EO_495

34 - ELETTRONICA OGGI 495 - GIUGNO/LUGLIO 2021 ANALOG/MIXED SIGNAL BJT Prestazioni elevate in commutazione I BJT possono fornire prestazioni in commutazione di molte volte superiori rispetto alla loro perdita di po- tenza massima consentita, poiché un transistor che funziona come un interruttore è caratterizzato da due punti operativi stazionari. Se nel primo punto opera- tivo scorre una corrente di base sufficientemente ele- vata, si produce una corrente di collettore che chiude l’interruttore, ai capi del quale è presente solo una caduta di tensione residua. Poiché la corrente di base nel secondo punto di funzionamento è di conseguen- za pari a zero, il transistor ai capi del quale è applica- ta la piena tensione operativa funge da blocco. La transizione tra i due punti operativi è molto veloce. Questo consente di posizionare la linea di carico in modo tale da tagliare l’iperbole della perdita di po- tenza, quando il passaggio dalla fase di conduzione al blocco del transistor e viceversa è abbastanza ra- pida e non si verifica troppo frequentemente. I punti operativi stazionari devono essere posizionati appe- na sotto l’iperbole. Poiché i BJT consentono una commutazione molto veloce nell’intervallo lineare e offrono un’elevata cor- rente impulsata con un’alta densità di corrente, essi sono adatti per l’utilizzo come driver per il control- lo dei MOSFET. Ciò consente di ottenere dimensioni ridotte e costi inferiori rispetto alle soluzioni specializzate costituite da IC driver. Piccoli componenti, grandi prestazioni I BJT a bassa V CEsat sono tipica- mente disponibili con una tensione massima alla giunzione collettore- emettitore (V CEO ) che va da 12 V a 100 V e con correnti di collettore fino a diversi Ampère in package SOT. I transistor bipolari più piccoli al mondo sono attualmente forni- ti nei package ultra-miniaturizzati DFN0606-3 di Diodes . Con un in- gombro di 0,36 mm 2 e un’altezza di soli 0,4 mm, il transistor bipolare di piccolo segnale NPN BC847BFZ da 45 V è più piccolo del 40% rispetto ai componenti DFN1006, SOT883 e SOT1123 con caratteristiche analo- ghe, e offre comunque prestazioni su- periori rispetto ai transistor confron- tabili con fattori di forma molto più grandi, perché il suo package senza piombo permette di ottenere una maggiore densità di potenza con una resistenza termica di appena 135 °C/W. I modelli di Diodes supportano commutazioni nelle applicazioni a bassa tensione con meno di 1 V, consentendo la commutazione completa nelle applicazioni mobili con una potenza minima. Con una corrente di collettore di 100 mA e una per- dita di potenza di 925 mW, essi (Fig. 2) sono partico- larmente adatti per i dispositivi indossabili come gli smartwatch, i gadget per il fitness e la verifica del- la forma fisica e per altri dispositivi consumer quali smartphone e tablet. Il transistor PNP corrispondente è il BC857BZ (Fig. 3). Per molte applicazioni circuitali, dunque, i BJT con basse tensioni di saturazione non sono solo un ade- guato sostituto dei MOSFET, ma offrono anche una serie di vantaggi, tra cui una bassa resistenza all’ac- censione, la possibilità di operare con una tensione di controllo inferiore a 1V, un’eccellente stabilità in temperatura e l’insensibilità alle scariche ESD. Poiché bloccano la corrente in entrambe le direzioni, essi possono rendere superfluo il ricorso a un secondo MOSFET. La loro perdita di potenza e la produzione di calore che ne deriva sono inferiori, così come il loro prezzo. Fig. 3 – Il transistor bipolare NPN per piccoli segnali BC847BFZ da 45 V di Diodes ha dimensioni inferiori del 40% rispetto ai componenti DFN1006, SOT883 e SOT1123 pur avendo caratteristiche confrontabili e garantendo al contempo prestazioni superiori