Чому горять транзистори

Навіть найкращі, оригінальні і справжні польові транзистори завжди виходять з ладу по одній і тій же причині – через перевищення якого-небудь з максимально допустимих своїх параметрів. Ми не будемо брати до уваги механічні пошкодження корпусів і ніжок, замість цього відзначимо два основних шкідливих фактора – порушення теплового режиму і перевищення критичної напруги. Під порушенням теплового режиму мається на увазі перевищення допустимої температури кристала, яке зазвичай безпосередньо пов’язано з підвищеним струмом, тому розглянемо докладно і даний аспект проблеми.

Зовсім узагальнюючи, можна сказати, що польовий транзистор виходить з ладу або від перенапруги, або від перегріву. І якщо не допускати причин перевищення допустимих параметрів, то транзистор збереже і свою працездатність, і працездатність сусідніх компонентів, не кажучи вже про нервових клітинах власника пристрою, для якого даний транзистор призначався. Отже, давайте розберемося, чому ж горять транзистори.

перенапруження

Польові транзистори – це дуже ніжні напівпровідникові прилади з декількома переходами. І було б сильним спрощенням сказати, що пробій по напрузі можливий тут тільки від незручного дотик не заземленим пінцетом. Насправді, пробій напругою можливий за двома сценаріями: затвор-витік або стік-витік.

Пробій затвор-витік як правило відбувається через порушення в роботі драйверного каскаду схеми управління або через наведення, в тому числі – через наведення від стоку за рахунок ефекту Міллера. Звичайно, сучасні транзистори відрізняються дуже малою ємністю сток-затвор, проте виключення час від часу можуть траплятися, особливо в схемах з високою швидкістю наростання напруги на стоці.

Для боротьби з ефектом Міллера застосовують активні схеми розряду затвора або як мінімум ставлять зворотний діод зі стабілітроном в ланцюг затвора польовика. Що стосується якості самих драйверних схем, то більш високу надійність показують схеми управління з гальванічною розв’язкою, зокрема – рішення на трансформаторах управління затвором.

Для пробою по напрузі в ланцюзі втік-витік, польовому транзистору достатньо лише кількох наносекунд щоб згоріти від індуктивного викиду великої амплітуди на стоці. Для боротьби з перенапруженням на стоці, зазвичай застосовують схеми плавного включення, активні обмежувачі або пасивні снабберние схеми з конденсаторами і резисторами, або варисторні обмежувачі напруги на стоці. Ті та інші захисні шляху є вимушеними превентивними заходами запобігання польових транзисторів, вони дуже поширені і прийняті за норму серед розробників силової електроніки.

перегрів кристала

Найбільш банальна причина перегріву транзистора – погане кріплення корпусу транзистора до радіатора або просто неякісний контакт між радіатором і транзистором. Для захисту від цього явища найкраще не тільки застосовувати теплопровідні підкладки і пасти, але додатково використовувати датчики температури, які б відключали схему при настанні перегріву.

Перевантаження за середнім току – ще одна причина перегріву транзистора. Найчастіше в схемах імпульсних перетворювачів з нею борються шляхом плавного збільшення частоти і ширини керуючих імпульсів. Це потрібно для того, щоб уникнути перевищення середнього струму, наприклад під час холодного пуску пристрою, коли заряджаються порожні конденсатори або запускається двигун, якому ще належить набрати обертів, а якщо подати відразу повний струм, то транзистори миттєво перевантажити. Схеми зворотного зв’язку по струму в двотактних схемах також сприяють захисту транзисторів.

І звичайно, наскрізний струм, куди ж без нього. Розробники полумостового схем знають про нього не з чуток. Тут врятує грамотний розрахунок і проектування схеми управління і ланцюгів зворотного зв’язку, а також плавний пуск з повільним збільшенням частоти проходження і ширини керуючих імпульсів.

Яків Кузнецов

Ссылка на основную публикацию