Предельные режимы биполярного транзистора

Анализ основных способов определения максимальной мощности рассеяния транзистора. Общая характеристика видов пробоя коллекторного перехода: тепловой, электрический. Знакомство с предельными режимами биполярного транзистора, рассмотрение особенностей.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 21.07.2013
Размер файла 62,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предельные режимы биполярного транзистора

транзистор коллекторный электрический

1.Рабочий диапазон температур транзистора

Для нормальной работы транзистора необходимо, чтобы в каждой из его областей -- эмиттерной, базовой и коллекторной -- преобладала электропроводность одного типа -- дырочная или электронная. При повышении температуры транзистора это соотношение электропроводностей может нарушиться и тогда он теряет работоспособность.

Максимальная рабочая температура определяется энергией ионизации атомов основного вещества и концентрацией примесей.

С ростом температуры увеличивается количество ионизированных атомов основного вещества, концентрация неосновных носителей заряда приближается к концентрации основных носителей и работоспособность транзистора нарушается. Чем выше энергия ионизации основного вещества и больше концентрация примеси, тем выше максимальная рабочая температура транзистора. Расчет и экспериментальные исследования показывают, что максимальная рабочая температура германиевых транзисторов может лежать в пределах 70 - 100°С, а для транзисторов из кремния, имеющего большую ширину запрещенной зоны, чем германий, максимальная рабочая температура может составлять 125 - 200°С.

Минимальная температура, при которой транзистор еще может работать, определяется энергией ионизации примесей и их концентрацией. Так как энергия ионизации примесей очень невелика (0,05 - 0,01 эВ), то минимальная рабочая температура транзистора теоретически составляет около - 200°С. Фактически нижний предел температуры ограничивается термоустойчивостью корпуса и допустимыми изменениями параметров, поэтому его величина обычно равна - (60 - 70)°С.

Необходимо иметь в виду, что изменение температуры транзистора в пределах рабочего диапазона также существенно сказывается на его рабочих свойствах, что может вызвать температурную нестабильность параметров транзисторной аппаратуры. Поэтому при проектировании и эксплуатации следует учитывать влияние температуры на характеристики и параметры транзисторов.

Максимально допустимая непрерывно рассеиваемая мощность транзистора. При прохождении тока через транзистор джоулево тепло выделяется в основном в коллекторном переходе, обладающем наибольшим электрическим сопротивлением по сравнению с другими областями транзисторной структуры, поэтому наибольшую температуру во время работы транзистора имеет его коллекторный переход.

Отвод тепла от перехода в транзисторе, так же как и в полупроводниковом диоде, происходит главным образом за счет теплопроводности, и мощность рассеяния транзистора определяется следующим соотношением, аналогичным (3.21):

Здесь Тп -- температура коллекторного перехода транзистора; Т0 - температура окружающей среды; Rт - тепловое сопротивление транзистора, определяющее передачу тепла от коллекторного перехода к корпусу транзистора и зависящее от теплопроводности материалов, из которых изготовлен транзистор, и его конструкции; Rто - тепловое сопротивление теплоотвода, определяющее передачу тепла от корпуса транзистора в окружающую среду и зависящее от конструкции теплоотвода, теплопроводности материала, из которого он изготовлен, и качества теплового контакта корпуса транзистора с теплоотводом.

Максимальная мощность рассеяния транзистора определяется максимально допустимой температурой его коллекторного перехода Тп max и температурой окружающей среды Т0. При пренебрежимо малом тепловом сопротивлении теплоотвода RТО< RТ из соотношения (3.80) получаем, что максимальная мощность рассеяния транзистора равна.

Максимально допустимая температура коллекторного перехода составляет 70 - 100°С для германиевых и 125 - 200°С для кремниевых транзисторов. Для конкретных типов приборов она указывается в справочниках.

2.Пробой транзистора

Тепловой пробой. При нарушении теплового баланса, когда вследствие недостаточного теплоотвода прирост подводимой к коллекторному переходу мощности UКБIк не компенсируется соответствующим приростом отводимой мощности, в транзисторе имеет место тепловой пробой. При этом температура перехода неограниченно растет, увеличиваются ток коллектора и подводимая мощность UКБIк , в результате транзистор перегревается и выходит из строя.

Величину напряжения, не приводящую к тепловому пробою транзистора, можно оценить с помощью соотношения, аналогичного (3.25):

Допустимое напряжение UКБт тем меньше, чем больше обратный ток транзистора IКБо, его тепловое сопротивление Rт и температура окружающей среды T0. При плохом теплоотводе и высокой температуре окружающей среды 26 напряжение теплового пробоя может стать значительно ниже, чем рабочее напряжение транзистора. Особенно опасен тепловой пробой для мощных транзисторов, имеющих значительный ток IКБо .

Электрический пробой. Пробой переходов в транзисторе может возникать также вследствие ионизации атомов электрическим полем и ударной ионизации. Поскольку переходы находятся во взаимодействии, величина пробивного напряжения существенно зависит от схемы включения транзистора.

Пусть вследствие размножения электронно-дырочных пар в коллекторном переходе ток коллектора возрос в M раз и получил значение

Этот эффект можно рассматривать как увеличение коэффициента передачи тока эмиттера а, который становится равным

а* = Ма

В уединенном переходе с ростом приложенного напряжения коэффициент размножения носителей заряда М увеличивается в соответствии с эмпирической зависимостью (3.15):

где показатель k имеет величину от 2 до 6 в зависимости от материала и типа перехода. Это соотношение остается справедливым и для транзистора при отключенном эмиттере, когда коллекторный переход можно рассматривать как уединенный.

Рис.

Пробой коллекторного перехода наступает при UКБ ~Uл> при этом а* = М а -оо и ток коллектора лавинообразно нарастает, как показано на рис.3.28 (кривая Iэ=0). Напряжение пробоя коллекторного перехода при отключенном эмиттере принято обозначать UКБо *. В Рис 3.28 схеме с общим эмиттером коэффици ент передачи тока базы в предпробивном режиме

Пробой в данном случае должен наступать при р*-> ос, т. е. при М а 1, а следовательно, при напряжении, значительно меньшем UКБо.

Подставляя в равенство (3.84) условие М = 1/а и учитывая, что U UКЭ, Uл~ UКБо, найдем напряжение пробоя для случая, когда цепь базы разорвана:

причем значение а берут при Iк IКБо.

Расчет и эксперимент показывают, что UКЭo обычно в два-три раза ниже, чем UКБо (кривая IБ = 0 на рис. 3.28).

При увеличении тока коллектора, т е. при прямом напряжении базы, коэффициент передачи тока а возрастает и напряжение пробоя падает.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.

    лабораторная работа [76,2 K], добавлен 12.01.2010

  • Изучение методов построения зависимости прямого коэффициента усиления по току и анализ зависимости предельной частоты от тока эмиттера для кремниевого биполярного дрейфового транзистора. Этапы расчета частотных свойств биполярного дрейфового транзистора.

    лабораторная работа [68,3 K], добавлен 06.02.2010

  • Понятие и функциональное назначение биполярного транзистора как полупроводникового прибора с двумя близкорасположенными электронно-дырочными переходами. Анализ входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и базой.

    лабораторная работа [1,3 M], добавлен 12.05.2016

  • Параметры транзистора МП–40А, чертеж его основных выводов. Входная и выходная характеристики данного транзистора. Определение параметров для схемы с общим эмиттером. Схема с общим коллектором и общей базой. Расчет параметров для соответствующей схемы.

    контрольная работа [642,0 K], добавлен 28.03.2011

  • Принцип действия биполярного транзистора. Его статические характеристики и эксплуатационные параметры. Температурные и частотные свойства транзистора. Эквивалентные схемы полевых транзисторов. Схематическое изображение ПТ с изолированным затвором.

    лекция [460,9 K], добавлен 15.03.2009

  • Устройство и принцип действия биполярного транзистора, униполярного транзистора. Силовые полупроводниковые приборы, основные требования, предъявляемые к ним. Характеристика динисторов и транзисторов. Параметры предельных режимов работы транзисторов.

    лекция [424,0 K], добавлен 14.11.2008

  • Принцип работы полевого транзистора. Стоковые характеристики транзистора. Причина насыщения в стоковой характеристике полевого транзистора. Устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Инверсия типа проводимости.

    лабораторная работа [37,8 K], добавлен 20.03.2007

  • Общее представление о мощных БИП-транзисторах Зависимость эффективности эмиттера от концентрации примеси в нем. Характеристика падения коэффициента усиления по току при больших плотностях тока. Сущность монолитного мощного транзистора Дарлингтона.

    курсовая работа [676,6 K], добавлен 04.04.2015

  • Порядок получения входных и выходных характеристик транзистора. Методика и основные этапы сборки электрической схемы, определение измерения тока коллектора. Экспериментальное нахождение сопротивления по входной характеристике при изменении базового тока.

    лабораторная работа [39,8 K], добавлен 12.01.2010

  • Характеристика біполярного транзистора - напівпровідникового елементу електронних схем, з трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Особливості принципу роботи, технології виготовлення на прикладі транзистора-КТ3107.

    реферат [18,3 K], добавлен 02.02.2010

  • Структура и параметры МДП-транзистора с индуцированным каналом, его топология и поперечное сечение. Выбор длины канала, диэлектрика под затвором транзистора, удельного сопротивления подложки. Расчет порогового напряжения, крутизны характеристики передачи.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.11.2010

  • Электрические характеристики кремниевого интегрального n-канального транзистора. Расчет порогового напряжения транзистора. Малосигнальная эквивалентная схема и ее параметры. Корректировка порогового напряжения с учетом эффектов короткого и узкого канала.

    курсовая работа [864,3 K], добавлен 17.12.2014

  • Изучение структуры и особенностей дрейфового транзистора. Физические процессы, происходящие в его базе при низком уровне инжекции и при больших плотностях тока. Влияние неравномерного распределения примесей в базе на параметры дрейфового транзистора.

    курсовая работа [727,8 K], добавлен 25.09.2010

  • Історія створення напівпровідникового тріоду, або транзистора, загальні відомості та його значення для розвитку напівпровідникової електроніки. Розгляд схем включення та принципів дії транзисторів. Вплив температури на роботу біполярного транзистора.

    курсовая работа [161,3 K], добавлен 19.12.2010

  • Биполярный транзистор как трехэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора, его отличительные характеристики, устройство и элементы. Принцип действия транзисторов и схема его включения. Входная и выходная характеристика транзистора.

    контрольная работа [234,3 K], добавлен 20.02.2011

  • Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015

  • Знакомство с суточными графиками нагрузки. Анализ способов определения располагаемой мощности станций энергосистемы. Рассмотрение особенностей оценки максимальных рабочих мощностей станций и резервов в электропитающих системах и электрических сетях.

    презентация [101,3 K], добавлен 30.10.2013

  • История открытия одноэлектронного транзистора, его конструкция, принцип работы, вольт-амперные характеристики. Явление кулоновской блокады. Наноэлектромеханический одноэлектронный транзистор с "механической рукой". Прототип транзистора на основе графена.

    реферат [246,7 K], добавлен 12.12.2013

  • Расчет каскада транзисторного усилителя напряжения, разработка его принципиальной схемы. Коэффициент усиления каскада по напряжению. Определение амплитуды тока коллектора транзистора и значения сопротивления. Выбор типа транзистора и режима его работы.

    контрольная работа [843,5 K], добавлен 25.04.2013

  • Нахождение параметров нагрузки и количества каскадов усилителя. Статический режим работы выходного и входного множества. Выбор рабочей точки транзистора. Уменьшение сопротивления коллекторного и эмиттерного переходов при использовании ЭВМ-моделирования.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 29.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.