Главная Отечественные полупроводниковые аналоги



в разных странах существуют региональные унифицированные стандарты на параметры и характеристики приборов, методику измерений и контроля их качества, которые могут существенно отличаться от международных стая-дартов.

2.2. Максимальные и максимально допустимые параметры

Максимальные (предельные) параметры определяют такие режимы, при

которых работа прибора недопустима, так как прибор может выйти из строя или возникнут необратимые изменения его свойств.

Максимально допустимые (предельно допустимые) параметры - это такие параметры (мощность, напряжение, ток, температура), при которых гарантируется стабильная и надежная работа данного прибора. Этн параметры устанавливаются с запасом по отношению к максимальным параметрам. Необходимые запасы выявляются в результате длительных испытаний на надежность с учетом погрешности измерения, нестабильности в процессе испытаний, возможности случайных колебаний технологического процесса. Не рекомендуется использовать полупроводниковые приборы в совмещенных предельно допустимых режимах и при длиаельной работе даже в одном из предельно допустимых режимов, так как снижается надежность их работы.

Мощность рассеяния. Определяется физическими свойствами полупроводникового материала, геометрическими, конструктивно-технологическими н трп-ловыни характеристиками прибора.

Прн тепловом равновесии рассеивае.мая мощность расходуется на нагревание и влияет на температуру перехода при заданной температуре окружающей среды Та или температуре корпуса Тс- Максимальная мощность ограничивается максимальной температурой перехода, зависит от теплового сопротивления, ст Та (или Tq) и линейно уменьшается с ростом окружающей температуры (или температуры корпуса).

Различают максимально допустимую мощность рассеяния в статическом (установившемся) и импульсном режимах. В последнем случае она зависит" от формы, длительности, частоты и скважности импульсов.

Пробивные (максимальные) н максимально допустимые напряжения. Максимальное напряжение, которое может выдерживать диод нли транзистор, ограничивается явлением пробоя (теп.товым или электрическим). Механизм пробоя определяется физическими параметрами исходного материала, типом Проводимости, мощностью прибора, внешними условиями и другими причинами.

Вероятность возникновения теплового пробоя существенно зависит от теплового сопротивления прибора, внешних условий, схемы включения элементов входной пени, рабочего тока и напряжения на приборе. Тепловой пробой можно избежать обеспечением тепловой стабильности режима работы прибора, т. е. обеспечением хорошего теплообмена,

Электрнческнй пробой определяется характеристиками электронно-дырочного перехода (шириной перехода, объемными и поверхностными свойствами). Значение пробивного напряжения определяется удельным сопротивлением исходного материала; оно обычно ниже теоретического из-за наличия дефектов в исходном материале и поверхностного пробоя.

Смыкание (прокол) возникает у транзисторов, полученных методом вплавления, У транзисторов с неоднородной базой это явление практически не наблюдается.

Транзисторы характеризуются напряжениями пробоя переходов (КБОпрой, ЭБОпроб) " напряжением пробоя между коллектором и эмиттером. Последнее зависит от условий включения элементов во входной цепн (между эмиттером н базой), т. е. от сопротивлений и i? и напряжения смещения. Значение напряжения между коллектором и эмиттером для произвольной схемы {1хзяаб, кэкпрб. кэугфсб) лежит между значеннямн напряжений кэо1фоб квОпроб Напряжение пробоя кэопрой является наименьшим из всех возможных напряжений пробоя



между коллектором и эмиттером и соответствует наихудшим условиям иа входе, т. е. прн обрыве цепи базы {R =00). Транзисторы с большими коэффициентами усиления при одном и том же кшпроб имеют меньшее напряжение пробоя между коллектором и эмиттером. Для обеспечения стабильной работы транзисторов рабочее папряжеЕше между коллектором и эмиттером выбирают меньше величины кэдщлй Изменение напряжения

между коллектором и эмнттером от сопротивлений резисторов и

характеризуется зависимостью кэнпрой сопротивлений. Имеется

критическое сопротивление в цепи базы бэ пк "Р" котором начинается снижение допустимого рабочего напря.жения. Чем больше значение R, тем сильнее зависимость от температуры.

Напряжение кэкироб используется для расчета схем с трансформатором или резонансным контуром иа входе, напряжение эБОпроб -Д-" Расчета напряжения запирания переключающих или усилительных схем прн работе с отсечкой коллекторного тока; напряжение квопроб-лля расчета режима работы запертого транзистора и схем с общей базой.

Напряжения пробоя переходов устанавливаются при определенном уровне тока {например, для маломощных транзисторов кродроб фиксируется

прн токах от 1 до 200 мкА). Значения пробивных напряжений снижаются прн повышении температуры.

Максимально допустимые напряжения устанавливаются по наименьшим из измеренных значений пробивных напряжений с некоторым запасом для обеспечения надежной работы приборов. Максимальные и максимально допустимые напряжения определяют верхнюю допустимую границу рабочего диапазона обратных напряжений диодов и транзисторов.

При определенном сочетании параметров (прн больших напряжениях и токах, даже если они не превышают предельных значений) может возникнуть второй пробой. Поэтому изготовители приборов определяют для них области безопасной работы, исключающие этот вид пробоя. Кроме того, созданы транзисторы, обладающие повышенной устойчивостью ко второму пробою (например, Транзисторы с эпитакспальной базой, с балластными стабилизирующими резисторами в цепях эмиттеров). Кроме технологических мероприятий существуют схемные решения, уменьшающие вероятность возникновения второго пробоя (например, используются демпфирующие RG-цепочки, стабилитроны или ограничительные диоды). Наибольшей склопностью ко второму пробою обладают транзисторы, работающие с индуктивной нагрузкой в ключевом режиме (прн запнранни).

Максимальные токн. Максимальный ток, протекающий через полупроводниковый прибор, определяется допустимой мощностью рассеяния в приборе, уменьшением коэффициента усиления прн увеличении тока коллектора /« (например, доЛ2э<10), критическим током, прн котором происходат второй пробой, значением г дд. транзистора н t/np днода. Поэтому для увеличения максимального тока стараются уменьшить кэнас и ир- увеличить мощность рассеяния (т. е. уменьшить тепловое сопротивление, увеличить допустимую температуру перехода), повысить устойчивость ко второму пробою, уменьшить спад коэффициента усиления при увеличении /к. Максимально допустимый ток определяется через максимальный ток с учетом коэффициентов запаса, определяемых соответствующими методиками.

Максимальный ток базы ограничивается сопротивлением вывода и контактов базы. Ограничение по максимальному току коллектора, как правило, наступает раньше, чем достигается максимальный ток базы.



Максимально допустимый ток через выпрямительный диод приходится выбирать с очень большим запасом по сравнению с максимальным током. Дело в том, что при включении выпрямителя через диоды за первые несколько периодов колебаний проходят большие импульсы тока, заряжающего конденсаторы фильтра. Например, прн среднем выпрямленном токе 300- 500 мА импульсы тока могут достигать значений 3-5 А.

Прн подборе аналогов следует иметь в виду, что некоторые зарубежные фирмы выбирают запасы по максимальному току эначи1ельпо ме]]ьшие, чем это принято в СССР (соответственно даются и меньшие диапазоны температуры внешней среды нлн корпуса). Поэтому могут быть случаи, когда аналогичный по току отечественный выпрямительный днод имеет габариты много большие, чем зарубежный.

2.3. Тепловые параметры

К тепловым параметрам приборов относятся; минимальная и максимальная температура перехода (У;«»,»«), тепловые сопротивления, тепловые постоянные времени н теплоемкости. Они определяют стабильность работы полупроводниковых приборов при измененик температуры, ограничивают максимальные мощности, токн и напряжения, допустимые диапазоны температуры окружающей среды, при которых обеспечивается надежная работа. В частности, параметры тц, С*л, позволяют определить нагрев транзистора или диода в рабочем режиме.

При достижении Т, max У полупроБодниковых прнборов резко ухудшаются параметры, либо они выходят из строя из-за теплового пробоя переходов. Величина Tj

max зависит ОТ тнпэ ИСХОДНОГО материзла, степени легирования,

состояния поверхностр[ и других технологических факторов. Для германиевых приборов та:в = 70-120 ч:, ДЛЯ кремниевых - 150-200С.

Приводимые в справочниках значения Т j таг опрвделбны эксперимен-тально нли рассчитаны н имеют определенный запас по сравнению со значением температуры, при которой наступает разрушение прибора, Диапазон температуры окружающей среды составляет для кремниевых приборов примерно минус 60-*-+125 "С, для германиевых - минус 60-f-ь70°С.

Измерение температуры перехода прямыми методами сложно и поэго.му используются косвенные методы, при которых она оценивается по какому-либо термочувствительному параметру. Например, термочувствительным параметром диодов являются обратный ток /обр и прямое падение напряжения Урр, а у транзисторов-/[ggQ, прямое падение напряжения £35 или

КБ 21Э в-одиое сопротивление. Температуру рабочих областей полупроводниковых приборов измеряют н другими методами, например регистрацией инфракрасного излучения, физическим методом (термопарой).

Теплообмен между окружающей средой и переходом принято характеризовать тепловым сопротивлением прибора. Тепловое сопротивление - сопротивленне элементов конструкции распространению тепла от перехода к корпусу н тсплоотводу-определяется конструкцией прибора и теплопроводностью ее элементов, системой охлаждения корпуса. Значение теплового сопротивления переход - среда {Rthja) необходимо при расчете допустимой мощности рассеяния маломощных диодов н транзисторов, обычно работающих без теплоотвода, а значения теплового сопротивления переход - корпус {Rthjc) - при расчете режима работы мощных приборов прн наличии внешнего радиатора. Обычно RthjbRthjc Тепло от кристалла с переходами к корпусу или радиатору отводится за счет теплопроводности, а от корпуса li Окружающее пространство - конвекцией н излучением.

Для охлаждения корпуса мощного прибора вместо радиатора может использоваться поток жидкости или газа, При использовании радиатора нагрев полупроводникового прибора зависит от качества теплового контакта корпуса с радиатором. Для уменьшения контактного сопротивления применяются специальные смазки (например, кремнийорганические) н пасты, заполняющие пустоты между контактирующими поверхностями, а также про-]сладки нз мягких, легко деформируемых металлов: свинца, индия, меди, алюминия.



0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94


0.0373