книги / Транзисторы
..pdfсимвол
^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 |
|
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°к— Т°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« |
R« |
|
|
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 |
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.