Правила монтажа и эксплуатации полупроводниковых приборов
Во избежание повреждения полупроводниковых приборов при монтаже необходимо обеспечить неподвижность их выводов вблизи корпуса. Для этого следует изгибать выводы на расстоянии не менее 3...5 мм от корпуса и выполнять пайку низкотемператур¬ным припоем ПОС-61 на расстоянии не менее 5 мм от корпуса прибора с обеспечением теплоотвода между корпусом и местом пайки. При расстоянии от места пайки до корпуса 8...10 мм и более ее можно производить без дополнительного теплоотвода (в течение 2...3 с).
Перепайка в монтаже и замена отдельных деталей в схемах с полупроводниковыми приборами должна производиться при от-ключенном питании паяльником с заземленным жалом. При включении транзистора в схему, находящуюся под напряжением, не¬обходимо сначала присоединить базу, затем эмиттер, а потом коллектор. Отключение транзистора от схемы без снятия напряжения выполняется в обратной последовательности.
Для обеспечения нормальной работы полупроводниковых приборов на полной мощности необходимо использовать дополнительные теплоотводы. В качестве теплоотводов применяются ребристые радиаторы из красной меди или алюминия, которые надеваются на приборы. При проектировании схем с широким тем¬пературным диапазоном работы следует учитывать, что при по вышении температуры снижается не только допустимая мощность рассеяния многих типов полупроводниковых приборов, но и до-пустимые напряжения и сила токов переходов.
Эксплуатация полупроводниковых приборов должна осуществ-ляться только в диапазоне требуемых рабочих температур, при этом относительная влажность должна быть до 98 % при температуре 40 °С; атмосферное давление - от 6,7 • 102 до 3 • 105 Па; вибрация с ускорением до 7,5g в диапазоне частот 10...600 Гц; многократные удары с ускорением до 75g; линейные ускорения до 25g.
Увеличение или уменьшение указанных выше параметров отрицательно влияет на работу полупроводниковых приборов. Так, изменение диапазона рабочих температур вызывает растрескивание кристаллов полупроводников и изменение электрических характеристик приборов. Кроме того, под действием высокой температуры происходят высыхание и деформация защитных покрытий, выделение газов и расплавление припоя. Высокая влажность способствует коррозии корпусов и выводов вследствие электролиза. Низкое давление вызывает уменьшение пробивного напряжения и ухудшение теплопередачи. Изменение ускорения ударов и вибрации приводит к появлению механических напряжений и усталости в элементах конструкций, а также механических по¬вреждений (вплоть до отрыва выводов) и др.
Для защиты от воздействия вибраций и ускорения конструкциях полупроводниковыми приборами должна иметь амортизацию, а для улучшения влагостойкости должна покрываться защитным лаком.
Лекция 4 Технические данные и маркировка полупроводниковых транзисторов
Транзисторы представляют собой полупроводниковые приборы с двумя или более р-n-переходами, позволяющие усиливать электрические сигналы и имеющие три и более выводов.
Транзисторы подразделяются на биполярные и униполярные (полевые) Биполярные транзисторы имеют трехслойную структуру с чередующимися типами электропроводности. Различают также прямые (р-n-р) и обратные (n-р-n) транзисторы (рис. 19). Каждый слой имеет вывод: эмиттер Э, базу (или основание) Б и коллектор К. Переход между базой и эмиттером называется эмиттерным, а между базой и коллектором - коллекторным.
Рис. 19 Биполярные транзисторы и их конструкция: а - р-n-р -типа; б - n-р-n -типа; в - конструкция транзистора
Транзисторы предназначены для генерации, усиления и пре-образования электрических сигналов. В импульсных схемах они ра-ботают в режиме «ключа», когда транзистор может находиться только в двух состояниях: включенном (открытом), либо выключенном (закрытом). Переход из одного состояния в другое происходит очень быстро, что отвечает основным требованиям большого быстродействия.
По конструкции полевые транзисторы различают с управляющим р-n-переходом и с изолированным затвором с встроенным или индуцированным каналом. У таких транзисторов электрод, от которого начинают движение основные носители заряда, называется истоком; электрод, к которому движутся основные носители заряда, - стоком, а электрод, к которому прикладывают управляющее напряжение, - затвором.
Рис.20 Условное графическое изображение полевых транзисторов с изолированным затвором (а) и со встроенным каналом (б)
По материалу изготовления транзисторы бывают кремниевые или германиевые; по механизму движения носителей заряда - диффузионные, или дрейфовые.
Униполярные (биполярные) транзисторы могут быть маломощными (Рmах< 0,3 Вт), средней мощности (от 0,3 до 1,2 Вт) и мощными (свыше 1,2 Вт). В зависимости от предельной частоты они бывают низкочастотными (fmax< 3 МГц), среднечастотными (3... 30 МГц), высокочастотными (от 30 до 300 МГц) и сверхвысокочастотными (свыше 300 МГц).
По функциональному назначению транзисторы в радиоэлектронных схемах разделяют на двухпереходные биполярные (усилительные, импульсные, малошумящие, высоковольтные, фототранзисторы) и полевые (униполярные) с каналом и управляющим затвором в виде р-n-перехода, с встроенным или индуцированным каналом и изолированным затвором. Кроме того, транзисторы различают по мощности и частоте. В зависимости от максимальной мощности Рк mах, рассеиваемой коллектором, различают транзисторы малой, средней и большой мощности, а по частоте - низкочастотные, среднечастотные, вы-сокочастотные и сверхвысокочастотные.
В настоящее время используется система обозначения транзисторов, состоящая из четырех элементов. Первый элемент - буква или цифра - обозначает материал транзистора (Г или 1 - германий или его соединения; К или 2 - кремний или его соединения; А или 3 - галлий или его соединения). Второй элемент - буква - обозначает тип транзистора (Т - биполярные транзисторы; П - полевые транзисторы). Третий элемент - цифра - указывает назначение и качественные свойства прибора (табл. 13), а также порядковый номер разработки. Четвертый элемент - буква - обозначает разновидность типа прибора (деление на параметрические группы).
Таблица 13. Условное обозначение третьего элемента транзисторов
Так, например, КТ324А обозначает кремниевый маломощный высокочастотный транзистор, разновидность А; ГТ905Б – германиевый большой мощности высокочастотный транзистор, разновидность Б.
Таблица 14. Условное обозначение второго элемента транзисторов, разработанных до 1964 г.
Система обозначения транзисторов, разработанных до 1964 г., состоит из трех элементов. Первый элемент - буква, обозначающая транзистор; второй элемент - число, указывающее назначение и качественные свойства, а также порядковый номер разработки транзистора; третий элемент - буква, обозначающая разновидность типа прибора.
При монтаже транзисторов необходимо соблюдать следующие правила.
1.Крепление транзисторов должно производиться за корпус. Из-гиб внешних выводов необходимо выполнять на расстоянии не ближе 10 мм от проходного изолятора (если нет других указаний). Изгиб жестких выводов мощных транзисторов запрещается.
2.Пайка выводов должна осуществляться на расстоянии не ближе 10 мм от корпуса прибора.
3.Мощность паяльника должна быть не более 60 Вт, время пайки - не более 3 с, а температура - не выше 200 °С.
4.В процессе монтажа необходимо исключить прохождение тока через транзисторы и обеспечить надежный теплоотвод.
5.Не допускается располагать транзисторы вблизи тепловыделяющих элементов (сетевых трансформаторов, мощных резисторов), а также в сильных электромагнитных полях.
При эксплуатации транзисторов требуется выполнять следующие правила.
1.Полярность напряжения внешнего источника питания, подключаемого к электродам транзистора, следует выбирать с учетом структуры транзистора и его рабочей схемы.
2. При подключении транзистора к источнику питания необходимо первым присоединять вывод базы, а последним - вывод коллектора. Отключение транзистора должно производиться в обратном порядке. Запрещается подавать напряжение на транзистор с отключенной базой.
3.Для увеличения надежности и долговечности транзисторов рабочие напряжения, сила тока, мощность и рабочая температура должны быть меньше предельно допустимых (около 0,7 их значений).
4.Не разрешается использовать транзисторы на совмещенных предельных режимах (например, по току и напряжению).
5.С целью защиты транзисторов от перенапряжений в их схемы должны быть включены стабилизирующие, демпфирующие и ограничивающие диоды.
6.Запрещается проверка схем на полупроводниковых приборах омметрами или другими приборами, которые могут вызвать перегрузку диодов и транзисторов.