А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Вторинний пробою

Вторинний пробою є найменш вивченим видом пробою. Він проявляється у вигляді спонтанного і зазвичай раптового зменшення напруги на переході при досягненні деякого критичного струму лавинного пробою. При цьому через перерозподіл струму по площі p - n - переходу відбувається підвищення щільності струму в окремих ділянках напівпровідникової структури, що викликає локальний тепловий пробій, в результаті чого прилад виходить з ладу.
 Графіки розвитку вторинного пробою. Вторинний пробою відсутня в польових транзисторах.

Вторинний пробою відсутня в польових транзисторах, які не втрачають своїх керуючих властивостей аж до досягнення граничних режимів і пробою їх керованих переходів. Тобто польові транзистори не втрачають керуючих властивостей.

Вторинний пробою відрізняється від лавинного пробою тим, що з його виникненням колекторні характеристики транзистора більше не визначаються режимом бази. 
Побудова гіперболи максимальної споживаної потужності. Вторинний пробою транзистора виникає або після розвитку одного з видів первинного пробою, або безпосередньо, минаючи розвиток первинного пробою.

Імовірність вторинного пробою зростає зі збільшенням робочого струму транзистора і напруги на колекторі так як при цьому нерівномірність виділення потужності в транзисторі проявляється сильніше через більшого перегріву і отже, через більшого впливу власної електропровідності.

Розвиток вторинного пробою істотно визначається локальними неоднорідностями транзисторної структури, які зумовлюють нерівномірне щільність струму, місцевий розігрів, а потім і перегрів структури, що супроводжується проплавлением бази.

Імовірність вторинного пробою зростає зі збільшенням робочого струму транзистора і напруги на колекторі так як при цьому нерівномірність виділення потужності в транзисторі проявляється сильніше через більшого перегріву і отже, через більшого впливу власної електропровідності.

Виникнення вторинного пробою в запобіжниках з елементами з алюмінію пояснюється утворенням при описаних реакціях оксиду алюмінію, який під дією постійного прикладеної напруги і високої температури зберігає досить високу електропровідність. При цьому швидкість нагріву запобіжника від протікання залишкового струму вище, ніж швидкість охолодження, обумовлена теплопровідністю оксиду алюмінію.

Під вторинним пробоєм розуміють явища, пов'язані з розігрівом колекторного переходу і призводять до різкого збільшення колекторного струму при одночасному зменшенні колекторного напруги. При вторинному пробої транзистора, як і при тепловому пробої діода, відбувається шнурування струму, що проходить через колекторний перехід.

Під вторинним пробоєм розуміють явища, що призводять до раптового переходу транзистора в стан, який характеризується великим струмом і відносно малим напругою. При вторинному пробої струм, що проходить через транзистор, локалізується у вузькій області званої шнуром.

Під вторинним пробоєм розуміють явища, що призводять до раптового переходу транзистора в стан, що характеризується великим струмом і відносно малим напругою.

Чим викликаний вторинний пробою в транзисторах.

Щоб запобігти вторинний пробою потужного транзистора інвертора через високої концентрації енергії в обсязі напівпровідника при комутаційних процесах необхідно формувати режим безпечного перемикання транзистора. На рис. 221 заштрихованная область діаграми перемикання транзистора відповідає неприпустимого поєднанню струму і напруги на транзисторі при якому настає незворотний тепловий пробій транзистора.

Важливу роль в появі вторинного пробою можуть грати різного роду дефекти на поверхні або в об'ємі транзисторної структури або будь-які неоднорідності що призводять до появи градієнтів потенціалу в напрямку, паралельному поверхні р-п переходів і порушують симетрію розподілу полів і потенціалів в транзисторної структурі. Поблизу такого дефекту може виникнути незначна концентрація струму. Обумовлений цієї концентрацією розігрів може привести до збільшення локального коефіцієнта посилення. В результаті може виявитися, що значна частина струму сконцентрується у вузькій області і локальний розігрів досягне такої величини, що в структурі утворюється розплавлена область. Крім того, запропоновано інший механізм, що дозволяє пояснити існування в транзисторі щодо стабільного стану з локальної концентрацією струму і малим падінням напруги між колектором і емітером: в результаті локального перегріву до температур менших, ніж точка плавлення напівпровідника, термічна генерація може зрости настільки, що область просторового заряду зникне і напруга на колекторному переході різко впаде.

Статичні характеристики транзистора в схемі із загальним емітером з областями первинного і вторинного пробою. Однією з відмінних сторін вторинного пробою є різке спадання напруги між колектором і емітером, що супроводжується збільшенням струму колектора.

На відміну від теплового пробою вторинний пробою хоча і пов'язаний з раптовим локальним перегрівом транзисторної структури, не обов'язково призводить до виходу транзистора з ладу.

Електричний і тепловий механізми розвитку вторинного пробою є не єдиними. У реальних транзисторах концентрація струму і розвиток вторинного пробою можуть бути результатом наявності дефектів в кристалі поганої якості пайки і ін. Але якою б не була причина розвитку вторинного пробою, результатом його є шнурування струму і локальний перегрів з проплав-ленням кристала.

Статичні характеристики транзистора в схемі із загальним емітером з областями первинного і вторинного пробою. У чому ж полягає авленіе вторинного пробою.

Для підвищення стійкості транзисторів до вторинного пробою було запропоновано розбивати транзисторну структуру на ряд елементів, які повинні бути з'єднані паралельно таким чином, щоб в емітерний ланцюг кожного елемента було включено стабілізуючий опір.

В останньому випадку транзистор піддається вторинному пробою.

Колекторний струм, при якому виникає вторинний пробою, зменшується зі збільшенням зворотної напруги бази.

Це час називають часом затримки розвитку вторинного пробою. Якщо час перебування транзистора в небезпечному режимі менше часу розвитку вторинного пробою, то вторинний пробою не виникає. Тому при коротких тривалості імпульсів струму в транзисторі вторинний пробій може і не розвинутися. Дослідження показали, що при розвитку вторинного пробою (під час затримки) в ланцюзі бази можуть виникати автоколивання порівняно високої частоти, які можуть бути використані для передбачення небезпечного значення струму і захисту транзистора.

У всіх трьох випадках при розвитку вторинного пробою відбувається різке збільшення струму колектора і зниження напруги на колекторі пов'язане з проплавлением колекторного переходу.

Якщо ж струм через транзистор при вторинному пробої обмежити, то локальний розігрів може не призвести до розплавлення кристала в тонкій царині шнурування струму. В цьому випадку іноді може існувати щодо стабільний стан з малим падінням напруги між колектором і емітером. Однак збереження подібного стану протягом тривалого часу або неодноразові повторення вторинного пробою зазвичай призводять до незворотних змін параметрів транзистора в зв'язку з великою локалізацією виділяється потужності.

Якщо ж струм через транзистор при вторинному пробої обмежити, то локальний розігрів може не призвести до розплавлення кристала в тонкій царині шнурування струму. У цьому випадку іноді може існувати щодо стабільний стан з малим падінням напруги між колектором І емітером. Однак збереження подібного стану протягом тривалого часу або неодноразові повторення вторинного пробою зазвичай призводять до незворотних змін параметрів транзистора в зв'язку з великою локалізацією виділяється потужності.

Якщо ж струм через транзистор при вторинному пробої обмежити, то локальний розігрів може не призвести до розплавлення кристала в тонкій царині шнурування струму. У цьому випадку іноді може існувати щодо стабільний стан з малим падінням напруги між колектором і емітером. Однак збереження подібного стану протягом тривалого часу або неодноразові повторення вторинного пробою зазвичай призводять до незворотних змін параметрів транзистора в зв'язку з великою локалізацією виділяється потужності.

Сформульована задача описує реальні процеси, які супроводжують вторинний пробою, спрощено, Фактично тут передбачається, що випаровування речовини зі стінок відбувається миттєво, в момент г, в той час як насправді цей процес триває протягом певного проміжку часу на стадії інтенсивного стиснення плазми.

Виниклий і розвинувся в першому напівперіоді розряду вторинний пробій газу уздовж поверхні ізолятора в підставі коаксіального прискорювача шунтирует ток в плазмі що рухається між електродами. Зменшення струму в передньому фронті плазми як внаслідок зниження загального струму до кінця першого напівперіоду, так і з-за шунтування, знижує магнітне тиск, що приводить плазму в рух в коаксіальному прискорювачі. Швидкість плазми починає затухати. Це загасання найзначніше, коли загальний струм проходить через нуль, змінюючи свій напрям в кінці першого напівперіоду, що відповідає різкого спаду швидкості після максимуму.

Найбільш складною проблемою є захист транзисторів від вторинного пробою. При розвитку вторинного пробою транзистор втрачає управління по базі і навіть подаючи на базу зворотне зміщення, замкнути його не можна. Єдиним способом захисту транзистора в цьому випадку є розпізнавання розвитку вторинного пробою під час затримки і шунтування висновків колектор-емітер транзистора за допомогою швидкодіючого тиристора.

Крім того, необхідно експериментально визначити напруга вторинного пробою транзистора, оскільки під час вимикання одночасно мають місце великі величини струму і напруги.

Велике значення має розробка заходів, що перешкоджають виникненню вторинного пробою, і створення транзисторів, що володіють підвищеною стійкістю до вторинного пробою.

Відсутність дефектів в структурі транзистора не гарантує від виникнення вторинного пробою.

Якщо транзистор працює в усилительном режимі то розвиток вторинного пробою і виникнення токового шнура пов'язано з втратою термічної стійкості при якій збільшення струму в будь-якому місці структури призводить до підвищення її температури, а підвищення температури збільшує струм. Цей процес наростає лавиноподібно і призводить до проплавлению структури.

Дослідження показують, що у транзистора IGBT відсутня ділянку вторинного пробою, характерний для класичних біполярних транзисторів. Швидкодія IGBT, на жаль, нижче швидкодії транзисторів MOSFET, а значить, їх важко використовувати в джерелах живлення з високими частотами перетворення.

Застосування високочастотного транзистора з низькочастотних діодом небезпечно щодо вторинного пробою.

У табл. 214і 215 відсутні дані по напрузі вторинного пробою. Відповідні цієї нагоди матеріали наведені на стор. Вольт-амперні характеристики транзисторів. | Чотири області па площині вольтамперних характеристик. | Графіки залежності. - - Граничної частоти f1. 6 - постійної времетк. в - 31РяД 1оі ємності Ск. г - зарядної ємності С У потужних транзисторах приймаються спеціальні заходи щодо його захисту від вторинного пробою, в тому числі шляхом включення стабілізуючих резисторів послідовно з кожним емітером і поліпшення відведення тепла від кристала.

Потрібно сказати, що чіткого і однозначного розуміння процесів при вторинному пробої в даний час немає. У той же час підвищення вимог до надійності транзисторів перетворює ефект вторинного пробою в серйозну проблему транзисторної електроніки.

До того як транзистор потрапить в область незворотного (руйнівного) вторинного пробою в транзисторі розсіюється певна кількість енергії.

Зі збільшенням замикаючої напруги буде падати величина 1 до, при якій починається вторинний пробою.

У наступні десять років з'явилося дуже велика кількість робіт, присвячених дослідженню вторинного пробою або пов'язаних з ним явищ. В даний час під поняттям вторинний пробою об'єднується не одне, а цілий ряд явищ, спільною рисою яких є раптовий перехід транзистора в стан, що характеризується великим струмом і відносно малим (порядку 10 - 20 в) напругою.

Після закінчення цього часу, званого часом предпробойной затримки, розвиваються процеси вторинного пробою.

Порівняльна характеристика областей безпечної роботи польового і біполярного транзисторів. Остання перевага польового транзистора пов'язано з його теп-овимі властивостями - повна відсутність вторинного пробою. Це реімущество дозволяє ефективніше використовувати польовий транзит-гір по переданої потужності. На рис. 5.2 позначені області без-запасних роботи потужного біполярного і польового транзисторів, мак-імальние струми і напруги яких обрані приблизно однаковий-ими.

Необхідно відзначити, що відсутність дефектів в структурі транзистора не гарантує від виникнення вторинного пробою. Так, базова область під p - n - переходом може бути не еквіпотенційної через проходження базових струмів. При різних напрямках струму бази спостерігається збільшення щільності струму емітера або по периферії емітерного переходу, або в центрі переходу. Цей ефект може також створювати передумови для розвитку процесів шнурування струму.