Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Транзисторы

..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
13.11.2023
Размер:
25.57 Mб
Скачать

символ

^кбо

Дбо

^кэк

Uкбо

Uэбо

^кэо

1*216

^21Э

Л21Э

г'бСк

^кэз

 

 

Продолжение

Справочник

 

Технические условия

определение

символ

определение

Начальный

ток

кол­

/ко

лекторного перехода

 

Начальный

ток

эмнт-

Iэо

терного перехода

 

ко­

 

Начальный

ток

^кн

роткого. замыкания

 

 

 

Максимально-допусти­ Uкб макс

мое

напряжение

кол­

 

лектор-база

 

 

 

 

 

Максимально-допу­

</эб макс

стимое

напряжение

эмиттер-база

 

 

 

 

 

Максимально-допусти­

и*

мое

напряжение

кол­

 

лектор-эмиттер

при X. X.

 

в цепи базы

 

 

 

 

 

Коэффициент

переда­

а

чи по току в схеме с

 

общей базой

 

 

 

 

 

Коэффициент

 

пере­

Р

дачи

по

току

в

схеме

 

с общим

эмиттером

на

 

малом сигнале

 

 

 

 

Коэффициент

 

усиле­

Вст

ния по току в схеме с

 

общим

эмиттером

на

 

большом сигнале

 

 

 

Постоянная

времени

ГбСК

цепи

коллектора

 

 

тран­

 

Ток закрытого

^кз

зистора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратный ток коллек­ торного перехода

Обратный ток эмнттерного перехода

Начальный ток кол­ лекторного перехода

Максимально-допу­ стимое напряжение кол­ лектор-база

Максимально-допу­ стимое напряжение эмиттер-база

Напряжение коллек­ тор-база, при котором происходит переворот фазы базового тока

Коэффициент переда­ чи по току в схеме с общей базой

Коэффициент усиле­ ния по току

Статический коэффи­ циент усиления

Постоянная времени цепи обратной связи Ток закрытого тран­ зистора

Материал справочника написан:

И. Ф. Николаевским — введение и теоретическая часть (раз­ дел I), а также разработаны типовой справочный лист на транзи­ стор и перечень, содержащий минимум основных параметров и их

классификацию.

Б. Л. Перельманом — справочные листы на транзисторы ГТ109,

ГТ308, ГТ309, ГТ310, КТ312, ГТ313 и КТ601.

Т. И. Фишбейн — справочные листы на транзисторы П35—38,

ГТ108, ГТ311, ГТ320, П401—403, П414—415, П416.

С. С. Пруслиной — справочные материалы по высокочастотным параметрам на транзисторы ГТ308, ГТ309, ГТ310, ГТ311, КТ312, ГТ313, П401—403, П414—П416, МП42 и приложение.

Ю.

М. Рубцом — справочные

листы

на. транзисторы П4,

П201Э—203Э, П210, П302—304 и П307—309.

на

транзисторы

ГТ321,

Т.

С. Машаровой — справочные

листы

П601И—602АИ,

П605—606,

П607—609,

ГТ701А,

П701А,

П701,

П702

иКТ801.

А.А. Розановой — справочные листы на транзисторы ГТ322,

ГТ403А—403И, КТ602, КТ802, ГТ804 и КТ805.

К. М. Брежневой — справочные листы на транзисторы МП20-21, МП25-26, МП39-41, МП114—116.

С. В. Суповым — справочные листы на транзисторы П5, П27—28, П29-30, МП111-113 и П504—505.

В справочнике использованы результаты исследований транзи­ сторов в инверсном включении, проведенных Д. В. Игумновым, и зависимости параметров мощных транзисторов от различных усло­ вий, полученные Д. Н. Воротниковой.

Авторы выражают благодарность А. С. Козыреву, Б. А. Боро­ дину и В. В. Нархову за ценные советы, замечания и поправки многих данных транзисторов, сделанные ими при просмотре рукописи.

Просьба все замечания и пожелания по книге присылать по адресу: Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2, издательство «Связь».

Р а з д е л I

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И ВЗАИМОСВЯЗЬ

Перечень основных параметров

В табл. 1.1 и 1.2 приведены параметры и данные транзисторов

иих классификация по режимам и областям работы транзистора. Параметры таблиц имеют наибольшую значимость для расчета схем

иопределения качества транзистора. Эти параметры измеряются и составляют основу типового справочного листа, принятого в на­ стоящем справочнике; с их помощью могут быть вычислены или определены все остальные, отсутствующие в справочнике, пара­ метры транзистора.

Втаблицы входит ряд ключевых параметров, состоящий из сле­ дующих девяти параметров:

^т^21э» ^кбо» P nv

^м акс’ ^мнн*

^ к б о и ^эбо*

Дальнейший порядок изложения материала настоящего раздела

соответствует порядку, принятому в табл.

1 .1 — предельно допу­

стимых параметров транзисторов и табл. I. 2 — параметров транзи­

сторов в режимах усиления и переключения.

1.1— расчет надежных

Основное назначение

параметров табл.

тепловых и электрических режимов транзистора в схеме, табл. 1.2— расчет выходных параметров схемы.

Тепловые параметры

Максимальная и минимальная температура перехода

Максимальная температура

перехода Тшкс — важнейший па*

раметр, определяющий

большинство предельно допустимых данных

и режимов транзистора.

Т'шкс

устанавливается заводом-изготови-

телем транзистора с определенным заданным коэффициентом запаса и определяется либо сопротивлением исходного материала, либо за­ данной величиной зависимого от температуры напряжения пробоя коллекторного перехода.

В первом случае:

т' ^ - т (т г р п ; - '} ’с

 

 

 

Т АБЛИЦА

I. 1

 

 

 

 

 

Определение

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура

перехода:

 

макси­

Тепловые

мальная и минимальная

 

 

 

Тепловые

сопротивления:

пере­

параметры

ход -корпус

и

переход — среда

 

 

 

Тепловые

постоянные переход —

 

 

корпус и переход — среда

 

 

 

 

 

Мощности

постоянные:

без теп­

Максимально-

лоотвода и со стандартным тепло­

допустимые

отводом

 

 

 

 

 

 

 

мощности

Мощности:

импульсная

и

посто­

 

 

янная

при заданнрй

температуре

 

 

Токи

коллектора

постоянные:

в

 

 

режимах

усиления

и

насыщения

 

Максимально­

Токи

коллектора

постоянные:

в

режиме

усиления

со

стандартным

допустимые токи

теплоотводом и при заданной тем­

 

 

пературе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Токи

импульсные:

коллектора

и

 

 

базы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Токи

коллекторного

эмиттер-

 

 

ного переходов

 

 

 

 

 

 

Начальные

Токи

холостого

хода

(сквозной

ток)

и

короткого

замыкания

на

(минимальные)

входе транзистора

 

 

 

 

 

токи и

потен­

 

 

 

 

 

Ток при заданном Яб на входе

циалы

(область

отсечки)

 

транзистора

и

плавающий

потен­

 

 

циал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Токи

запертого

транзистора:

в

 

 

прямом

и ипверсном

включениях

Символ

Т° .

Т°

л макс*

мин

^пк»

^пс

 

тпс

р ,

р т

г гп'

г тп

 

Pm

Лет*

Л<нт

Г. 1т° кт* кт

А<м* ^б2М

Асбо* ^эбо

Л<эо» ^кэк

^кэЯ’ ^эбн

Аоз* ^кэз/

Максимально­

допустимые

напряжения

Напряжения

коллектор — база и

^кбо» ^эбо

эмиттер — база

при холостом ходе

 

в цепи третьего вывода транзи­

 

стора

 

 

Напряжения

коллектор — эмит­

^кэз» ^кэк

тер: запертого транзистора и при

 

коротком замыкании на входе

 

Напряжения

коллектор — эмит­

^кэо. ^АсэR

тер: при холостом ходе и при за­

 

данном Rn на

входе транзистора

 

Сопротивления: насыщения в прямом и инверсном включениях и областей эмиттера и коллектора

Т А Б Л И Ц А

1.2

Определение

Сим

 

 

Параметры

четырехполюсника

на

 

 

низкой частоте в схеме с общим

 

 

эмиттером

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

усиления

транзис­

 

 

тора на низкой частоте в схеме с

 

 

общим эмиттером в прямом и ин­

 

 

версном включениях. Коэффициент ■

 

 

шума

 

 

 

 

 

 

Параметры

четырехполюсника на

Параметры ре­

высокой частоте

в схеме

с общим

жима усиления

эмиттером

 

 

 

 

малого

сигнала

 

 

 

 

 

(активная

об­

Предельные

частоты

усиления:

ласть)

 

по току в прямом и

инверсном

 

 

включениях, по мощности и шумов

 

 

Граничные

частоты: усиления

по

 

 

току в схемах

с общей

базой

и

общим эмиттером и крутизны ха­ рактеристики

Л11э’ Л12э*

Л22э

Л219' Л21э/-

Рш

Упэ’ У12э*

У21Э’ У22Э

/ г U

/макс* /ш

//121 б* / Л21Э» / у 21Э

 

Емкости эмиттерного

и коллек­

 

торного переходов, постоянная

вре­

 

мени коллекторного перехода

 

Параметры ре­

Коэффициент усиления

по

току,

жима усиления крутизна переходной вольтампер-

большого

сигна­

ной характеристики и мощность,

ла

(активная

отдаваемая в нагрузку на высокой

область)

*

частоте

С3, ск. г'бСк

^21Э* У21Э* Р вых

 

 

 

Времена: фронта,

рассасывания,

 

 

 

включения и выключения

 

Параметры ре­

Напряжения: насыщения

коллек­

жима

переклю­

тор— эмиттер в

прямом и

инверс­

чения

(область

ном включениях

и

эмиттер — база

насыщения

и

в прямом включении

 

 

активная)

*ф. tp.

^ВКЛ* ^пыкл

^КЭ1Г ^ кэп!*

Uбэн

Гн’ Гщ* f /

rr rK

При этой температуре полупроводник приобретает собственную проводимость и структура транзистора (р-п-р или п-р-п) практи­ чески перестает существовать. Процесс обратим: транзистор при остывании приобретает вновь все свои свойства.

акс для кремния колеблется в пределах +150-^-+200° С, для

германия — в пределах + 8 0 -f- + 100° С. Во втором случае:

— при тепловом пробое

 

—Г ,п

u t

- 25, С,

(2)

 

/<;

 

 

 

 

кбо^кбо^пс^/

 

 

где / ^ 0 — начальный

ток коллекторного перехода при

+25° С,

Uкбо — заданная

величина

максимально

допустимого напряже­

ния коллекторного

перехода,

 

'

Kj — коэффициент изменения тока / кбо на Г С ;

 

— при электрическом

пробое

 

 

^макс = ^ - ( ^ к э о - ^ к э о ) +

25, С,

(3)

г д е ^ з 0— максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

при обрыве в цепи базы при +25° С, Uкэо— заданная величина напряжения,

Кц — коэффициент

снижения

напряжения

Vкэо

на 1° С.

При

превышении этих температур коллекторный

переход про­

бивается

и транзистор выходит из строя.

 

 

Минимальная температура

перехода (окружающей среды)

Тмт

устанавливается

заводом-изготовителем

и определяется, в

первую очередь, разрушающими механическими усилиями, возни­ кающими между отдельными элементами транзистора при его охла­ ждении.

Тепловые сопротивления

Количество тепла <2выд, выделяемое в транзисторе (на его пе­ реходах), и количество тепла Q0TB — отводимое, определяются из­ вестными из теплотехники соотношениями:

Фвыд =

0.24Я = 0,24 (Рк

Я9),

кал,

QOTB = х -J- (^п — г °)>

кал,

 

где X удельная теплопроводность

материала,

через который про­

ходит тепловой

поток, — Л'

— ;

 

 

S и q/ — сечение и длина

см. сек.

 

 

(толщина)

материала, см\

Тп — температура перехода, °С;

о

— температура

корпуса

транзистора

о

или

окружающей

Т

/ к

 

среды Тс,

С;

 

 

 

 

 

 

 

 

Р К,ЯЭ— мощности,

выделяемые

на

коллекторном

и эмиттерном пе­

В

реходах транзистора, вт.

 

 

 

тепловой

баланс

стационарном

режиме

устанавливается

QOTD = QnыД, тогда

тепловое сопротивление /?т (величина,

обратная

теплопроводности)

будет:

 

 

 

 

 

 

 

 

Лт

0,24/

 

 

 

°С

 

 

(4)

 

T S ~

 

 

 

вт

 

 

Подставляя в

ф-лу (4) вместо

разности

_ °

о

разности тем­

/ п— Т

ператур между различными точками транзистора

и среды: Т п— Гс,

Т°а Т°с, Т°кТ°с,

Т°к — Т°, Г ° — Т° и т.

д., — получим соответст­

венно тепловые сопротивления Raс, RnH, RKC,

/?КТ,

с

участков

переход — среда, переход — корпус,

корпус — среда, корпус — тепло­

отвод,

теплоотвод — среда и т. д.

 

применяемых

без

теплоот­

Для транзисторов

малой мощности,

вода, в справочные данные включается Rac для мощных транзисто­

ров /?пи.

Формула (4) показывает полную аналогию между тепловыми и электрическими процессами. Тепловое сопротивление аналогично электрическому сопротивлению, разность температур — разности по­ тенциалов и нагревающая мощность — электрическому току.

Тепловые постоянные и теплоемкости

В нестационарном импульсном режиме аналогия между тепло­ выми и электрическими процессами может быть продолжена. Ре­ шение уравнений распространения теплового потока показывает, что падение температуры по участкам транзистора во времени опи­ сывается теми же экспонентами, что и падение напряжения вдоль линии, состоящей из большего (теоретически бесконечного) числа элементов, каждый из которых состоит из параллельного соедине­ ния сопротивления и емкости. Экспериментально снятые кривые

остывания Тп (t) полностью подтверждают это положение. Поэтому

для расчета тепловых процессов может быть использована эквива­ лентная схема — электрический аналог, содержащая элементы из параллельных соединений тепловых сопротивлений RT и теплоемко­ стей Ст. Естественно, чем больше число элементов этой схемы, тем точнее расчеты. Однако для инженерных целей оказывается при­ годной только двухэлементная схема (рис. 1). Трехэлементная схема

может

быть использована в ограниченном числе случаев, а точ­

ность,

которую она дает по сравнению с двухэлементной схемой,

реализуема только

на очень малых временах импульсов, где явле­

ния в

транзисторе

определяются не только тепловыми процессами.

Тем более это справедливо для схем, содержащих большее число зл|мё№)в. Кроме того, измерить удается только постоянные вре­ мени 1^т*/?тСт не короче 0,05 мсек. Тепловая постоянная Ткс^ «ЛкоСко Для разных транзисторов составляет секунды и даже

минуШ.' Т^ким образом, практически тепловые расчеты импульсных ре­

жимов Оказываются целесообразными только в диапазоне длитель­ ностей Одиночного импульса от нескольких десятков микросекунд до сотей миллисекунд, что соответствует величине тПи=/?пкСпк, которая и приводится в справочнике.

 

 

 

 

 

Rnc

 

1

 

 

 

 

ROM

т«

 

 

О к р у ж .

 

 

Переход

Корпуо

 

 

 

 

 

 

среде

 

 

""С п к

 

— С ск

 

 

 

 

 

Рис.

1.

Эквивалентная схема —электрический

 

 

аналог тепловых процессов в транзисторе

 

Расчет Тп в

этом

случае,

т. е. для

длительностей,

сравнимых

с временем тПк, должен проводиться по формуле

 

 

 

7"п=

^М^пк

 

е

Тпк) +

7’с-

(5)

где Рм и /ц — мощность (амплитуда)

и длительность импульса.

Для

больших

длительностей

расчет

проводится по ф-ле (4),

как для квазистационарного режима, и

для меньших

длительно­

стей 7^

следует

считать

постоянной

и

равной вычисленной по

ф-ле (5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимально допустимые мощности

 

 

Постоянная мощность

 

Максимально

допустимая

постоянная

мощность Р т опреде­

ляется на основании ф-л (1),

(2),

(3) и

(4):

 

 

 

 

 

Рт =

Т°

— Т°

 

 

(6)

или

 

 

 

Рпс

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

__0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г..

Рт =

(7)

 

для транзистора с дополнительным теплоотводом

 

 

 

о

 

 

р Т

 

^макс

(8)

 

т

~

Япк + Якс

 

 

Импульсная

мощность

Максимально допустимая мощность Ям в импульсе опреде­

ляется на основании ф-л

(1),

(2), (3),

(4) и (5). Приводимые

ниже формулы

пригодны

для

длительностей импульса /и =

= 0,05-^-500 мсек.

Максимальная мощность

Ям при /и<50 мксек не

должна превышать мощности, рассчитанной для /и=0,05 мсек, при /и>0,5 сек не должна превышать постоянной мощности Ят .

Мощность Ям зависит от длительности tn импульсов,

их скваж­

ности D и формы и рассчитывается по формуле

 

_ о

о

 

Р м = ”акс~

с-

(9)

''ПК имп

 

 

При этом:

— для одиночных прямоугольных импульсов (D>- 20)

RПК имп

(10)

— для периодической последовательности прямоугольных им­

пульсов (D < 20)

 

1 — е

(И)

и

-£>т

 

1 — е

 

— для импульсов произвольной формы, расчет по ф-лам

(9),

(10) и (11) дает величину Ям с некоторым запасом, тем большим, чем больше отличаются импульсы от прямоугольной формы. Более точная величина мощности может быть получена расчетом средней мощности Яср любыми известными способами, тогда

о

Т

макс

— Я

с

__Р

R

л

 

 

ср vnc

=

Я™ имп определяется по ф*ле (10).

Максимально допустимые токи

Постоянные токи

Максимально допустимый постоянный ток коллектора в режиме усиления определяется по ф-лам (6), (7) и (8) и равен

 

 

 

/ кт

Рт_

 

 

(13)

 

 

 

и*

 

 

ИЛИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рт>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(14)

 

 

 

 

 

 

 

 

где

UK— напряжение

между коллектором и

базой (UKа)

или кол­

 

лектором и эмиттером ((Уко).

 

 

 

 

Максимально допустимый постоянный ток коллектора в режиме

насыщения / кнт связан с током / кт:

kн опт

Uбэн

 

 

 

 

 

 

 

 

(15)

 

 

 

 

 

^21э

^кэн

 

 

 

 

 

 

 

 

где

звездочка обозначает величины

на границе

областей

насыще­

ния

и усиления;

коэффициент

насыщения,

соответствующий

/Си ост — оптимальный

 

минимальному

нагреву

транзистора суммарной

мощно­

 

стью, выделяющейся в базовой и коллекторной

цепях;

/Си опт практически

не

превышает

2,5, тогда

для быстрых под­

 

счетов может быть принята формула

 

 

 

 

 

 

Ат* *

1-ЗЗС .

 

 

06)

Если в справочном листе нет специальных данных по фксимально допустимым токам базы /бт, /бит и эмиттера / этп И /эпт» их следует считать равными соответствующим токам коллектора.

Импульсные токи

Факторами, ограничивающими импульсные токи в транзисторе, являются:

1) разогрев (Т'макс) и снижение усиления (/121эмин), эти фак­

торы действуют во всех без исключения транзисторах и во всех случаях на сравнительно длинных по времени импульсах не очень больших амплитуд;

2) разогревы различных локальных объемов в результате рез­ кого возрастания плотностей токов по периметру и в центре эмит­ тера, так называемого вторичного пробоя и других явлений, дей­ ствующих не во всех транзисторах и не во всех случаях, на срав­ нительно коротких импульсах достаточно больших амплитуд.

Для расчета импульсных токов принимаются во внимание толь­ ко первые два фактора, действующие регулярно.