3.14. Правила монтажа и эксплуатации полупроводниковых приборов
Правила монтажа
При монтаже электронных схем транзисторы крепят за корпус. Чтобыненарушитьгерметизацию, изгиб внешних выводоввыполняютнеближе10 ммотпроходногоизолятора(еслинетдругихуказаний). Запрещаетсяизгибжесткихвыводовмощныхтранзисторов.
Пайку внешних выводов электродов производят не ближе 10 мм от корпуса паяльником мощностью до 60 Вт легкоплавким припоем с температурой плавления около 150 °С. В процессе пайки необходимо обеспечить хороший отвод тепла между корпусом прибора и местом пайки и выполнять ее возможно быстрее (не более 3 с).
Транзисторы нельзя располагать вблизи тепловыделяющих элементов (сетевых трансформаторов, мощных резисторов), а также в сильныхэлектромагнитныхполях. Следуетпредусматриватьзащиту транзисторов от воздействия влаги и радиации.
Мощные транзисторы необходимо плотно соединять с радиатором. Для улучшения теплового контакта поверхности транзистора и радиатора рекомендуется смазывать невысыхающим маслом или припаиватьлегкоплавкимприпоем. Всхемах, требующихизоляции транзисторов от шасси, с целью снижения теплового сопротивления изоляционной прокладки целесообразна изоляция не транзистора от теплоотвода, а теплоотвода от шасси.
Правила эксплуатации
При включении транзистора в схему необходимо уточнить их структуру (p-n-p или n-p-n) и соблюдать полярность подключения внешних источников. К внешним зажимам эмиттера и базы напряжениеисточникаподключаютвпроводящем, акколлекторномупереходу— вобратномнаправлении. Приподключении транзистора кисточникупитанияпервымприсоединяютвыводбазы, последним выводколлектора, априотключении— вобратномпорядке. Запрещаетсяподаватьнапряжение натранзисторсотключенной базой.
Для увеличения надежности и долговечности приборов рабочие напряжение, ток, мощность и температуру необходимо выбирать меньше предельно допустимых (около 0,7 их значения).
90
Недопускаетсяиспользоватьтранзисторывсовмещенныхпредельных режимах хотя бы по двум параметрам (например, по току и напряжению).
Причины отказов
Отказы в работе полупроводниковых приборов вызываются механическими дефектами, неправильной эксплуатацией, нарушениями температурных условий работы и др. Причина коротких замыканий в транзисторах — неравномерная толщина базы, трещина в p-n переходах и др. Причём при ряде дефектов, например пробое одного перехода, транзистор не теряет полностью свою работоспособность, а трансформируется в более простой прибор — диод.
При слишком большой скорости нарастания тока тиристора может произойти разрушение кристалла прибора. Вследствие дефектов p-n переходов тиристоры, так же как и биполярные транзисторы, могут трансформироваться в более простые полупроводниковыеприборы. Например, триодныйтиристорможетработатьиз- задефектовp-n переходовкакдиодныйтиристорилидиод. Должны быть приняты меры, чтобы такие дефекты не вызывали опасные нарушения в работах систем.
У полупроводниковых приборов внезапные отказы обусловлены пробоем p-n переходов, обрывами и перегревами внутренних выводов, короткими замыканиями в структуре, растрескиванием кристалла. Бо′льшая часть (~90 %) внезапных отказов полупроводниковых приборов приходится на пробои p-n переходов. Вероятностьобрываилиперегораниявнутреннихвыводоввозрастаетпри воздействии на полупроводниковый прибор вибраций, ударов, а также цикличных изменениях его температурных условий. Интенсивность внезапных отказов практически не зависит от времени. Старение полупроводниковых приборов обусловлено возрастанием интенсивности постепенных отказов. Срок службы полупроводниковых приборов составляет более 104 часов.
Постепенные отказы вызываются физическими и химическими процессами в объёме и на поверхности кристалла, сплавов и припоев контактов. Они проявляются в форме постепенного роста обратных токов p-n переходов, снижения коэффициентов передачи токов транзисторов, увеличения уровня собственных шумов.
91
Глава 4 |
|
УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ |
|
ИНФОРМАЦИИ |
|
4.1. Ионные цифровые и знаковые индикаторы |
|
Цифровые и знаковые индикаторы — это безнакальные много- |
|
электродныеприборытлеющегоразрядаснеоновым(оранжево-крас- |
|
ным) наполнением. Они содержат несколько катодов К, выполнен- |
|
ных в форме индицируемых знаков или цифр от 0 до 9 (рис. 4.1, а, б), |
|
и один или два сетчатых анода А. У двуханодных индикаторов 10 |
|
катодов (каждая группа из пяти изолированных катодов имеет свой |
|
|
анод). Катоды инди- |
|
каторныхлампраспо- |
|
ложены один за дру- |
|
гим на расстоянии |
|
около 1мм и имеют |
|
самостоятельные вы- |
|
воды. Порядокраспо- |
|
ложенияцифр, форма |
|
и размеры катодов и |
|
конструкциясеточных |
|
анодов выбираются |
|
такими, чтобы полу- |
|
читьминимальноепе- |
|
рекрытие цифр. |
|
Для индикации |
|
знака от управляю- |
Рис. 4.1. Газоразрядные индикаторы: |
щей схемы на катод |
а — цифровой; б — знаковый) |
|
|
92 |
подаётся отрицательное напряжение (170—200 В). При возникно- |
вении тлеющего разряда укатодавозникает свечение поформе све- |
тового знака, наблюдаемое через купол или боковую стенку балло- |
на лампы. Для уменьшения времени зажигания начальная иониза- |
ция создаётся за счёт внешнего освещения. |
Газоразрядныеиндикаторыимеютнапряжениезажигания170 и200 |
В, рабочийтокот1,5 до8 мА, времязажигания1 с. Помимоцифровых |
индикаторов (типов ИН-17, ИН-18 и т.п., рис. 4.2, а), промышленнос- |
тью выпускаются знаковые индикаторы (типов ИН7А-Б, ИН15А-Б, |
ИН19А-Б и др., позволяющие высвечивать наименования основных |
электрическихифизическихвеличин(рис. 4.2, б), чемзначительнорас- |
ширендиапазонприменениягазоразрядныхиндикаторов. Газоразряд- |
ные индикаторы применяют для визуальной индикации выходных |
данныхизмерительныхприборов, счётно-решающихустройствидру- |
гой аппаратуры дискретного действия. |
Рис. 4.2. Газоразрядные индикаторы: |
а — с цифровой шкалой; б — со знаковой шкалой |
Достоинства газоразрядных индикаторов — постоянная готов- |
ность к работе, малая потребляемая мощность, низкая стоимость — |
обусловили широкое применение их в вычислительной и измери- |
тельнойтехникедопоявлениясветодиодныхижидкокристалличес- |
ких индикаторов. |
4.2. Полупроводниковые индикаторы |
Они могут быть электролюминесцентными и светодиодными |
приборами. |
Электролюминесцентный индикатор (ЭЛИ) представляет собой |
(рис. 4.3) стеклянную или органическую подложку 1, сплошь по- |
крытую проводящем слоем — прозрачным электродом 2, на кото- |
рый нанесены электролюминофор 3 — сульфид цинка с примесью |
93 |
|
меди или алюминия, изо- |
|
лирующий диэлектрик 4 и |
|
непрозрачные электроды |
|
5, выполненные в форме |
|
высвечиваемых знаков. |
|
Вся система помещена в |
|
герметизированный ком- |
|
паундом 6 корпус 7. |
|
ВосноведействияЭЛИ |
|
способность некоторых |
|
полупроводниковых ве- |
|
ществ (люминофоров) да- |
Рис. 4.3. Конструкцияэлектролюминесцент- |
вать свечение в перемен- |
ного индикатора |
ном электрическом поле. |
|
При увеличении напря- |
жённостиэлектрическогополяатомыпримесилюминофоравозбуж- |
|
даются, априуменьшении частьпоглощённой имиэнергии излуча- |
|
ется в виде квантов света. Цвет свечения определяется видом при- |
|
меси. |
|
Между прозрачным и одним или несколькими непрозрачными |
|
электродамиподаётсяотспециальногоисточникапеременноенапря- |
|
жение накачки Uнак требуемой амплитуды и частоты. В цепь источ- |
|
никанакачкивключаютпереключатель, подключающийUнакктому |
|
или иному непрозрачному электроду. Для получения достаточной |
|
яркости свечения 30—40 кд/м2 необходимо переменное напряжение |
|
Uнак с амплитудой 220—250 В при частоте от 40 Гц до 10кГц. |
|
На основе ЭЛИ могут быть реализованы значительные по пло- |
|
щади мнемосхемы как перекрещивающиеся системы полосковых |
|
электродов, а также точечно-растворные индикаторные панели. |
|
Недостатки ЭЛИ: необходимость мощного источника накачки |
|
повышенной частоты; сравнительно большая потребляемая мощ- |
|
ность (30 мВт на 1 см2 светящейся поверхности). |
|
Светодиодные индикаторы используют светодиоды, которые |
|
дают свечение в видимой области спектра. Размеры кристалла све- |
|
тодиода малы, он представляет собой светящуюся точку. Поэтому |
|
десятки и сотни светодиодов объединяют в индикаторах в единые |
|
системы, применяя линзы и рефлекторы для увеличения масштаба |
|
излучающего кристалла. |
|
|
94 |