Что такое термический сбег в транзисторе?

Thermal Runaway в транзисторе - это критическое явление, которое, как понимает каждый инженер по электронике, любительству и любым, имеющим дело с транзисторами. Будучи поставщиком транзистора, я воочию стал свидетелем воздействия термического бегства на производительность и надежность схемы. В этом сообщении я углубится в то, что такое Thermal Runaway, его причины, последствия и как его предотвратить.

Что такое термический сбег?

В своем ядре Thermal Runaway представляет собой процесс ускорения, в котором повышение температуры приводит к дальнейшему повышению температуры, что может привести к повреждению транзистора и всей схемы. Чтобы лучше понять это, нам нужно взглянуть на основные характеристики транзистора. Транзистор, как вы можете узнать больше о AT AT [Transistor] (/Power - Semiconductor - Device/Transistors/Transistor.html), является полупроводниковым устройством, которое может усилить или переключать электронные сигналы и электрические мощности.

Работа транзистора генерирует тепло из -за потока тока через его соединения. Питание, рассеиваемое в транзисторе, дается продуктом коллекционера - напряжение эмиттера ($ v_ {ce} $) и ток коллекционера ($ i_ {c} $), то есть $ p = v_ {ce} \ times i_ {c} $. Эта мощность рассеяния приводит к повышению температуры транзистора.

Причины термического сбега

1. Положительный температура тока коллектора

Ток коллекционера транзистора имеет положительный температурный коэффициент. Это означает, что по мере увеличения температуры транзистора ток коллекционера также увеличивается. Взаимосвязь между током коллекционера и температурой может быть довольно сложной, но в целом повышение температуры приводит к тому, что большие носители будут доступны для проводимости, что приводит к увеличению тока коллектора.

Математически, ток коллекционера $ i_ {c} $ может быть выражен как функция температуры $ t $: $ i_ {c} (t) = i_ {c} (t_ {0}) \ times e^{\ frac {e_ {g}} {k} (\ frac {1} {t_ {0}}-\ frac {1} {t})} $, где $ i_ {c} (t_ {0}) $ ток на основе $ t_ {0} $, $ {{0}). Полупроводниковый материал, и $ k $ является постоянной Больцманной.

Когда ток коллекционера увеличивается, рассеяние мощности $ p = v_ {ce} \ times i_ {c} $ также увеличивается. Это увеличение рассеяния мощности дополнительно повышает температуру транзистора, создавая положительную петлю обратной связи.

2. Плохое рассеяние тепла

Если транзистор не охлаждается должным образом, тепло, генерируемое во время его работы, не может быть эффективно рассеяно. Это может произойти, если транзистор установлен на небольшом радиаторе или если вокруг транзистора недостаточно воздушного потока. Когда тепло не может уйти, температура транзистора продолжает расти, усугубляя проблему увеличения тока коллектора и рассеяния мощности.

3. Высокое напряжение питания

Высокое напряжение питания также может способствовать термическому бегству. Когда напряжение подачи высокое, коллекционер - напряжение эмиттера $ v_ {ce} $ также высока. Поскольку рассеяние мощности прямо пропорционально $ V_ {CE} $, высокое напряжение снабжения приводит к увеличению мощности в транзисторе, повышая температуру и потенциально вызывает термическую беглую.

Влияние термического сбега

1. Отказ транзистора

Наиболее очевидным эффектом термического бегства является отказ транзистора. Когда температура повышается за пределами максимальной номинальной температуры транзистора, материал полупроводника может начать распадаться. Это может привести к тому, что транзистор будет коротко - схемой или открытой схемой, что делает его бесполезным. В некоторых случаях чрезмерное тепло может даже привести к физическому плату транзистора или загореться.

2. Неисправность цепи

Неудачный транзистор может привести к неисправности всей схемы. Если транзистор используется в качестве усилителя, коэффициент усиления может значительно измениться, или выходной сигнал может стать искаженным. Если транзистор используется в качестве переключателя, он может не может включать или выключить должным образом, что приводит к неправильной работе цепи.

3. Сниженная надежность системы

Thermal Runaway также может снизить общую надежность системы. Если транзистор не удается из -за термического сбегающего, его, возможно, потребуется заменить, что может быть времени - потребляющим и дорогостоящим. Кроме того, отказ одного транзистора может вызвать чрезмерные компоненты в цепи, что может привести к дальнейшим сбоям.

Предотвращение термического сбеги

1. Правильное затопление тепла

Одним из наиболее эффективных способов предотвращения термического сбежания является использование надлежащего радиатора. Граатив - это пассивное устройство, которое переносит тепло от транзистора в окружающую среду. Он работает, увеличивая площадь поверхности транзистора, позволяя рассеивать больше тепла. При выборе радиатора важно учитывать рассеяние мощности транзистора, температуру окружающей среды и доступный воздушный поток.

2. Тепловые методы управления

В дополнение к радиаторам, другие методы теплового управления могут использоваться для предотвращения термического сбега. К ним относятся использование вентиляторов для увеличения воздушного потока вокруг транзистора, использования тепловых прокладок или смазков для улучшения теплового контакта между транзистором и радиаторами, а также проектирование схемы цепи, чтобы минимизировать тепло, генерируемое вблизи транзистора.

3. Соображения конструкции цепи

Правильная конструкция цепи также может помочь предотвратить термическую беглую. Например, использование тока -ограничивающего резистора в схеме коллекционера может помочь ограничить ток коллектора и уменьшить рассеяние мощности. Кроме того, использование регулятора напряжения для обеспечения стабильного напряжения питания может помешать транзистору быть подвергнутым чрезмерному напряжению.

4. Схемы мониторинга и защиты

Мониторинг температуры транзистора и реализации цепей защиты также может быть эффективным в предотвращении теплового бега. Датчики температуры могут использоваться для контроля температуры транзистора, и если температура превышает определенный порог, может быть активирована защитная схема для уменьшения тока коллектора или выключения транзистора.

Наша роль поставщика транзистора

Как поставщик транзистора, мы понимаем важность обеспечения высококачественных транзисторов, которые менее подвержены термическому бегству. Мы тщательно выбираем полупроводниковые материалы и производственные процессы, чтобы убедиться, что наши транзисторы имеют стабильные электрические характеристики и хорошие тепловые характеристики.

Мы также предлагаем техническую поддержку нашим клиентам. Наша команда экспертов может помочь вам выбрать правильный транзистор для вашего применения, предоставить консультации по тепловому управлению и помочь вам в разработке цепей, которые более устойчивы к Thermal Runaway.

Если вы находитесь на рынке транзисторов, мы приглашаем вас связаться с нами для обсуждения закупок. Мы можем предоставить вам подробную информацию о продукте, ценообразование и графики доставки. Независимо от того, работаете ли вы над небольшим хобби -проектом или крупным промышленным применением, у нас есть подходящие транзисторы для вас.

Ссылки

1. Седра, Адель С. и Кеннет С. Смит. «Микроэлектронные цепи». Издательство Оксфордского университета, 2015.
2. Миллман, Джейкоб и Кристос С. Халкиас. «Интегрированная электроника: аналоговые и цифровые цепи и системы». МакГроу - Хилл, 1972.