Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Силовые полупроводниковые приборы

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143

Табящш 2.1. Соотношение между диссипациоиным и средним током nIaAnUjh) для повторяющегося полусннусондального тока (/д-амплитудное значение) ~\

1,08

1,15

1,22

1,28

1,34

1,39

1,44

1,49

1,53

1,57

где /jv-диссипационный ток [1.7]. Для тока полусинусоидальной формы соотношение между и для Л от О до I приведено в табл. 2.1 [1.7].

Для правильного применения СПП важно иметь в виду, что температура структуры в течение коротких интервалов времени может превышать максимально допустимую. Это позволяет СПП выдерживать значительные перегрузки по току. Для описания этой способности приборов используют понятия о токе перегрузки и ударном токе СПП. Подробно эти параметры рассмотрены в гл. 4. Здесь лишь обратим внимание на ряд обстоятельств, важных для понимания физических ограничений, связанных с этими параметрами.

Для расчета температуры структуры в режимах, когда тепловое равновесие не достигнуто, используют методы численного решения уравнения теплопроводности [1.6, 2.8] или концепцию переходного теплового сопротивления Z{t) [2.9, 2.10]. При использовании понятия Z[t) также различают сопротивления переход-корпус и переход- окружаюгцая среда. Под переходным тепловым сопротивлением переход-корпус понимают зависимость теплового сопротивления переход- корпус от времени (длительности импульса могцности потерь, рассеиваемой в приборе и вызываюгцей повьыиение температуры перехода), т. е. если в приборе рассеивается постоянная могц-ностъ Pq и температура структуры растет но закону Tj{t), то

z{tMTj{t)-T,-]/p,.

с помогцью понятия о Z(/) и принципа суперпозиции температура структуры при произвольном импульсе могцности дается так называемым интегралом Дюамеля:

AT{t) = P{t,)Z{t)+

Z{t-T)dT,

(2.7)

где P(/o) = P(/=0).

Выражение (2.7) имеет и другие, эквивалентные формы [1.2, 2.9]. Величину Z(/) аппроксимируют либо набором экспонент с различными тепловыми постоянными [2.8]

(2.8)



либо степенной функцией [2.9]

Z{t)=Ht**. (2.9)

Следует иметь в виду, что в информационных материалах функцию Z{t) приводят в графическом виде и ее далеко не всегда можно описать выражением (2.9) во всем диапазоне своего существования. В работе [2.11] приведены значения Н и М для многих типов отечественных СПП, а также диапазон применимости аппроксимации (2.9). Обычно значение М лежит в диапазоне 0,3-0,6.

Подчеркнем, что если Tj>Tj во время неустановив-. шегося теплового процесса, то отказ прибора может либо произойти, либо нет. Это будет зависеть от того, какие воздействия и через какое время после достижения данной Tj прикладываются к прибору. Абсолютно критической - температурой является только температура плавления кремния (7„„= 1412° С). Если Tj достигает значения Т даже при микросекундном импульсе мощности, происходит расплавление кремния и прибор выходит из строя. Если Tj достигает температуры 400-600° С, то начинается процесс шнурования прямого тока (резкое уменьшение сопротивления в нагретой зоне и стягивание тока в шн5ф). Этот процесс приводит к последующему нагреву до Т и необратимому отказу, если импульс мощности имеет достаточную длительность (большую нескольких десятков микросекунд). Если Tj достигает температуры 200-300° Сив этот момент • к прибору прикладывают обратное напряжение, то возникает процесс шнурования обратного тока, который при достаточной длительности тоже приводит к необратимому проплав-лению структуры. Наконец, если к прибору, нагретому до температуры 150-170° С, прикладывают прямое напряжение, то он может включиться (из-за снижения напряжения переключения, из-за температурной зависимости времени выключения или из-за эффекта dUjdt)., при этом необратимое повреждение тиристора может произойти или нет в зависимости от того, насколько ограничен и ограничен ли ток через прибор при таком включении. Разнообразие возможных вариантов усугубляется тем обстоятельством, что область локального перегрева, к которой относится значение Tj, может не совпадать с областью приложения последующего воздействия, где температура может быть существенно ниже. Ряд конкретных случаев анализа отмеченных здесь обстоятельств разобран подробно в гл. 4. Следует иметь в виду, что прибор можно считать равномерно прогретым при длительности греющего импульса, большей, чем тепловая постоянная пластины кремния tj, и, напротив, если длительность импульса меньше т;, то прибор нагрет заведомо • 43




Рис. 2.7. Зависимость тепловой постоянной пластины кремния от ее толщины d и напряжения пробоя Ubr

неравномерно. Для оценки величины т можно использовать, следуя работе [2.9], соотношение

,3,=-* (2.10)

где d-толгцина кремниевой пластины; р, с и к-плотность, теплоемкость и теплопроводность кремния.

Подставляя числовые значения физических констант при 25° С: р = 2,33 г/cм с=0,71 Дж/(г • °С), к = 1,477 Вт/(см • °С) [2.12], получаем

Tsi»0,88J (2.11)

где d-в см; igj-в с.

Поскольку речь идет лишь об оценке, то с той же степенью точности коэффициент в (2.11) можно положить равным 1, и тогда

4, = d\ (2.12)

Использовав (2.12) и рис. 8 работы [2.5], мы построили рис. 2.7. Пользуясь этим рисунком, можно, даже и не зная ТОЛ1ЦИНЫ данного прибора, грубо оценить его тепловую постоянную.

Максимально допустимая температура структуры и тепловое сопротивление определяют нагрузочную способность СПП по току. Эта способность описывается рядом параметров:



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143



0.0261
Яндекс.Метрика