Mi az a termikus kiszabadulás egy tranzisztorban?
Hagyjon üzenetet
A tranzisztorban a termikus kiszabadulás kritikus jelenség, amelyet minden elektronikai mérnöknek, hobbiknak és a tranzisztorokkal foglalkozó személyeknek meg kell értenie. Tranzisztorszállítóként az első kézből tanúi voltam a termikus kiszabadulásnak az áramkör teljesítményére és a megbízhatóságra. Ebben a blogbejegyzésben belemerülem, hogy mi a termikus kiszabadulás, annak okai, hatásai és annak megakadályozása.
Mi az a termikus kiszabadulás?
A hőképzés lényege egy öngyorsító folyamat, amelyben a hőmérséklet növekedése a hőmérséklet további növekedéséhez vezet, ami potenciálisan károsodhat a tranzisztorra és a teljes áramkörre. Ahhoz, hogy ezt jobban megértsük, meg kell vizsgálnunk a tranzisztor alapvető jellemzőit. A tranzisztor, amint többet megtudhat a [Transistor] (/Power - Semiconductor - Device/Transistors/Transistor.html) címen, egy félvezető eszköz, amely erősítheti vagy válthatja az elektronikus jeleket és az elektromos energiát.
A tranzisztor működése hőt generál, mivel az áram áramlása a csomópontokon keresztül. A tranzisztorban eloszlatott teljesítményt a kollektor - emitter feszültség ($ v_ {ce} $) és a kollektor áramának ($ i_ {c} $) terméke adja meg, azaz $ p = v_ {ce} \ idő i_ {c} $. Ez az energiaeloszlás miatt a tranzisztor hőmérséklete emelkedik.
A termikus kiszabadulás okai
1. A kollektor áram pozitív hőmérsékleti együtthatója
A tranzisztor kollektoráramának pozitív hőmérsékleti együtthatója van. Ez azt jelenti, hogy a tranzisztor hőmérséklete növekszik, a kollektoráram is növekszik. A kollektor áram és a hőmérséklet közötti kapcsolat meglehetősen bonyolult lehet, de általában a hőmérséklet növekedése miatt több töltőhordozó áll rendelkezésre, ami a kollektor áramának növekedéséhez vezet.
Matematikailag a $ i_ {c} $ kollektoráram kifejezhető a $ t $: $ i_ {c} (t) = i_ {c} (t_ {0}) \ times hőmérséklet függvényében. e^{\ frac {e_ {g}} {k} (\ frac {1} {t_ {0}}-\ frac {1} {t})} $, ahol $ i_ {c} (t_ {0}) $ $ $ t_ {0}} $, $ e_}}} $} $ $. A félvezető anyag és a $ k $ a Boltzmann állandó.
A kollektor áram növekedésével a $ P = V_ {CE} \ I_ {C} $ időbeli eloszlás szintén növekszik. Az energiaeloszlás növekedése tovább növeli a tranzisztor hőmérsékletét, pozitív visszacsatolási hurkot hozva létre.
2. Rossz hőeloszlás
Ha a tranzisztor nem megfelelően hűt, akkor a műtét során előállított hő nem lehet hatékonyan eloszlatni. Ez akkor fordulhat elő, ha a tranzisztor egy kis hűtőbordara van felszerelve, vagy ha a tranzisztor körül nincs elegendő légáram. Amikor a hő nem tud menekülni, a tranzisztor hőmérséklete továbbra is emelkedik, ami súlyosbítja a kollektor áramának és az energiaeloszlás növelésének problémáját.
3. Nagy tápfeszültség
A nagy tápfeszültség szintén hozzájárulhat a termikus kiszabaduláshoz. Ha a tápfeszültség magas, a kollektor - kibocsátó feszültség $ v_ {ce} $ szintén magas. Mivel az energiaeloszlás közvetlenül arányos a $ v_ {ce} $ -val, a nagy tápfeszültség nagyobb energiát eredményez a tranzisztorban, növelve a hőmérsékletet és potenciálisan kiváltva a termikus kiszabadulást.
A termikus kiszabadulás hatása
1. Tranzisztor meghibásodása
A termikus kiszabadulás legnyilvánvalóbb hatása a tranzisztor meghibásodása. Ahogy a hőmérséklet meghaladja a tranzisztor maximális névleges hőmérsékletét, a félvezető anyag elkezdi lebontani. Ez miatt a tranzisztor rövid - áramkör vagy nyitott áramkört okozhat, felhasználhatatlanná teszi. Bizonyos esetekben a túlzott hő akár a tranzisztor fizikai megolvadását vagy felgyulladását is okozhatja.
2. Áramkör hibás működése
A meghibásodott tranzisztor a teljes áramkört hibás működést okozhat. Ha a tranzisztort erősítőként használják, az amplifikációs tényező jelentősen megváltozhat, vagy a kimeneti jel torzulhat. Ha a tranzisztort kapcsolóként használják, akkor lehet, hogy nem képes megfelelően be- vagy kikapcsolni, ami az áramkör helytelen működéséhez vezet.
3. Csökkentő rendszer megbízhatóság
A termikus kiszabadulás csökkentheti a rendszer általános megbízhatóságát is. Ha egy tranzisztor kudarcot vall a termikus kiszabadulás miatt, akkor azt ki kell cserélni, ami idő lehet - fogyasztó és költséges. Ezenkívül az egyetlen tranzisztor meghibásodása az áramkör más alkatrészeinek túlterhelését okozhatja, ami potenciálisan további hibákhoz vezethet.
A termikus kiszabadulás megakadályozása
1. Megfelelő hő süllyedés
A termikus kiszabadulás megakadályozásának egyik leghatékonyabb módja a megfelelő hűtőborda használata. A hűtőborda egy passzív eszköz, amely átadja a hőt a tranzisztorból a környező környezetbe. Úgy működik, hogy növeli a tranzisztor felületét, lehetővé téve a több hő eloszlását. A hűtőborda kiválasztásakor fontos figyelembe venni a tranzisztor, a környezeti hőmérséklet és a rendelkezésre álló légáram teljesítményének eloszlását.
2. Hőgazdálkodási technikák
A hűtőborda mellett más termálkezelési technikák is alkalmazhatók a termikus kiszabadulás megelőzésére. Ide tartozik a ventilátorok használata a tranzisztor körüli légáramlás növelésére, termikus párnák vagy zsírok használatára a tranzisztor és a hűtőbánya közötti termikus érintkezés javítására, valamint az áramköri elrendezés megtervezésére a tranzisztor közelében keletkező hő minimalizálása érdekében.
3. Körzeti tervezési szempontok
A megfelelő áramköri kialakítás elősegítheti a termikus kiszabadulás megelőzését is. Például, ha egy áram - korlátozó ellenállás használata a kollektor áramkörben, korlátozhatja a kollektor áramát és csökkentheti az energiaeloszlást. Ezenkívül egy feszültségszabályozó használata a stabil tápfeszültség biztosítása érdekében megakadályozhatja a tranzisztor túlzott feszültségének.
4. Felügyeleti és védelmi áramkörök
A tranzisztor hőmérsékletének megfigyelése és a védelmi áramkörök végrehajtása szintén hatékony lehet a termikus kiszabadulás megelőzésében. A hőmérséklet -érzékelők felhasználhatók a tranzisztor hőmérsékletének megfigyelésére, és ha a hőmérséklet meghalad egy bizonyos küszöböt, akkor a védelmi áramkör aktiválható a kollektor áramának csökkentése vagy a tranzisztor kikapcsolása érdekében.
Tranzisztorszállító szerepünk
Tranzisztorszállítóként megértjük annak fontosságát, hogy magas színvonalú tranzisztorokat biztosítsunk, amelyek kevésbé hajlamosak a termikus kiszabadulásra. Gondosan kiválasztjuk a félvezető anyagokat és a gyártási folyamatokat annak biztosítása érdekében, hogy tranzisztoraink stabil elektromos tulajdonságokkal és jó hőteljesítményekkel rendelkezzenek.
Technikai támogatást is kínálunk ügyfeleinknek. Szakértői csoportunk segíthet kiválasztani az alkalmazásának megfelelő tranzisztorát, tanácsot adhat a termálkezeléshez, és segíthet Önnek a termikus kiszabadulás elleni küzdelemben lévő áramkörök megtervezésében.
Ha a tranzisztorok piacán tartózkodik, felkérjük Önt, hogy vegye fel velünk a kapcsolatot beszerzési vitára. Részletes termékinformációkat, árazást és kézbesítési ütemtervet tudunk biztosítani Önnek. Függetlenül attól, hogy egy kis hobbi projekten dolgozik, akár egy nagy méretű ipari alkalmazással, a megfelelő tranzisztorok vannak az Ön számára.
Referenciák
- Sedra, Adel S. és Kenneth C. Smith. "Mikroelektronikus áramkörök." Oxford University Press, 2015.
- Millman, Jacob és Christos C. Halkias. "Integrált elektronika: analóg és digitális áramkörök és rendszerek." McGraw - Hill, 1972.
