L_4 (Конспекты лекций), страница 3

На коллекторном переходе выделяется наибольшая мощность, потомупри проектировании силовых электронных устройств большое вниманиеприходиться уделять тепловым расчётам. Особенно велика мощность, выделяемая на коллекторном переходе в активном режиме.

Эффективным методом снижения мощности является использование силовых приборов в ключевом режиме: в этом режиме удаётся использовать участки ВАХ транзистора с высокой крутизной. Кроме того, находясь в режиме, близком к предельному, транзистор не перегружается, так как в ключевом режиме транзисторнаходится определённое время открытым до насыщения, или в режиме отсечки. Основная перегрузка выпадает на промежуток времени, когда транзистор переключается, но это небольшой временной промежуток и среднеезначение мощности, выделяемое на транзисторе, остаётся небольшим. Поэтой причине силовые приборы предназначены для работы в ключевых режимах.

Параметры транзисторных ключей будут рассмотрены позже.15Перегрузка коллекторного перехода заканчивается электрическим пробоем: превышение напряжения на коллекторном переходе приводит к расширению запрещённой зоны, может произойти смыкание эмиттерного и коллекторного переходов ─ «прокол базы». Напряжение пробоя сильно зависитот схемы включения транзистора. Например, у транзистора в схеме с ОБ напряжение пробоя больше, чем в схеме с ОЭ (достаточно вспомнить наклонколлекторных характеристик транзистора в одной и другой схемах включения).В настоящее время различают два вида пробоя коллекторного перехода─ первичный (обычный) и вторичный. Первичный пробой был рассмотренпри анализе обратносмещённого p-n-перехода.

Для вторичного пробоя характерен сильный разогрев полупроводника. При этом образуется своеобразный«канал» с повышенной температурой и проводимостью. Через этот каналустремляется большая часть коллекторного тока. Вкратце сущность образования этого «канала». По какой то причине в конкретной области коллекторного перехода образуется повышенная плотность тока. Это вызовет повышение температуры в этом участке перехода. Начнётся лавинный процесс:рост температуры увеличивает проводимость этого «канала» и тока. Полупроводник саморазогревается.

«Канал», о котором идёт речь, вообще имееточень узкий диаметр и в нём локализируется рассеяние большой мощности.Если бы эта мощность рассредоточилась по всему кристаллу схемы, то схеменичего бы не угрожало. Всё это заканчивается вторичным пробоем коллекторного перехода, и развивается этот процесс очень быстро ─ за нескольконаносекунд. Чтобы избежать вторичного пробоя, у транзистора определяютобласть безопасной работы, которая в ключевом режиме шире, чем в линейном. Например, в схеме с ОЭ для транзистора наиболее опасным режимомявляется режим оборванной базы, поэтому допустимые напряжения на участке коллектор-эмиттер определяют именно в этом режиме.

Это значениеобычно указывается в справочной литературе. Кроме того, для повышенияэлектрической безопасности транзистора область безопасной работы иногдадополняют «подобластью». Для подстраховки к силовому транзистору могутбыть подключены дополнительные цепи (снабберы─ от английскогоSnubber), которые не позволяют выхода транзистора за область безопаснойработы.7.

Теоретическое обобщение по теме.16Рассмотрены:1. Физические и математические модели биполярного транзистора (модели Эберса-Молла). Использование моделей при анализе статических ВАХтранзистора.2. Статические параметры транзистора по переменной составляющейтока, определение их по ВАХ.

Эта тема закрепляется при обработке результатов исследования транзистора в разных схемах включения (исследованиятранзистора на стендах УЛС-1 и с помощью компьютерного моделированияв программе «Mikro-Cap 7, 8, 9).3. Поскольку в последнее время силовая электроника развивается быстро, то в лекции были изложены особенности работы силовых транзисторов..