otherwise specified.

Notes

1. VBEsat decreases by about 1.7 mV/K with increasing temperature.

2. VBE decreases by about 2 mV/K with increasing temperature.

SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. TYP. MAX. UNIT

ICBO collector cut-off current IE = 0; VCB = 20 V − − 15 nA

IE = 0; VCB = 20 V; Tj = 150 °C − − 15 µA

IEBO emitter cut-off current IC = 0; VEB = 5 V − − 50 nA

hFE DC current gain IC = 10 µA; VCE = 5 V

BC107A; BC108A − 90 −BC107B; BC108B; BC109B 40 150 −BC108C; BC109C 100 270 −

hFE DC current gain IC = 2 mA; VCE = 5 V

BC107A; BC108A 110 180 220

BC107B; BC108B; BC109B 200 290 450

BC108C; BC109C 420 520 800

VCEsat collector-emitter saturation voltage IC = 10 mA; IB = 0.5 mA − 90 250 mV

IC = 100 mA; IB = 5 mA − 200 600 mV

VBEsat base-emitter saturation voltage IC = 10 mA; IB = 0.5 mA; note 1 − 700 − mV

IC = 100 mA; IB = 5 mA; note 1 − 900 − mV

VBE base-emitter voltage IC = 2 mA; VCE = 5 V; note 2 550 620 700 mV

IC = 10 mA; VCE = 5 V; note 2 − − 770 mV

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 kHzBC109B; BC109C − − 4 dB

F noise figure IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ;f = 1 kHz; B = 200 HzBC107A; BC108A

BC107B; BC108B; BC108C− − 10 dB

BC109B; BC109C − − 4 dB

1997 Sep 03 5



PACKAGE OUTLINE

REFERENCESOUTLINEVERSION

EUROPEANPROJECTION ISSUE DATE

IEC JEDEC EIAJ

SOT18/13 TO-18B11/C7 type 3 97-04-18

a

α

k

D A L

seating plane

b

D1

0 5 10 mm

scale

Metal-can cylindrical single-ended package; 3 leads SOT18/13

w AM M B M

A

1

2

3

j

B

DIMENSIONS (millimetre dimensions are derived from the original inch dimensions)

UNIT w

mm 5.314.74

0.470.41

5.455.30

4.704.55

1.030.94

1.10.9

15.012.7

α

0.40 45°

A a b D D1 j k L

2.54

1997 Sep 03 6



DEFINITIONS

LIFE SUPPORT APPLICATIONS

These products are not designed for use in life support appliances, devices, or systems where malfunction of theseproducts can reasonably be expected to result in personal injury. Philips customers using or selling these products foruse in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Philips for any damages resulting from suchimproper use or sale.

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 ormore of the limiting values may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operationof the device at these or at any other conditions above those given in the Characteristics sections of the specificationis 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.

1997 Sep 03 7



NOTES

Internet: http://www.semiconductors.philips.com

Philips Semiconductors – a worldwide company

© 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 changedwithout notice. No liability will be accepted by the publisher for any consequence of its use. Publication thereof does not convey nor imply any licenseunder patent- or other industrial or intellectual property rights.

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

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

Printed in The Netherlands 117047/00/04/pp8 Date of release: 1997 Sep 03 Document order number: 9397 750 02817







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 Units Gate-Source Voltage VGSS 30 V Power Dissipation (1) TA = +250C PD 300 mW Operating Junction & Storage Temperature Range Top, Tstg -65 to +200 0C

(1) Derate linearly 1.71 mW/0C for TA > +250C.

TO-18

(TO-206AA)

*See appendix A for package outline

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = +250C unless otherwise noted) PARAMETERS / TEST CONDITIONS Symbol Min. Max. Units Gate-Source Breakdown Voltage VDS = 0, IG = 1.0 µAdc

V(BR)GSS

30

Vdc

Gate Reverse Current VDS = 0, VGS = 30 Vdc VDS = 0, VGS = 15 Vdc

IGSS

10 7.5

ηAdc

Drain Current VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc

IDDSS

-1.0

-5.0

mAdc

Gate-Source Cutoff Voltage VDS = 5.0 V, ID = 1.0 µAdc

VGS(off)

0.75

6.0

Vdc

Magnitude of Small-Signal, Common-Source Short-Circuit Forward Transfer Admittance VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc, f = 1.0 kHz

Yfs2

1,000

4,500

µmho Small-Signal, Common-Source Short-Circuit Input Capacitance VGS = 0, VDS = 5.0 Vdc, f = 1.0 MHz

Ciss

10

pF

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

NF

3.0

dB

6 Lake Street, Lawrence, MA 01841 1-800-446-1158 / (978) 794-1666 / Fax: (978) 689-0803

120101 Page 1 of 1







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