Презентация, доклад на тему Транзистор жұмысының шекті режимдері.

және токтармен, максималды қуаттармен және құралдың корпусының мүмкін болатын температурасымен анықталады. Транзисторды істен және нормалды жұмыс тәртібінен шығаратын негізгі себептер: ауысулар арасындағы шамадан тыс көп кері кернеу және ауысулар арқылы токты көбейткендегі құрылғының қызып кетуі.

жіберілетін максималды тұрақты кернеуі немесе сток-исток Uси.max
Коллектор-эмиттердің Uкэ.max жіберілетін максималды импульсті тұрақты кернеуі
Коллектордың тұрақты немесе импулсті токтары Iк.max және Iк.и.max;
Тұрақты немесе импульсті ток базалары Iб.max және Iб.и.max;
Бекітпедегі тұрақты немесе импульсті кернеулер Uз.max және Uз.max
Коллектордың тұрақты немесе импульсті қуаттары Рк.max немесе Рк.и.max немесе ағып кететін Рс.maxнемесе Рс.и.max;аналогты қуаттар ,
ауысу*ді шекті температурасы Тп.max немесе Тк.max құрылғының бөлігі.

бойынша-көшкіннен, ток бойынша-токтың немесе жылулық, қуат бойынша- ауысудың максималды температурасына негізделген. ?

режиміне түсетін болса, онда оның жұмыс тәртібі бұзылады, бірақ ақау(пробой) режимінен шыққанда жұмыс тәртібі орнына қайтып келеді. Кез-келген салдарлы ақау(пробой) қайтымсыз

ауысуда ең үлкен кернеу болған кезде пайда блады. Көшкіндік режимде тасымалдаушылардың көбеюін мынандай формуламен анықтауға болады:

(7,1)

— ауысуға салынған кері кернеу, Uпроб –көшкіндік ақаудың(пробойдың) кернеуі Uобр -> Uпроб көшкіндік ақаудың(пробойдың) коэффициенті тұрақты өседі (М ->∞).

бар. Коллектор-эмиттердің салынған кернеуі коллекторлы ауысу кернеуді әрқашан аз болады. Бұл эмиттерлі аусысудың коллекторлы ауысудан айырмашылығын көрсетеді. Коллекторогы көшкіндік көбейткіштері мына формуламен анықталады:
 
(7.2)
 
Ақаулық(пробойлық) режимдегі транзистордың ток базасы:

(7.3)

онда Iб≈0 коллектор тогы мынандай мәнге ие:
 
(7.4)
(7.4) формуласынан коллектор тогының М*В туындысы жақындаған сайын өсетінін көрсетеді. Сол кезде коллекторлы ауысудың ақауы(пробойы) М*B >∞ туындысы өте үлкен кернеу кезінде орындалады. Бұл құбылыс сөндірілген база ішінде оң кері байланыс жүретінімен түсіндіріледі. Көшкіндік көбейтуден болған зарядтар базаға жиналып, оның заряды көбейеді. Бұл эмиттерден қосымша тасымалдаушылардың ағып келуіне әсер етеді, олар коллектор тогының өсуіне әкеліп соғады. Бұл үрдіс эмиттерлі көбейюмен көшкіндік ақау(пробой) деп аталады. Бұл кері байланыстың шамасына сызбалы жолмен әсер етуге болады. Егер транзистор эмиттеріне кері кернеу беретін болса, онда оның әсері жылдам азады және салынған кернеу артады. Бұл әсерді эмиттер тізбегіне кедергіні енгізу арқылы алуға болады.

кішкене кедергіні қосуға болады. Көшкіндік ақаудың(пробойдың) кернеуін анықтау үшін мына формула қолданылады:
 
(7.5)
 
Мұнда U — кедергі базасымен Rб эмиттер арасына қосылатын кернеу, Uкб.проб—коллектор-база ауысуында болатын көшкіндік ақаудың(пробойдың) кернеуі, Rб—база мен эмиттер арасындағы кедергі, Rэ — эмиттер тізбегіндегі кедергі.

табуға болады:
кернеу Uкэо —сөндірілген база бойынша ақаудың(пробойдың) кернеуі Iб=0);
кернеу UкэR > Uкэо — база мен эмиттер арасындағы кедергіні Rб қосқандағы ақау(пробой) кернеуі ( Рэ=0 кезінде);
кернеу Uкэк — эмиттерден тұратын (Rб=0) базадағы кернеу. Бұл кернеулердің барлығы коллектор база ауысу*індегі кернеуден аз Uкб.проб,яғни . Uкб.проб > Uкэк > UкэR > Uкэо.

кернеуге сызба жолы арқылы әсер етуге болады.








Сурет 7.2 Биполярлы транзистордың вольт-амперлі сипаттамалары

өскен сайын шығатын ток артады және жартылай өткізгіш белгілі бір күйге енеді, ал p-n-ауысуы жойылады. Бұндай құбылысты кристалдардың өзін-өзі өткізу жағдайына өту деп аталады.

тыс аз кезінде температураға деген тәуелділік тым көп болады, мысалы ток жіберілуінің коэффициенті немесе жұмыс кернеуінің шегі.
Транзистор қуаттары кез-келген жұмыс режимінде маңызды орын алады, бірақ ол транзистор қосылып немесе сөніп тұрған кезде максималды. Коммтация жиілігінің ең жоғары кезінде шығындар жиілікке пропорционалды өседі. Қолданылатын қуаттың өсуі кезінде температура да өседі.

арасындағы жылулық кедергіні ауысулар Тө температурасы және транзистор пайдаланылатын қуат Рпот арақатынасы арқылы анықталады. Осылай, жылулық кедергі жылытатын қуаттың бірлігіне түсетін температура ретінде анықталады:
 
(7.6)
 
Жылулық кедергі ауысу-орта ауысу температурасы Тп және қоршаған орта То арақатынасы арқылы есептеледі:
 
(7.7)
 
Егер де транзисторда импульсті ток ағып өтетін болса, онда жылулық кедергі уақытқа тәәуелді болады. Бұл жағдайда ол өтетін болады және ток импультарына және уақытқа тәуелді болады.

импульсті ) қуаттардың шығыны Ршығ.макс;
Корпус жіберілетін шекті температура Тк.макс

нүкте болуы керек. Эксплуатация үрдісі кезінде транзистор температурасын өлшеу мүмкін емес. Бұл жағдайларда белгілі бір шаманың температура тәуелділігіне негізделген жанама әдістерді қолданады. Бұл әдістер құрылғының негізгі нүктесіндегі температураны анықтаға мүмкіндік бермейді. Орташа температураны анықтау үшін жылулық кедергіні қолданады. Тұрақталған режимде тиімдіні температураны мына формуламен анықтайды:

(7.8)
немесе

(7.8а)

үшін және 150°С — германий үшін.

(7.9) формуласын, Тс= Тп.макс температураасындағы орта транзисторды қолдану мүмкін емес, себебі жіберілетін қуат нолге тең. Транзистор қолданатын қуат коллекторлы ауысуда шығындалады, онда:

(7.10)

қолданылатын қуаттың гиперболасының құрылысы
Тс и Rт.п-с тұрақты шамалар кезінде қолданылатын қуат ауысу температурасын анықтаса, онда гипербола жылулық ақаудың(пробойдың) өңделуіне себеп болады.

Коллектор тогының теоретикалық максималды мәні коллектор-эмиттер бөлігіндегі ортақ зарядың және зарядтар кеңістігінің ортақтығына байланысты анықталады:

(7.11)
 
Мұнда Ск — коллектор-базасы сыйымдылығы (коллекторлы ауысудың ауданына пропоционалды), Enp 10≈5B/см — ауданға салынған кернеу, Vs ≈ 6*106см/с — заряд тасымалдаушыларының дрейф қанықтыру жылдамдығы

үзілуімен анықталады (тасымалдаушылардың жаным кетуі). Жіберілетін ток мәні әдетте транзисторларға арналған анықтамалық деректерде көрсетіледі.
Егер де токтық ақау(пробой) тасымалдаушылардың жанып кетуіне байланысты болмаса, онда ол қайтымды болады.
Транзистордың екілік ақауы(пробойы) алғашқы ақаудың(пробойдың) бір түрінің пайда болуы кезінде немесе алғашқы ақаудың(пробойдың) бәсеңдегені кезінде жүзеге асырылады. Екілік ақаудың(пробойдың) дамуы әдетте коллектордың жоғары кернеулері бар бөлігінде болады және «токтық баудың» дамуымен байланысты. Сонымен қоса коллекторлы ток коллектордың өте аз бөлігінде жүзеге асады, ол бөлік балқиды және базамен қоса коллекторды де жабады. Екілік ақау(пробой) ток және кернеу мәндерінде болады және максималды қуаттардың аз деген гиперболасына байланысты. (сурет. 7.3).

токтық бау термикалық тұрақтылықтың жоғалуымен байланысты, сонымен қоса токтың өсуі оның температурасының артуына әкеп соғады, ал температураның өсуіне байланысты ток артады. Бұл үрдіс құрылғының балұуына әкеп соғады.
Екілік ақаудың(пробойдың) дамуындағы электрикалық және жылулық механизмдер жалғыз емес. Шынайы транзисторлардағы ток концентрациясы және екілік ақаудың(пробойдың) дамуы кристалдардағы дефектінің бар болуына себепті. Бірақ та екілік ақаудың(пробойдың) дамуының себебі қандай болғанына қарамастан, оның нәтижесі ток бауы мен кристаллды балқытудың локалды жануы болып табылады.

уақытты екілік ақаудың(пробойдың) дамуындағы тежелген уақыт деп атайды. Егер де қауіпті режимде транзисторды табу уақыты екілік ақаудың(пробойдың) дамуы уақытынан аз болатын болса, онда екілік ақау(пробой) пайда болмайды. Сондықтан ток импульстерінің транзисторда қысқа уақыт ішінде болатын болса, онда екілік ақау(пробой) пайда болмауы да мүмкін. Зерттеу кезінде, екілік ақаудың(пробойдың) даму уақытында базалар тізбегінде жоғарғы жиілікте автотербелістер пайда болуы мүмкін екендігі дәлелденген болатын.

сипаттамалары көрсетілген: күшейткіш режимнен (а), пассивті жабу бөлігінен (б) және активті жабу бөлігінен (эмиттерлі ауысудың кері жылжуына байланысты) (в). Барлық үш жағдайдада коллектор тогының өсуі мен коллектордағы кернеудің азаюы болады.














Сурет 7.4 күшейткіш режимнен салдарлы ақау(пробой)дың даму графикасы (а), пассивті жабылу облысы(б ) және активті жабылу облысы (в)

7.5 суретінде көрсетілгендей, температура өскен сайын ток шығыны азаяды. Осындай жолмен, ток шығыны кезінде құрылғының қызып кетуі оның үлкеюіне мес, төмендеуіне әкеліп соғады. Соңғысы бойынша, оң жылулық кері бағытының жоқтығы мен транзистордың өзін-өзі қыздыруы мүмкіндігі жоқ екенін білдіреді.

бір бөлігінің кіру интервалының шегін анықтайды.Әдетте, Қауіпсіз жұмыс бөлігі(ҚЖБ) Iк(Uкз) координаттары арқылы құрастырылады. ҚЖБ-ң статистикалық және импульсті түрі бар. Статикалық ҚЖБ (сурет 7.6а) белгілі бір бөліктермен шектеледі: токтық ақау(пробой) (1), жылулық ақау(пробой) (2), екілік ақау(пробой)(3) және көшкіндік ақау(пробой) (4). Логарифмдік масштабта ҚЖБ-ның құрастыруда оның барлық бөлігі тура сызықты түрге ие болады.

импульстік режимде коллектор тогының әр түрлі ұзақтықтағы импульсі(б)

кернеуімен Uкэ.и.макс анықталады. Жылулық ақаумен(пробоймен) мерзімделген транзисторда кішкентай импульсті бөліктер жоқ болуы мүмкін. 1 мкс импульсті ұзақтығында ҚЖБ тек қана екі шекке ие Iк.и.макс және Uкэ.и.макс.
Импульс ұзақтығының үлкеюі кезінде ҚЖБ шектейтін салдарлы ақаудың(пробойдың) (2) және жылулық ақаудың(пробойдың) (3) бөліктері пайда болады.

шектерінің температурасы көтерілген сайын ол солға қарай жылжиды. Көшкінді және екілік ақау(пробой) мен мерзімделген ҚЖБ шектері температураға тәуелді емес.
Ақаудан(пробойдан) транзисторды қорғау. Транзисторды қолдану кезінде ҚЖБ-ның шегінен шықпай оның ішінен жұмыс нүктелерін табу керек. ҚЖБ-ның кішкене бөлігінен жұмыс нүктесінің шығуы транзистордың ақау(пробой) бөлігіне түсіп кетуіне әсер етеді. Транзисторды мүмкін болатын ақаудан(пробойдан) қорғау үшін әдетте кілттік режимде транзисторды қайта қосудың траекториясын жасайды. Бұл үшін транзисторға қосымша тізбектерді жалғайды, оның құрамына резисторлар, сыйымдылық, диодтар және стабилитрондар кіреді. Бұл тізбектердің шамаларын тәжірбиелі жолмен табады немесе есептейді. Бұндай сызбаның кейбіреуі 7.7 суретінде көрсетілген.

қолданады, сурет 7.7. Бұл тізбек келесі жолмен жұмыс істейді. Транзисторды жабу кезінде индуктивті жүктемемен ток мәні мен бағытын өзгертпей RС-тізбегіне өтеді және С конденсаторды зарядтайды. Энергияның жартысы R резисторына жұмсалады. Осының арқасында импульс алынады

және сталитроннан (в)

анықтайды:
(7.12)


Мұнда Uм — қоректену көзі кернеуінің арасындағы айырым Eк, және коллектор-эмиттер мүмкін болатын максималды кернеу, ол ҚБЖ-мен анықталады.

сызбада транзисторды жабу кезінде диод D ашылады және индуктивті жүктеменің тогы өтеді. Ток импульсіндегі диод амплитудасын сөндіру үшін, онымен бірге кейде кедергі бірге қосылады. Транзистордағы кернеудің түсуі диодтағы кернеудің тура құлауына тең.
Барлық қаралған тізбектер транзистордағы кернеуді шектейді және транзисторды көшкіндік ақаудан(пробойдан) қорғайды. Транзисторды қызып кетуден және жылулық ақаудан(пробойдан) қорғау үшін суытқыштарды қолданады. Суытқыштарды қолдану транзисторды қызып кетуден қорғайды.

ақаудың(пробойдың) дамуы кезінде транзистор базаны басқаруды жоғалтады, және базаға кері жылжыту береді. Бұдан қорғанудың жалғыз жолы салдарлы ақауды(пробойды) шектеу кезінде тез әрекет ететін тиристордың көмегімен қорғау.
Транзисторды салдарлы ақаудан(пробойдан) қорғаудың қарапайым сызбасы 7.8 суретінде көрсетілген. Сызбада тиристормен D басқару салынған, транзистор Т ол базада тербеліс пайда болған кезінде бәсеңдейді.