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开关三极管失效原因分析

2022-04-30 12:43分类:电子元器件 阅读:

 

  1、三极管工作中时,因为电流热效应,会耗费一定的输出功率,这就是损耗输出功率。损耗输出功率关键由集电结损耗输出功率构成:PT≈VceIc即PT≈PCM,下边剖析开关三极管无效的几类状况:

  1) 因为三极管的工作中电流量受气温的危害非常大,因而当三极管工作中时,损耗输出功率转换为热,使集电结结温高,集电结结电流量进一步增加,会导致恶循环使三极管损坏。这类状况叫击穿。使三极管不产生击穿的最大工作中温度定义为最大结温。

  2) 当三极管未做到最大结温时,或是未超出较大损耗输出功率时,因为原材料的缺点和技术的不均衡性,及其构造因素导致的发射区电流量抓紧效用,促使三极管的工作中电流量遍布不匀称。当电流量遍布集中化在某一点时,该点的功率提升,造成部分溫度提高,溫度的提高相反又促使该点的电流量进一步扩大,进而产生“过网络热点”,其溫度若超出金属电极与半导体材料的共溶点,导致三极管损坏。另一方面,部分的升温和大电流强度会导致部分的山崩(穿透),这时的部分大电流量能使三极管烧通,使击穿电压大幅度减少,电流量升高,最终造成 三极管损坏。这类状况便是正所谓的二次穿透。

  

  二次穿透是输出功率开关管无效的关键缘故,三极管二次穿透的性能曲线图如图所示6所显示。为确保三极管一切正常工作中,明确提出了安全工作区SOA的定义。

  

  SOA平面图如图案设计所显示,它由集电结较大电流量Icm线、击穿电压BVceo线、集电结较大损耗输出功率Pcm线和二次穿透功能损耗Psb线构成。因为采用时工作中电流量和较大电流的制定都不可能超出三极管的额定电流,因而,一切正常状况下,集电结损耗输出功率和二次穿透特点便是导致三极管无效损坏的首要要素。

  2、即然剖析了开关三极管的失灵关键要素,那麼下边再讨论一下如何降低无效。很显著降低三极管的无效关键的是要尽可能减少三极管工作中时的输出功率、改进二次穿透特点,这两者之间实际上是相应的。由二次穿透的产生原理得知,溫度升高,造成 三极管HFE扩大,电源开关特性下降,二次穿透特点下降(更易于产生二次穿透);溫度的上升,也促使三极管的具体损耗输出功率主要参数下降,三极管的安全工作区缩小了。相反,因为三极管的损耗输出功率关键和三极管的传热系数相关,损耗输出功率小,事实上也就是其所能承担的电流强度低,排热功能差,一样也干扰到二次穿透特点。

  因而,避免 工作中时三极管升温过高、提升三极管的损耗输出功率,是提升三极管品质的最有效方法。

  1)传热系数三极管工作上,当PN结溫度超出容许最大结温时,三极管耗费的输出功率便是三极管的集电结较大损耗输出功率。因为一定原材料的最大结温是一定的,因而,提升三极管的导热特性,便是提升三极管的损耗输出功率,与此同时,排热功能好,管道的升温就低,也减少了二次穿透的概率,这也是提升二次穿透特点的主要要素。传热系数做为功率大的管的一个关键主要参数,意味着了三极管的排热工作能力。传热系数与损耗效率的影响为:Pcm=(Tjm-Ta)/RT在其中Tjm为最大结温,Ta为工作温度,RT为传热系数。由此可见,当最大结柔和工作温度一定时,损耗效率的高低在于传热系数的尺寸。在开关电源电路中作电源开关的三极管,应取用传热系数尽量低的管道。除开三极管集成ic自身以外,后工艺流程安装的原材料、加工工艺和品质对传热系数的危害也特别大。

  

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