Рис. 5.5. Область безопасной работы при различных температурах корпуса

Допустимый максимальный импульсный ток существенно превышает допустимый максимальный постоянный ток. Если длительность импульса составляет десятки микросекунд, то отрезок 3 становится весьма коротким и работа транзистора будет определяться лишь максимальным значением тока и мощностью вторичного пробоя.

Различают два вида вторичного пробоя: тепловой и токовый [27]. Тепловой вторичный пробой происходит вследствие неоднородности проводимости кристалла в отдельных областях его поверхности и, следовательно, неравномерности плотности тока и распределения температуры по поверхности кристалла. При этом образуются локальные участки с повышенной температурой, где через определенный промежуток времени происходит проплавление кристалла вплоть до короткого замыкания цепи коллектор-эмиттер. При обратном смещении цепи эмиттер-база в процессе выключения транзистора вторичный пробой наступает при меньших значениях импульсной мощности по сравнению с режимом прямого смещения указанной цепи в процесссе включения транзистора. Это объясняется концентрацией избыточных носителей в центральной зоне под действием поперечного поля в области базы, которая тем сильнее, чем больше запирающий: ток во входной цепи.

При работе в режиме лереключения транзистор характеризуется рядом временных параметров, йоказанньЬс-на рис.,.5 .6.при включении транзистора по схеме с общим эмиттером-.. При подаче на-вход транзистора отпирающего сигнала ивкл, toK в. его коллекторе жз-за. инерционности носителей появляется с задержкой -на время tpafl. Затем в течение времени нарастания taap ток коллектора достигает

своего максимального значения 1кнас, а напряжение насыщения Пкэнас становится минимальным.

Таким образом, время включения транзистора

tвкл ~ taafl + tnap.

Рис. 5.6. Временные параметры транзисторов

При задирании транзистора, когда на его вход подается отрицательное напряжение и начинает протекать запирающий ток, транзистор еще некоторое время не выходит из режима насыщения. Это время tpac обусловлен рассасыванием неосновных носителей в полупроводниковой структуре. При выходе транзистора из режима насыщения в режим усиления происходит нарастание напряжения на переходе коллектор-эмиттер и спад тока коллектора. В течение времени спада ten происходит перезаряд емкости коллекторного

перехода. Значение ten, приводимое в технических условиях, измеряется при активной нагрузке. При этом интервал времени между моментом подачи запирающего сигнала в цепь базы и моментом, когда напряжение на коллекторе достигнет своего установившегося значения, является временем выключения транзистора

tfibiKfl ~ tpac + ten-

Значения величин tpac и ten указываются в технических условиях на транзисторы при конкретных значениях отпирающего и запирающего токов, определенном соотношении токов 1к / 1в, а также при нормированном значении 1к и Пкэ- В реальных схемах источников электропитания базовый и коллекторный токи, а также переключаемое напряжение имеют значительный разброс, что необходимо учитывать при проектировании. Время рассасывания tpac учитывается при определении минимальной паузы в управлении транзисторов, а время спада ten - при расчете динамических потерь в процессе переключения.

После того, как транзистор закроется и перейдет в режим отсечки, к управляющему переходу база-эмиттер может быть приложено обратное напряжение Пез, которое указывается в технических условиях и обычно имеет значение (4...6) В.

Наиболее опасным для транзистора является режим выключения индуктивной нагрузки, при котором возникают значительные пиковые перегрузки по мощности, определяющие динамические потери. При этом траектория переключения принимает нежелательный вид, что создает предпосылки для обратносмещенного вторичного пробоя. Использование данных, приведенных в технических условиях, не позволяет с достаточной точностью оценить длительности спада и фронта коммутируемых силовым транзистором токов и напряжений.

При значительной скорости нарастания напряжения Пкэ происходит критический рост плотности эмиттерного тока в центре эмит-терной дорожки и лавинная инжекция развивается при сравнительно низких напряжениях. При длительном затягивании фронта увеличивается продолжительность нахождения рабочей точки в области тепловой неустойчивости. Если при этом длительность времени trn прохождения области устойчивых горячих пятен превышает время задержки развития вторичного пробоя, то транзистор выходит из строя. Установлено, что с ростом напряжения Пкэ, т. е. с расширением области устойчивых горячих пятен , уменьшается время задержки развития вторичного пробоя.