Анализ отказов полупроводниковых приборов и микросхем показывает, что в большинстве случаев они связаны с повышением предельно допустимых напряжений и токов, а также с механическими повреждениями. Чтобы во время ремонта и регулировки полупроводниковые приборы и микросхемы не выходили из строя, необходимо соблюдать меры предосторожности. Произвольная замена радиоэлементов, определяющих режим схемы, недопустима даже на короткое время, так как это может привести к перегрузкам транзисторов, микросхем и выходу их из строя. Особенно тщательно надо следить за тем, чтобы щупами измерительных приборов не вызвать случайного замыкания цепей схемы. Не следует подключать к полупроводниковым приборам источник сигнала с малым внутренним сопротивлением, потому что через них могут протекать большие токи, превышающие предельно допустимые значения.
Исправность полупроводниковых диодов можно проверить с помощью омметра. Степень их годность определяют путем измерения прямого и обратного сопротивлений. В случае пробоя диода указанные сопротивления будут равны и составят несколько Ом, а при обрыве они будут бесконечно велики. Исправные диоды имеют прямое сопротивление в пределах: германиевые точечные - 50-100 Ом; кремниевые точечные - 150-500 Ом и плоскостные (германиевые и кремниевые) - 20-50 Ом.
При измерении сопротивления диода, имеющего утечку, показание стрелки прибора медленно уменьшается и, достигнув определенного значения, стрелка прибора останавливается. При повторном измерении процесс повторяется снова. Диоды с такими дефектами следует заменить. Взамен вышедших из строя подбирают диоды того же типа или аналоги, проверяют их и определяют полярность включения.
Проверку исправности транзисторов и измерение их основных параметров можно производить с помощью специального испытателя параметров транзисторов типа Л2-23. С помощью испытателя можно быстро определить коэффициент передачи тока "альфа", обратный ток коллектора, наличие или отсутствие пробоя между эмиттером и коллектором и др. Измерение таких важнейших эксплуатационных параметров позволяет судить о возможностях дальнейшего использования транзистора в схемах БРЭА.
При отсутствии специального прибора исправность транзисторов можно определить путем измерения сопротивления р-п-переходов с помощью омметра. Измерение рекомендуется выполнять на высшем диапазоне измерений омметра, где протекающий ток минимальный.
Проверку исправности микросхем начинают с измерения постоянных и импульсных напряжений на их выводах. Если результаты измерений отличаются от требуемых, то следует установить причину: дефекты в подсоединенных к ИМС радиоэлемента, отклонение их значений от номинальных, источник, откуда поступают необходимые импульсные и постоянные напряжения, или неисправность самой ИМС.
Нельзя проверять исправность ИМС методом замены, если для этой цели она должна быть выпаяна из печатной платы. Выпаянную ИМС не рекомендуется устанавливать вновь, даже если проведенная проверка показала ее исправность. Такое требование объясняется тем, что из-за повторного перегрева выводов не гарантируется ее без отказная работа.
При необходимости замены полупроводниковых приборов и микросхем нужно придерживаться следующих правил:
1. Установка и крепление полупроводниковых приборов должны проводиться с сохранением герметичности корпуса прибора. Чтобы предотвратить появление в них трещин, изгиб выводов рекомендуется производить на расстоянии не менее 10 мм от корпуса прибора. Для этого необходимо плоскогубцами жестко фиксировать выводы между местом изгиба и стеклянным изолятором.
2. Замена полупроводниковых приборов, микросхем и микросборок производится только при отключенном питании аппарата. При демонтаже транзистора из схемы сначала выпаивается коллекторная цепь. Базовые выводы транзистора отключают последними, а при монтаже базовый вывод подключается первым. Нельзя подавать напряжение на транзистор, базовый вывод которого отключен.
3. Пайка выводов полупроводниковых приборов производится на расстоянии не менее 10 мм от корпуса прибора, за исключением транзисторов (например, КТ315, КТ361 и др.), для которых это расстояние составляет 5 мм. Между корпусом и местом пайки следует применять теплоотвод. При монтаже микросхему устанавливают на печатную плату с зазором, который обеспечивается конструкцией выводов (выводы не формируются).
4. Электропаяльник должен быть небольшого размера, мощностью не более 40 Вт, с питанием от источника напряжения 12-42 В. Температура жала паяльника не должна превышать 190 град. Цельсия. В качестве припоя необходимо применять сплав с низкой температурой плавления (ПОС-61, ПОСК-50-18, ПОСВ-33). Время пайки каждого вывода не более 3 сек. Интервал между пайками соседних выводов микросхем не менее 10 сек. С целью экономии времени рекомендуется пайку микросхем осуществлять через один вывод. Жало паяльника и корпус (общую шину) радиоаппарата следует заземлять или электропаяльник включать в сеть через трансформатор, так как во время пайки возникновение токов утечки между жалом паяльника, включенного в сеть, и выводами ИМС может привести к выходу ее из строя.
5. Для лучшего охлаждения мощные транзисторы и микросхемы устанавливают на радиаторах. Во избежании выхода из строя этих приборов из-за перегрева при их установке нужно соблюдать правила.
6. Контактные поверхности должны быть чистыми, без шероховатостей, мешающих их плотному прилеганию.
7. Контактные поверхности необходимо смазывать пастой с двух сторон (паста КПТ-8).
8. Винты, крепящие транзистор, должны затягиваться с усилием. При недостаточной затяжки винтов возрастает тепловое сопротивление контакта, что может привести к выходу из строя транзистора.
9. Чтобы заменить микросборок, ее следует вынуть из панели. Для этого нужно на 1-2 мм вытянуть из панели один край микросборки, а затем другой. Затем повторить операцию и окончательно извлечь микросборку без перекосов. Запрещается брать микросборку за плоскость, на которой расположены все элементы. Все операции следует производить, держа микросборку за торцевые части. Микросборка сначала вставляется в направляющие боковые пазы панели. Затем нажимают на нее с одной стороны, пока нижняя кромка этой стороны на пройдет в контакты панели на 1-2 мм. После этого нажимают на микросборку посередине и вводят ее в панель до упора без перекоса.
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).
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.
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) |
|
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 |
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- |
|
Между прозрачным и одним или несколькими непрозрачными |
|
электродамиподаётсяотспециальногоисточникапеременноенапря- |
|
жение накачки U нак требуемой амплитуды и частоты. В цепь источ- |
|
никанакачкивключаютпереключатель, подключающийU нак ктому |
|
или иному непрозрачному электроду. Для получения достаточной |
|
яркости свечения 30-40 кд/м2 необходимо переменное напряжение |
|
U нак 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. |
|
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 низкотемпературным 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 отключенном питании паяльником с заземленным жалом. При включении транзистора в схему, находящуюся под напряжением, необходимо 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 температурным диапазоном работы следует учитывать, что при повышении температуры снижается не только допустимая мощность рассеяния многих типов полупроводниковых приборов, но и допустимые напряжения и сила токов переходов.
Эксплуатация полупроводниковых приборов должна осуществляться только в диапазоне требуемых рабочих температур, при этом относительная влажность должна быть до 98 % при температуре 40 °С; атмосферное давление - от 6,7 10 2 до 3 10 5 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 повреждений (вплоть до отрыва выводов) и др.
Полупроводниковые приборы имеют в большинстве случаев гибкие выводы. Поэтому их включают в схему путем припайки. Пайку выводов производят на расстоянии не менее 10 мм от корпуса полупроводникового прибора (от вершины изолятора) с помощью низкотемпературного припоя. Изгиб выводов допускается на расстоянии не менее 3 - 5 мм от корпуса (рис. 90). Процесс пайки должен быть кратковременным (не более 10 сек). Мощность паяльника не должна превышать 50-60 Вт. Припаиваемый вывод плотно зажимают плоскогубцами. Плоскогубцы в данном случае играют роль теплоотвода. Необходимо следить за тем, чтобы нагретый паяльник даже на короткое время не прикасался к корпусу полупроводникового прибора. Капли припоя также не должны на него попадать.
Во избежание перегрева полупроводниковых приборов не следует располагать их вблизи силовых трансформаторов, электронных ламп и других излучающих тепло деталей аппаратуры. Желательно снижать рабочую температуру прибора. Если она будет на 10°С ниже предельной, то число отказов снижается вдвое. Крепление полупроводниковых приборов на выводах не рекомендуется, особенно если аппаратура может находиться в условиях вибрации. Рабочие напряжения, токи и мощности должны быть ниже предельных величин.
Срок службы диодов удлиняется, если их эксплуатировать при обратных напряжениях не свыше 80% предельно допустимых.
Нельзя допускать короткого замыкания выпрямителя на полупроводниковых диодах (испытания «на искру»). Это может привести к повреждению диодов. Полупроводниковый диод может быть поврежден, если на него включить напряжение в пропускном направлении (даже от одного аккумуляторного элемента) без последовательно включенного ограничительного сопротивления.
Транзисторы не должны даже короткое время работать с отключенной базой. При включении источников питания вывод базы транзистора должен присоединяться первым (при отключении - последним).
Нельзя использовать транзисторы в режиме, когда одновременно достигаются два предельных параметра (например, предельно допустимое напряжение коллектора и одновременно предельно допустимая рассеиваемая им мощность).
Срок службы транзистора удлиняется и надежность его работы увеличивается, если при его эксплуатации напряжение коллектора не превышает 80% предельно допустимой величины.
При работе транзистора в условиях повышенных температур нужно обязательно снижать рассеиваемую мощность и напряжение на коллекторе.
Необходимо следить за тем, чтобы подаваемое на транзистор питающее напряжение было правильной полярности (например, нельзя включать положительный полюс напряжения на коллектор транзистора p-n-p-типа или отрицательный на коллектор транзистора n-p-n-типа). Чтобы по указанной причине транзистор не пришел в негодность при установке его в схему, нужно твердо знать, какого он типа: p-n-p или n-p-n.
Если необходимо удалить транзистор из схемы (или включить его в схему), нужно предварительно выключить питание схемы.
Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы . Поэтому, для понимания процессов функционирования электронных устройств необходимо знание устройства и принципа действия основных типов полупроводниковых приборов.
Транзисторы
Транзистор - это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей.
Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток - действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины.
С распространением цифровой электроники и импульсных схем основным свойством транзистора является его способность находиться в открытом и закрытом состояниях под действием управляющего сигнала.
Свое название транзистор получил от сокращения двух английских слов tran(sfer) (re)sistor - управляемый резистор. Это название неслучайно, так как под действием приложенного к транзистору входного напряжения сопротивление между его выходными зажимами может регулироваться в очень широких пределах.
Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до максимального значения.
Классификация транзисторов:
По принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные.
По значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой.
По значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастотные.
По значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные.
По функциональному назначению: универсальные, усилительные, ключевые и др.
По конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном исполнении, с жесткими и гибкими выводами.
В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах:
1) Активный режим - используется для усиления электрических сигналов в аналоговых устройствах. Сопротивление транзистора изменяется от нуля до максимального значения - говорят транзистор «приоткрывается» или «подзакрывается».
2) Режим насыщения - сопротивление транзистора стремится к нулю. При этом транзистор эквивалентен замкнутому контакту реле.
3) Режим отсечки - транзистор закрыт и обладает высоким сопротивлением, т.е. он эквивалентен разомкнутому контакту реле.
Режимы насыщения и отсечки используются в цифровых, импульсных и коммутационных схемах.
Биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя p-n-переходами и тремя выводами, обеспечивающей усиление мощности электрических сигналов.
В биполярных транзисторах ток обусловлен движением носителей заряда двух типов: электронов и дырок, что и определяет их название.
На схемах транзисторы допускается изображать, как в окружности, так и без неё (рис. 3). Стрелка указывает направление протекания тока в транзисторе.
Рисунок 3 - Условно - графическое обозначения транзисторов n-p-n (а) и p-n-p (б)
Основой транзистора является пластина полупроводника, в которой сформированы три участка с чередующимся типом проводимости - электронным и дырочным. В зависимости от чередования слоев различают два вида структуры транзисторов: n-p-n (рис. 3, а) и p-n-p (рис. 3, б).
Эмиттер (Э) - слой, являющийся источником носителей заряда (электронов или дырок) и создающий ток прибора;
Коллектор (К) – слой, принимающий носители заряда, поступающие от эмиттера;
База (Б) - средний слой, управляющий током транзистора.
При включении транзистора в электрическую цепь один из его электродов является входным (включается источник входного переменного сигнала), другой - выходным (включается нагрузка), третий электрод - общий относительно входа и выхода. В большинстве случаев используется схема с общим эмиттером (рис 4). На базу подается напряжение не более 1 В, на коллектор более 1 В, например +5 В, +12 В, +24 В и т.п.
Рисунок 4 – Схемы включения биполярного транзистора с общим эмиттером
Ток коллектора возникает только при протекании тока базы Iб (определяется Uбэ). Чем больше Iб, тем больше Iк. Iб измеряется в единицах мА, а ток коллектора - в десятках и сотнях мА, т.е. IбIк. Поэтому при подаче на базу переменного сигнала малой амплитуды, малый Iб будет изменяться, и пропорционально ему будет изменяться большой Iк. При включении в цепь коллектора сопротивления нагрузки, на нем будет выделяться сигнал, повторяющий по форме входной, но большей амплитуды, т.е. усиленный сигнал.
К числу предельно допустимых параметров транзисторов в первую очередь относятся: максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе Рк.mах, напряжение между коллектором и эмиттером Uкэ.mах, ток коллектора Iк.mах.
Для повышения предельных параметров выпускаются транзисторные сборки, которые могут насчитывать до нескольких сотен параллельно соединенных транзисторов, заключенных в один корпус.
Биполярные транзисторы ныне используются все реже и реже, особенно в импульсной силовой технике. Их место занимают полевые транзисторы MOSFET и комбинированные транзисторы IGBT , имеющие в этой области электроники несомненные преимущества.
В полевых транзисторах ток определяется движением носителей только одного знака (электронами или дырками). В отличии от биполярных, ток транзистора управляется электрическим полем, которое изменяет сечение проводящего канала.
Так как нет протекания тока во входной цепи, то и потребляемая мощность из этой цепи практически равна нулю, что несомненно является достоинством полевого транзистора.
Конструктивно транзистор состоит из проводящего канала n- или p-типа, на концах которого находятся области: исток, испускающий носители заряда и сток, принимающий носители. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором.
Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, регулирующий ток в цепи за счет изменения сечения проводящего канала.
Различают полевые транзисторы с затвором в виде p-n перехода и с изолированным затвором.
У полевых транзисторов с изолированным затвором между полупроводниковым каналом и металлическим затвором расположен изолирующий слой из диэлектрика - МДП-транзисторы (металл - диэлектрик - полупроводник), частный случай - окисел кремния - МОП-транзисторы.
МДП-транзистор со встроенным каналом имеет начальную проводимость, которая при отсутствии входного сигнала (Uзи = 0) составляет примерно половине от максимальной. В МДП-транзисторы с индуцированным каналом при напряжении Uзи=0 выходной ток отсутствует, Iс =0, так как проводящего канала изначально нет.
МДП-транзисторы с индуцированным каналом называют также MOSFET транзисторы. Используются в основном в качестве ключевых элементов, например в импульсных источниках питания.
Ключевые элементы на МДП-транзисторах имеют ряд преимуществ: цепь сигнала гальванически не связана с источником управляющего воздействия, цепь управления не потребляет тока, обладают двухсторонней проводимостью. Полевые транзисторы, в отличие от биполярных, не боятся перегрева.
Подробнее о транзисторах смотрите здесь:
Тиристоры
Тиристор - это полупроводниковый прибор, работающие в двух устойчивых состояниях – низкой проводимости (тиристор закрыт) и высокой проводимости (тиристор открыт). Конструктивно тиристор имеет три или более p-n – переходов и три вывода.
Кроме анода и катода, в конструкции тиристора предусмотрен третий вывод (электрод), который называется управляющим.
Тиристор предназначен для бесконтактной коммутации (включения и выключения) электрических цепей. Характеризуются высоким быстродействием и способностью коммутировать токи весьма значительной величины (до 1000 А). Постепенно вытесняются коммутационными транзисторами.
Рисунок 5 - Условно - графическое обозначение тиристоров
Динисторы (двухэлектродные) - как и обычные выпрямительные диоды имеют анод и катод. С увеличением прямого напряжения при определенном значении Ua = Uвкл динистор открывается.
Тиристоры (тринисторы - трехэлектродные) - имеют дополнительный управляющий электрод; Uвкл изменяется током управления, протекающим через управляющий электрод.
Для перевода тиристора в закрытое состояние необходимо подать напряжение обратное (- на анод, + на катод) или уменьшить прямой ток ниже значения, называемого током удержания Iудер.
Запираемый тиристор
– может быть переведен в закрытое состояние подачей управляющего импульса обратной полярности.
Тиристоры: принцип действия, конструкции, типы и способы включения
Симисторы (симметричные тиристоры) - проводят ток в обоих направлениях.
Тиристоры применяются в качестве бесконтактных переключателей и управляемых выпрямителей в устройствах автоматики и преобразователях электрического тока. В цепях переменного и импульсных токов можно изменять время открытого состояния тиристора, а значит и время протекания тока через нагрузку. Это позволяет регулировать мощность, выделяемую в нагрузке.
