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开关三极管失效原因剖析

本站为您提供的开关三极管失效原因分析,三极管工作时,由于电流热效应,会消耗一定的功率,这就是耗散功率。耗散功率主要由集电极耗散功率组成:PT≈VceIc即PT≈PCM,本文分析开关三极管失效的几种情况。

  1、三极管作业时,因为电流热效应,会耗费必定的功率,这便是耗散功率。耗散功率主要由集电极耗散功率组成:PT≈VceIc即PT≈PCM,下面剖析开关三极管失效的几种状况:

  1) 因为三极管的作业电流受温度的影响很大,因而当三极管作业时,耗散功率转化为热,使集电结结温升高,集电结结电流进一步加大,会构成恶性循环使三极管焚毁。这种状况叫热击穿。使三极管不发作热击穿的最高作业温度界说为最高结温。

  2) 当三极管未到达最高结温时,或许未超越最大耗散功率时,因为资料的缺点和工艺的不均匀性,以及结构原因构成的发射区电流赶紧效应,使得三极管的作业电流散布不均匀。当电流散布会集在某一点时,该点的功耗添加,引起部分温度增高,温度的增高反过来又使得该处的电流进一步增大,然后构成“过热门”,其温度若超越金属电极与半导体的共熔点,构成三极管焚毁。另一方面,部分的温升和大电流密度会引起部分的雪崩(击穿),此刻的部分大电流能使三极管烧通,使击穿电压急剧下降,电流上升,最终导致三极管焚毁。这种状况便是所谓的二次击穿。

  


 

  二次击穿是功率开关管失效的重要原因,三极管二次击穿的特性曲线如图6所示。为确保三极管正常作业,提出了安全作业区SOA的概念。

  

 

  SOA示意图如图画所示,它由集电极最大电流Icm线、击穿电压BVceo线、集电极最大耗散功率Pcm线和二次击穿功耗Psb线组成。因为使用时作业电流和最大电压的规划都不会超越三极管的额定值,因而,正常状况下,集电极耗散功率和二次击穿特性便是构成三极管失效焚毁的主要因素。

  2、已然剖析了开关三极管的失效主要因素,那么下面再讨论一下怎样削减失效。很明显下降三极管的失效重要的是要尽量下降三极管作业时的功率、改进二次击穿特性,这两者其实是相关的。由二次击穿的发作机理可知,温度上升,导致三极管HFE增大,开关功能变差,二次击穿特性变差(更容易发作二次击穿);温度的升高,也使得三极管的实践耗散功率参数变差,三极管的安全作业区变小了。反过来,因为三极管的耗散功率主要和三极管的热阻有关,耗散功率小,实践上也便是其所能接受的电流电压低,散热功能差,相同也影响到了二次击穿特性。

  因而,避免作业时三极管温升过高、进步三极管的耗散功率,是进步三极管质量的最有用方法。

  1)热阻三极管作业中,当PN结温度超越答应最高结温时,三极管耗费的功率便是三极管的集电极最大耗散功率。因为必定资料的最高结温是必定的,因而,进步三极管的散热功能,便是进步三极管的耗散功率,一起,散热功能好,管子的温升就低,也下降了二次击穿的可能性,这是进步二次击穿特性的重要因素。热阻作为大功率管的一个重要参数,代表了三极管的散热才能。热阻与耗散功率的关系为:Pcm=(Tjm-Ta)/RT其间Tjm为最高结温,Ta为环境温度,RT为热阻。可见,当最高结温文环境温度必守时,耗散功率的巨细取决于热阻的巨细。在开关电源中作开关的三极管,应选用热阻尽可能低的管子。除了三极管芯片自身之外,后工序安装的资料、工艺和质量对热阻的影响也非常大。

  

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