8. Пробій транз.А. Тепловий та електричний пробої. Вплив на них опору у колі бази. Вторинний пробій та пробій замикання. Макс. Допустима потужність, що розсіюється колектором.

Тепловий пробій

При порушенні теплового балансу, коли внаслідок недостатнього тепловідведення приріст потужності, що підводиться до КП, не компенсується відповідним приростом потужності, яка відводиться, в БТ відбувається тепловий пробій. Він супроводжується необ­меженим зростанням температури переходу, збільшенням колекторного струму і потужності, що підводиться, і, як наслідок, перегрівом приладу і його псуванням.

Величину напруги, яка не приводить до теплового пробою БТ, визначають за формулою:

U_КБТ

де - макс. допустима температура КП;

- температура навколишнього середовища;

- тепловий опір тепловідведення (корпусу, радіатора тощо).

Таким чином, допустима напруга U_КБТ тим менша, чим більші струм , тепловий опір і температура навко­лишнього середовища. При незадовільному тепловідведенні і високій температурі середовища напруга теплового пробою може стати меншою за робочу напругу транз.а. Особливо небезпечним є тепловий пробій для потужних БТ, які мають значний зворотний струм колектора .

Електричний пробій (лавинний пробвій)

Оскільки переходи БТ взаємодіють між собою, то величина пробивної напруги залежить від схеми Ввімкн. приладу та від режиму його використання. Зупинимося на прикладі схеми зі спільним емітером.

Нехай БТ підключено за ССЕ з розімкненим емітерним колом (I_E = 0) (рис. 1 а).

Зауважимо, що цей приклад цілком аналогічний до схеми зі спільною базою при I_E = 0.

Коеф. множення колекторного струму у БТ при I_E = 0

M= ,

де n=(2-6) і залежить від матеріалу виготовлення БТ та виду p-n - переходу.

Лавинний пробій КП відбувається при наближенні напруги до значення . При цьому різко зрос­тають коеф. передачі струму емітера () і колекторний струм, як показано на рисунку (крива I_E = 0). Якщо тепер розірвати лише базове коло (рис. 1 б), тобто I_Б = 0, то колекторний струм дорівнюватиме =.

У випадку лавинного пробою наведена формула набирає вигляду I_K =

При цьому знаменник правої частини 0, струм колектора I_K 0 (крива =0 на рисунку). Враховуючи цю умову і вираз наведений раніше, можна одержати формулу для визначення пробивної напруги колектор – емітер при I_Б = 0:

U_{КЕ0проб}= U_{КБ0проб}.

Отже, U_{КЕ0проб}< U_{КБ0проб}.

Пробивна напруга в ССЕ при I_Б =0 в 2 - 3 рази менша, ніж пробивна напруга в ССБ при =0.

Вторинний пробій

При значному колекторному струмі, особливо в імпульсному режимі, в БТ може виникнути вторинний пробій, який супроводжується різким зменшенням напруги колектора при одночасному збільшенні колекторного струму, і на вихідній характе­ристиці з’являється ділянка з негативним диференціальним опором (пунктирна крива на рисунку). Колекторний струм, при якому виникає вторинний пробій, зменшується зі збільшенням зворотної напруги U_КЕ. Можливість виник­нення вторинного пробою залежить від опору навантаження БТ, а також від напруги живлення E_K.

Розвиток вторинного пробою суттєво визначається локальними неоднорідностями транз.ної структури, які зумовлюють нерівномірний розподіл густини струму, місцевий нагрів, а потім і перегрів структури, що супроводжується проплавлянням бази.

Пробій змикання

Це пробій, зумовлений змиканням ЕП та КП. Розширення КП у бік бази внаслідок того, що концентрація домішок у базі нижча, ніж у колекторі, може привести до того, що при певній напрузі змикання КП заповнить собою всю базову область і з’єднається з ЕП. Транз. при цьому втрачає свої підсилювальні властивості. Цей ефект має значення для БТ з дуже вузькою базою, у яких напруга змикання невелика і відповідає граничній допустимій напрузі колектора.

При проходженні струму через транз. тепло виділяється головним чином на КП, оскільки саме він має найбільший електричний опір в усій транз.ній структурі. Відведення тепла від КП у БТ здійснюється за рахунок теплопровідності. Макс. потужність розсіювання транз.а визначається макс. допустимою температурою його КП T_max і температурою навколишнього середовища T₀, а також тепловим опором тепловідведення R_T:

P_kmax = .

З іншого боку, потужність, що розсіюється колектором, визначається струмом I_K та напругою U_KE (U_KБ). Робочий струм БТ не повинен перевищувати I_Kmax - макс. допустимий колекторний струм, значення якого дається у довідниках. При I_K >I_Kmax транз. перегрівається, зростає ймовірність теплового пробою. Макс. допустима напруга U_KEmax обмежується ймовірністю лавинного пробою КП і наводиться у довідниках. При цьому для більшості транз.ів U_KEmax<U_KБmax

Отже, вибір робочого режиму БТ зумовлено трьома обмеженнями (рис.):