Temperatura é variável projeto primeira ordem para qualquer circuito transistor. Seja bipolar (BJT) ou FET, todo parâmetro chave desloca com temperatura junção ($T_j$). Entender estes deslocamentos separa projetos robustos de falhas campo.
1. Ganho Corrente ($\beta$ / $h_{FE}$) — BJTs
- $T_j$ Subindo: $\beta$ tipicamente aumenta ($\approx$ +0,5–1%/°C) devido eficiência injeção portadores aumentada e recombinação base reduzida. Nota: alguns BJTs alta tensão mostram pico então declínio.
- $T_j$ Caindo: $\beta$ cai, potencialmente faminto drive base em projetos marginais.
2. Correntes Fuga
- BJT $I_{CBO}$, $I_{CEO}$: Dobram a cada $\approx$ 8–10°C (Si). A 150°C, fuga pode ser 1000$\times$ valor 25°C — crítico nós baixa corrente ou alta impedância.
- FET $I_{DSS}$, $I_{GSS}$: Subida exponencial similar. Fuga subthreshold MOSFETs segue $I \propto e^{-V_{th}/nV_T}$; $V_{th}$ cai $\approx -2$ mV/°C, então fuga dispara.
3. Deslocamentos Parâmetros Chave com Temperatura Subindo
| Parâmetro | Tendência BJT | Tendência MOSFET |
|---|
| $V_{BE}$ / $V_{th}$ | $-2$ mV/°C | $-1,5$ a $-3$ mV/°C |
| $V_{CE(sat)}$ / $R_{DS(on)}$ | Leve diminuição | Aumento (+0,5–1%/°C) — perda mobilidade domina |
| $f_T$, $f_{max}$ | Diminuição | Diminuição (mobilidade, $C_{gd}$) |
| Tensão ruptura ($BV_{CEO}$, $BV_{DSS}$) | Diminuição (avalanche mais fácil) | Leve aumento (avalanche mais difícil) |
| Velocidade chaveamento ($t_{on}$, $t_{off}$) | Mais lento (tempo armazenamento $\uparrow$) | Misto: liga mais rápido, desliga mais lento |
4. Fenômenos Perigosos
- Fuga térmica (BJT): $I_C \uparrow \rightarrow P_{diss} \uparrow \rightarrow T_j \uparrow \rightarrow \beta \uparrow \rightarrow I_C \uparrow \ldots$ loop realimentação positiva. Prevenido por degeneração emissor, acoplamento térmico, ou limitação corrente.
- Ruptura secundária: Pontos quentes localizados BJTs alta tensão alta densidade corrente.
- Deslocamento $V_{th}$ MOSFET: Pode causar ligação não-intencional em projetos drive gate marginais.
5. Estratégias Mitigação
- Projeto térmico: Dissipadores, vias térmicas, ar forçado, refrigeração líquida — mantenha $T_j < T_{j(max)}$ com margem.
- Estabilização polarização: Resistores emissor (BJT), degeneração fonte (FET), espelhos corrente ativos, circuitos polarização referenciados bandgap.
- Compensação temperatura: Multiplicador $V_{BE}$, termistores, circuitos PTAT/CTAT.
- Derating: Opere $\le$ 50–70% máx potência, corrente, tensão em ambiente máximo.
- Simulação: Monte Carlo + varreduras temperatura SPICE com modelos precisos (incluindo auto-aquecimento).
Conclusão: Temperatura muda tudo. Projete para cantos ($-40^\circ C$ a $+125^\circ C$ ou mais amplo), verifique com simulação térmica, teste em extremos. Circuito funciona bancada 25°C pode oscilar, travar, ou queimar a 85°C.
