Thermal behavior characterization for MOSFETs and BJTs in hazardous locations

Abstract

Este artículo muestra una aproximación polinomial numérica al tema de cómo los transistores de unión bipolar (BJT) y los transistores de efecto de campo (FET) pueden resultar seguros o inseguros cuando funcionan en atmósferas explosivas. Se han analizado termográficamente los transistores más utilizados, trabajando en un entorno controlado, para caracterizar su comportamiento térmico. El objetivo es evitar que el transistor propicie condiciones que logran la energía mínima de activación de vapores, polvos o fibras volátiles combustibles. Hemos llevado los transistores a sus valores nominales, especificados por corrientes y voltajes de trabajo, y confirmamos que el efecto de la disipación de calor en un transistor BJT es no lineal y mucho mayor que en un transistor tipo MOSFET. Hemos encontrado experimentalmente una diferencia térmica de más de 200°C de sobrecalentamiento de un BJT común en comparación con un MOSFET con carga similar en polarización fija. Logramos medir temperaturas superiores a los 300ºC en BJTs que operan dentro de sus rangos y condiciones nominales, cuando se supone que la temperatura “segura” aceptada no debe superar 200ºC en ningún caso. Por medio de un análisis de desempeño enfocado en la temperatura, nuestro estudio sugiere que no se deben implementar equipos con tecnologías BJT en ciertas áreas de lugares clasificados o zonas explosivas; por lo que son preferibles las tecnologías MOSFET.