Защита от к.З.

Другим способом защиты от К.З. выходной цепи может служить след. схема. В ней, Т4, Т5 при нормальной работе закрыты и открываются лишь при К.З. по выходу. Сопротивления Rэ1, Rэ2 меньше по сравнению с предыдущим вариантом. При возрастании выходного тока, увеличивается выходное напряжение на Rэ1, Rэ2, благодаря чему Т4, Т5 открываются и через них ответвляется часть базовых токов. При этом, выходной ток ограничивается до безопасной величины, не уменьшая при этом амплитуду выходного напряжения.

Для мощных усилителей, помимо защиты от К.З. применяются устройства защиты от повышенного напряжения и перегрева.

Защита от повышенного напряжения часто выполняется в виду схем, фиксирующих выходное напряжение на уровне максимально допустимой величины. В частности, для этой цели используются стабилитроны.

Защита от перегрева:

Причиной повышения температуры могут служить два фактора:

1. Повышенное входное напряжение

2. Нагрев самой схемы.

Защита осуществляется введением специальных устройств, которые автоматически отключают мощную схему, если переходов превышает максимально допустимую величину, обычно ≈175

Одна из схем тепловой защиты.

В нормальном состоянии транзистор Т3 закрыт. Когда U0>=2Uбэ, Т2, Т3 – открываются. При открытом положении Т3, усилитель мощности закрывается благодаря шунтированию тока смещения, зависящее от температуры напряжение получают следующим образом: Предположим, что напряжение на всех открытых диодах = Uбэ, тогда . Тогда,. ТребуемоеUz можно рассчитать исходя из Uбэ:

Механизмы появления отказов в схемах большой мощности:

Существует два вида отказов:

1. Вторичный пробой

2. Явление электромиграции

Вторичный пробой представляет собой явление тепловой нестабильности в мощных БТ, приводящее к переключению транзистора в режим работы при малом напряжении и большом токе.

Явление электромиграции заключается в физическом движении атомов Ме в слой соединительной металлизации, которая может привести к обрыву эл. цепей.

Вторичный пробой происходит из-за неравномерного распределения тока по площади переходов транзисторов при большой мощности. Это приводит к неравномерному нагреву и образованию локальных «горячих» точек на переходе. Эффективность инжекции эмиттера быстро возрастает с повышением температуры, поэтому образование локальных горячих точек приводит к ещё большей неоднородности распределения тока и, следовательно, к ещё большему локальному нагреву.

Таким образом, локальная плотность мощности и температуры может достигать больших величин, несмотря на наличие устройств стабилизации.

Еслиперехода достигает критического значения, мощный транзистор оказывается, по существу, замкнутым накоротко.

Вторичный пробой является сложной функцией тока коллектора и напряжения тока эмиттера.

Электромиграция заключается в переносе массы Ме из областей с большими плотностями токов. Такое явление может привести к нарушению целостности проводника и к обрыву цепи в области наибольшей плотности тока.

Процесс э/миграции протекает достаточно медленно, но ускоряется при повышении плотности тока и температуры, и уменьшении поперечных размеров проводника.

Э/миграция – это процесс типа износа, медленно приводящий к отказу. Возникновение отказов представляет экспоненциальную функцию температуры при заданном уровне тока; эффект э/миграции пропорционален третьей степени площади поперечного сечения.