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222 Fundamentos de microelectrónica, nanoelectrónica v fotónica +W+ + + w' a) b) Figura 9.12. a) Disminución de la anchura de la base en un trans¡stor p-n-p polarizado en la reg¡ón activa. b) Efecto de perforación de la base al unirse las regiones de carga espacial de las dos uniones del transistor. Según vimos en el Capítulo 4, la anchura de la zona de carga espacial a cada lado de la unión varía inversamente con la concentración de impurezas del semiconductor (ecuación 4. ll). Además, la anchura total aumenta o disminuye con la tensión aplicada a la unión en inverso o en directo, respectivamente (ecuación 4. 16). Así pues, la reducción de la anchura de la base será mayor en la unión de colector ya que ésta se encuentra polarizada en inversa, generalmente con potenciales más elevados. El aumento del factor de transporte debido a la disminución de n'origina un aumento de la corriente de colector ya que se inyectan más huecos en el colector. El efecto es particularmente notable en las curvas I-V de salida en la configuración de emisor común, aunque también afecta al resto de las características. En la Figura 9.10 puede observarse cómo, en efecto, existe un ligero aumento de Ira medida que aumenta Vuren la región activa. En las curvas de salida de la configuración de base común, Figura 9.8, el efecto no es tan aparente ya que las curvas están trazadas para I E= cte. La imposición de 1u constante, siendo la corriente de emisor la principal contribución a la corriente de colector, hace que 1. sea prácticamente constante con Vur. A medida que la tensión inversa aplicada a la unión de colector aumenta, la reducción de la anchura de la base es cada vez mayor de forma que existirá un cierto voltaje para el cual la región de carga espacial de la unión de colector entra en contacto directo con la que existe en la unión de emisor (Figura 9.12b). Este fenómeno, que da lugar a un aumento considerable de la corriente de colector, se denomina perforoción cle la base. Según se aprecia en el esquema de bandas de energía de la Figura 9.13 para un transistor p-rt-p, la reducción a cero de la anchura de la base oligina una eliminación de la banera de potencial para la corriente de huecos del emisor. En estas condiciones los huecos pasan directamente de emisor a colector atraídos por la polarización negativa del colector, con el consiguiente aumento de 1.. Superpuesto al efecto de perforación de base puede existir otro de avalancha de los portadores minoritarios moviéndose a través de la unión de colector polarizada en inverso. Este fenómeno, ya estudiado en el Capítulo 4, aparece a tensiones de polarización inversa elevadas, y da lugar también a un aumento muy apreciable de la corriente a través de la unión. Ambos fenómenos, el de perforación y el de avalancha, pueden coexistir en la región de voltajes elevados de las curvas características, predominando aquel que aparezca a tensiones más bajas. La Figura 9. l4 muestra de forma esquemática el efecto de aumento de la corriente 1. en la región de voltajes elevados de las curvas características de salida como consecuencia de estos dos fenómenos. Generalmente se define r.rn voltaje de ruptura, Vn, como el voltaje umbrai a partir del cual se inicia un aumento apreciable de 1. en la curva característica correspondiente a 1¡. = 0 (en la
<strong>Transistores</strong> bipolares 223 tr Figura 9.13. Efecto de la perforación de la base en la curvatura de las bandas de energía de un transistor p-n-p polarizado en la región activa. Las curvas a trazos indican el estado normal de operación en dicha región' c a) b) Figura g.14. Efecto de la perforación de la base y de avalancha en las curvas lVde salida para un transistor fípico p-n-p polarizado en la configuración de base común (a) y de emisor común (b). Nótese que debido al efecto de avalancha la corriente l"alcanza valores muy elevados para valores de V"ro V* - próximos al potencial de ruptura, V". configuración de base común) o /u = Q (en la configuración de emisor común). Normalmente V* es más bajo en este segundo caso, ytque la corriente I c= I ruoes más elevada gue I ct¡o según se señaló anteriormente (Apartado 9.2.3). La operación del transistor en la región de ruptura suele ser muy inestable ya que en esta región se producen cambios considerables de la corriente de colector para variaciones muy pequeñas en el voltaje de polarización de la unión de colector. Hay que notar adeniás que la región de ruptura frecuentemente cae fuera de la denominada) .rruo d. máxima disipación de potencia del circuito de salida del transistor. Esta curva está dada por la ecuación, P,,,u.. =Vurl ,, para la configuración de base común' o bien. P,ru.,=Vrrl ,-,patala
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