vce sat что это означает

Между простой переключающей схемой и линейным усилителем на транзисторе имеется очевидное различие. В нормально работающем линейном усилителе коллекторный ток всегда прямо пропорционален базовому току. В переключающей схеме, такой как на рис. 1., коллекторный ток определяется, главным образом, напряжением питания V_CC и сопротивлением нагрузки R_L. Режим насыщения транзистора является достаточно важным и заслуживает подробного обсуждения.

Рис. 1. Иллюстрация режима насыщения. Транзистор действует как ключ для включения лампы.

Рассмотрим, что происходит с коллекторным током в схеме на рис. 1, если базовый ток постепенно увеличивается, начиная от нуля. Когда ключ S₁ разомкнут, базовый ток не течет и ток коллектора ничтожно мал. Замыкание S₁ приводит к появлению тока базы I_B = V_CC/R_B, где мы пренебрегли разностью потенциалов на переходе база-эмиттер. Ток коллектора, протекающий по нагрузке R_L, равен I_C=h_FEV_CC/R_B. Для конкретной схемы, приведенной на рисунке, при h_FE = 100 и при максимальном значении R_B (50 кОм) получим:

I_C=100×10/5000 А=20 мА

Падение напряжения на R_L определяется произведением R_LI_C и в нашем случае равно 50 х 0,02 = 1 В. Транзистор при этом находится в линейном режиме; уменьшение R_B приводит к увеличению тока базы, увеличению тока коллектора и, следовательно, к увеличению падения напряжения на R_L. В этих условиях схема могла бы быть использована как усилитель напряжения.

Теперь рассмотрим случай, когда

Следовательно, коллекторный ток равен

С точки зрения нагрузки транзистор ведет себя как пара контактов ключа. Из закона Ома следует, что ток нагрузки в этой ситуации не может превышать величины V_CC/R_L. Поэтому дальнейшее увеличение тока базы не может увеличить ток коллектора, который определяется теперь только сопротивлением нагрузки и напряжением питания. Транзистор находится в насыщении. На практике при насыщении транзистора между коллектором и эмиттером всегда остается небольшое напряжение, обычно обозначаемое V_CE(sat). Как правило, оно меньше 1 В и может доходить до 0,1 B y транзисторов, специально предназначенных для работы в качестве ключей. Обычно V_CE(sat) уменьшается по мере того, как через переход база-эмиттер течет все больший ток, то есть в случае, когда отношение тока коллектора I_C к току базы I_B становится значительно меньше, чем коэффициент усиления тока транзистора h_FE.

Грубо говоря, глубокое насыщение (малое значение V_CE(sat)) имеет место, когда

Источник

Решено Параметр транзистора Vces

Информация Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Сокращения и аббревиатуры Частые вопросы Полезные ссылки

Справочная информация

Этот блок для тех, кто впервые попал на страницы нашего сайта. В форуме рассмотрены различные вопросы возникающие при ремонте бытовой и промышленной аппаратуры. Всю предоставленную информацию можно разбить на несколько пунктов:

Неисправности

О прошивках

Большинство современной аппаратуры представляет из себя подобие программно-аппаратного комплекса. То есть, основной процессор управляет другими устройствами по программе, которая может находиться как в самом чипе процессора, так и в отдельных микросхемах памяти.

На сайте существуют разделы с прошивками (дампами памяти) для микросхем, либо для обновления ПО через интерфейсы типа USB.

Схемы аппаратуры

Начинающие ремонтники часто ищут принципиальные схемы, схемы соединений, пользовательские и сервисные инструкции. Это могут быть как отдельные платы (блоки питания, основные платы, панели), так и полные Service Manual-ы. На сайте они размещены в специально отведенных разделах и доступны к скачиванию гостям, либо после создания аккаунта:

Справочники

На сайте Вы можете скачать справочную литературу по электронным компонентам (справочники, таблицу аналогов, SMD-кодировку элементов, и тд.).

Современная элементная база стремится к миниатюрным размерам. Места на корпусе для нанесения маркировки не хватает. Поэтому, производители их маркируют СМД-кодами.

При создании запросов в определении точного названия (партномера) компонента, необходимо указывать не только его маркировку, но и тип корпуса. Наиболее распостранены:

Краткие сокращения

При подаче информации, на форуме принято использование сокращений и аббревиатур, например:

Частые вопросы

После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

Ответ в тему Параметр транзистора Vces как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

Полезные ссылки

Здесь просто полезные ссылки для мастеров. Ссылки периодически обновляемые, в зависимости от востребованности тем.

Источник

Краткий обзор основных IGBT-технологий

Информация, изложенная в статье, в первую очередь может оказаться полезной при выборе IGBT для нового проекта, так как те некоторые сведения, которые требуется знать о разных типах IGBT, не упоминаются в технических описаниях. Кроме того, во многих справочных руководствах отсутствует информация о технологиях изготовления IGBT. Понимание различий между этими техпроцессами позволяет найти современную замену устройствам IGBT, которые используются в уже существующих приложениях.

Сравнение IGBT с MOSFET

По сравнению с MOSFET процессы обработки поверхности IGBT имеют много схожего, но основные различия в динамических характеристиках этих устройств обусловлены разными структурами нижней поверхности полупроводниковых пластин. Хорошо известные n-канальные MOSFET, работающие в режиме обогащения, делятся на планарные и выполненные по технологии Trench. Поперечное сечение этих устройств и направление тока представлены на рис. 1. Электрическое поле, созданное приложенным между затвором и истоком положительным напряжением значительной величины, вынуждает большое количество носителей дрейфовать от имплантированной n-зоны к имплантированной p-зоне.

В MOSFET планарного типа бóльшая часть пути тока приходится на боковой дрейф, а меньшая — на отрезок между поворотом на 90° и стоком (рис. 1). Чем длиннее общий путь, включая небольшой отрезок канала, где проводимость модулируется металлическим затвором, тем больше сопротивление R_DS(ON) на единицу площади (при том же напряжении V_DSS и шаге между ячейками).

Рис. 1. Направление токов, протекающих через MOSFET двух типов

В Trench MOSFET канал дрейфующих к стоку носителей полностью вертикален, а проводимость модулируется в намного большей степени за счет большей площади металлического затвора, расположенного по сторонам канала. В результате сопротивление R_DS(ON) у транзисторов этого типа меньше по сравнению с планарными устройствами. В обоих случаях электроны дрейфуют от истока по n— и p-каналам в подложку n-типа, обеспечивая так называемое открытое состояние транзистора.

Как известно, в n-канальном MOSFET, работающем в режиме обогащения, имеется внутренняя n-p-n-структура. Работа этого устройства редко вызывает проблемы благодаря тому, что его переход «база–эмиттер» практически закорочен металлизированным покрытием электрода истока. Если напряжение между стоком и истоком устройства достаточно быстро увеличивается при протекании заряда в биполярный транзистор от обратной емкости C_RSS, он может включиться, а затвор — потерять способность к управлению. И хотя защелкивания не происходит, поскольку прекращается управление только биполярным транзистором, последствия могут быть катастрофичными. Большинство приложений нечувствительно к этому режиму работы из-за паразитных элементов, которые ограничивают скорость нарастания фронта V_DS.

Для объяснения работы механизма punch-through следует принять два допущения. Вывод коллектора IGBT фактически представляет собой эмиттер внутреннего биполярного р-n-р-транзистора. Следует учитывать динамические характеристики этого устройства.

IGBT, выполненные по технологии PT, например транзисторы 4-го поколения от компании International Rectifier (IR), имеют отрицательный температурный коэффициент. Это значит, что напряжение V_CE уменьшается с увеличением температуры, что затрудняет возможность параллельного соединения устройств и вынуждает тщательно подбирать соответствующее значение V_CE. Расчетное время короткого замыкания, как правило, невелико и не устанавливается. Это обусловлено относительно высоким коэффициентом усиления по току биполярного транзистора и неспособностью точно управлять крутизной n-канального MOSFET, чтобы ограничить максимальный ток и, как следствие, максимальную рассеиваемую мощность.

NPT-устройства

В отличие от PT IGBT, NPT-транзисторы, например 4-го поколения от компании IR, имеют легированную зону p + на нижней стороне подложки n-типа. Поскольку эта зона сравнительно небольшой толщины, обработка подложки обходится дешевле. Буферный слой n + отсутствует. Несмотря на внешнее сходство, разница между этими двумя структурами устройств значительная. Состояния включения и выключения реализуются схожим образом, но в NPT-транзисторах отсутствует эффект смыкания, что позволяет сократить время накопления заряда и побуждает рекомбинировать носители в переходе «база–эмиттер» собственной p-n-p-структуры. В результате «хвост» коллекторного тока при выключении NPT-транзисторов немного длиннее, чем у PT-устройств, а остальные характеристики идентичны.

Из-за меньшего коэффициента усиления по току в собственной p-n-p-структуре напряжение V_CE(SAT) PT-транзисторов несколько выше, чем у NPT, благодаря чему легче управлять максимальным током p-n-p-транзистора с меньшим коэффициентом усиления с помощью собственного n-канального MOSFET. Это значит, что длительность короткого замыкания NPT-устройства хорошо определяется и контролируется. Значение этого параметра у NPT IGBT находится в диапазоне до 10 мкс.

Наконец, характеристики n-канального MOSFET превалируют над NPT IGBT. Это значит, что напряжение V_CE(SAT)увеличивается с ростом температуры, позволяя соединять эти устройства параллельно друг другу.

Field-Stop IGBT

IGBT, появившиеся на базе технологии MOSFET, относятся к Trench-устройствам, как, например, транзисторы IR 7-го поколения. Как уже упоминалось, технология Trench позволяет с помощью затворного напряжения той же величины модулировать намного большую область дрейфа, увеличивая коэффициент усиления n-канального MOSFET, уменьшая расстояние до стока и величину сопротивления в открытом состоянии. Траектория прохождения тока в этом случае представляет собой вертикальную прямую линию, идущую от коллектора к эмиттеру. Меньшее значение R_DS(ON) MOSFET наряду с более высоким коэффициентом усиления биполярного транзистора за счет тонкого буферного слоя n + обеспечивает меньшее напряжение V_CE(SAT). На рис. 2 сравниваются разные IGBT-структуры.

Рис. 2. Сравнение разных IGBT-технологий: PT, NPT и FS/Trench (порядковые номера поколений транзисторов обозначают соответствующие техпроцессы IR, с помощью которых эти устройства были изготовлены)

Комбинация технологий Trench и Field-Stop при создании, например, 1200-В семейств транзисторов IR 6-го и 7-го поколений обеспечивает меньшее значение R_DS(ON) и толщину устройства, больший коэффициент усиления канала и наличие зоны n + Field-Stop, благодаря чему появляется возможность использовать устройство в параллельных конфигурациях при минимальном времени накопления заряда и большей устойчивости к намного более высоким температурам. Из-за тонкого перехода «база–коллектор» в собственном p-n-p-транзисторе при значительном токе может возникнуть нехватка носителей и состояние ненасыщения. Поскольку максимальный ток короткого замыкания ограничен, упрощается механизм противодействия возникновению этих условий.

У всех этих устройств общий механизм отказа. У MOSFET, который мы рассмотрели выше, имеется внутренний n-p-n-транзистор, расположенный параллельно выводам стока и истока. Переход «база–эмиттер» этого n-p-n-транзистора закорочен металлизированным покрытием истока вдоль n— и p-каналов. В IGBT имеется дополнительный p-слой на обратной стороне устройства, благодаря которому тиристор формируется из этого паразитного n-p-n-транзистора (n-p-n-p). В отличие от MOSFET, который может пропустить большой импульс тока коммутации через емкость C_RSS, IGBT в этих условиях полностью защелкивается. Коэффициенты усиления этих переходов тщательно контролируются, но при нарушении установленных режимов IGBT защелкивается.

Чего нет в технических описаниях

При поиске подходящего устройства для конкретного приложения используются руководства по выбору, с помощью которых выясняются требуемые характеристики — напряжение, ток, частота коммутации и другие параметры. В одних случаях эти руководства хорошо справляются со своей задачей, в других имеются досадные ограничения.

Как правило, информация о рассмотренных выше технологиях не предоставляется в технических описаниях, несмотря на то, что эти материалы широко используются на семинарах, производстве и при обсуждении характеристик устройств. Может быть, настало время дополнить технические описания необходимой информацией?

Очевидно, что при выборе списка материалов, например для силового преобразователя или его замены современным устройством, знание о технологии его построения окажет разработчику неоценимую услугу.

Предположим, необходимо создать емкостный регулятор яркости, управляемый несфазированным полным мостом ZVT (Zero Volt Switching — коммутация при нулевом напряжении). При этом следует понять, подойдет ли с этой целью резонансная топология. Ответ на этот вопрос положителен в тех случаях, когда ток нагрузки достаточно велик, чтобы в первичной индуктивности рассеяния накопилась энергия примерно той же величины, что и в емкости C_OSSпротивоположного IGBT в полумостовых схемах. В иных случаях выбирается жесткая коммутация. Таким образом, используются и мягкая, и жесткая коммутация. Однако ни одно руководство по выбору не дает ответа на этот важный вопрос.

При разработке электропривода возникают и другие вопросы, на которые не найти ответа в руководстве по выбору. Нужна ли в схеме защита от короткого замыкания? Как правило, нет, поскольку у привода отсутствуют незащищенные выводы и потому вероятность их замыкания нулевая. В рассматриваемом примере разработчику следует обеспечить малые значения C_OSS (выходная емкость), Q_G (заряд затвора), C_RSS (емкость обратного смещения), E_OFF (энергия выключения) и Q_RR (заряд обратного восстановления диода). Этот набор параметров реализуется с помощью любой технологии — PT, NPT или Field-Stop/Trench — в зависимости от частоты коммутации.

Для выбора оптимального устройства следует обсуждать эти приложения с инженерами по применению и производителями. Следует также выбрать диод, соответствующий конкретной IGBT-технологии. Как правило, предпочтителен выбор диодов с малым значением Q_RR. Высокие значения I_RR, Q_RR и t_RR могут стать причинами большого шума.

Итак, этот краткий обзор IGBT-технологий можно рассматривать как пособие для проектирования не только стандартных, но и новых приложений, в отношении которых наблюдается нехватка важной информации.

Источник

Основные параметры и характеристики биполярного транзистора.

Продолжаем разбирать все, что связано с транзисторами и сегодня у нас на очереди одна из наиболее часто используемых схем включения. А именно схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ)! Кроме того, на базе этой схемы мы рассмотрим основные параметры и характеристики биполярного транзистора. Тема важная и интересная, так что без лишних слов переходим к делу!

Название этой схемы во многом объясняет ее основную идею. Поскольку схема с общим эмиттером, то, собственно, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей. Вот как выглядит схема с ОЭ для n-p-n транзистора:

А вот так — для p-n-p:

Давайте снова разбирать все процессы для случая с использованием n-p-n транзистора. Для p-n-p суть остается той же, меняется только полярность.

Входными величинами являются напряжение база-эмиттер ( U_ <бэ>) и ток базы ( I_ <б>), а выходными — напряжение коллектор-эмиттер ( U_ <кэ>) и ток коллектора ( I_ <к>). Обратите внимание, что в этих схемах у нас отсутствует нагрузка в цепи коллектора, поэтому все характеристики, которые мы далее рассмотрим носят название статических. Другими словами статические характеристики транзистора — это зависимости между напряжениями и токами на входе и выходе при отсутствии нагрузки.

Характеристики биполярного транзистора.

Выделяют несколько основных характеристик транзистора, которые позволяют понять, как он работает, и как его использовать для решения задач.

И первая на очереди — входная характеристика, которая представляет из себя зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер:

В документации на конкретный транзистор обычно указывают семейство входных характеристик (для разных значений U_ <кэ>):

Входная характеристика, в целом, очень похожа на прямую ветвь ВАХ диода. При U_ <кэ>= 0 характеристика соответствует зависимости тока от напряжения для двух p-n переходов включенных параллельно (и смещенных в прямом направлении). При увеличении U_ <кэ>ветвь будет смещаться вправо.

Переходим ко второй крайне важной характеристике биполярного транзистора — выходной! Выходная характеристика — это зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы.

Для нее также указывается семейство характеристик для разных значений тока базы:

Видим, что при небольших значениях U_ <кэ>коллекторный ток увеличивается очень быстро, а при дальнейшем увеличении напряжения — изменение тока очень мало и фактически не зависит от U_ <кэ>(зато пропорционально току базы). Эти участки соответствуют разным режимам работы транзистора.

Для наглядности можно изобразить эти режимы на семействе выходных характеристик:

Участок 1 соответствует активному режиму работы транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. Как вы помните, в данном режиме незначительный ток базы управляет током коллектора, имеющим бОльшую величину.

Для управления током базы мы увеличиваем напряжение U_ <бэ>, что в соответствии со входными характеристиками приводит к увеличению тока базы. А это уже в соответствии с выходной характеристикой в активном режиме приводит к росту тока коллектора. Все взаимосвязано 🙂

На участке 2 транзистор находится в режиме насыщения. При уменьшении U_ <кэ>уменьшается и напряжение на коллекторном переходе U_ <кб>. И при определенном значении U_ <кэ>= U_ <кэ \medspace нас>напряжение на коллекторном переходе меняет знак и переход оказывается смещенным в прямом направлении. То есть в активном режиме у нас была такая картина — эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. В режиме же насыщения оба перехода смещены в прямом направлении.

В этом режиме основные носители заряда начинают двигаться из коллектора в базу — навстречу носителям заряда, которые двигаются из эмиттера в коллектор. Поэтому при дальнейшем уменьшении U_ <кэ>ток коллектора уменьшается. Кроме того, в режиме насыщения транзистор теряет свои усилительные свойства, поскольку ток коллектора перестает зависеть от тока базы.

Режим насыщения часто используется в схемах ключей на транзисторе. В одной из следующих статей мы как раз займемся практическими расчетами реальных схем и там используем рассмотренные сегодня характеристики биполярного транзистора!

Все параметры транзисторов довольно-таки сильно зависят как друг от друга, так и от температуры, поэтому в документации приводятся характеристики для разных значений. Вот, например, зависимость коэффициента усиления по току (в зарубежной документации обозначается как h_ ) от тока коллектора для биполярного транзистора BC847:

Как видите, коэффициент усиления не просто зависит от тока коллектора, но и от температуры окружающей среды! Разным значениям температуры соответствуют разные кривые.

Основные параметры биполярных транзисторов.

Давайте теперь рассмотрим, какие существуют параметры биполярных транзисторов, и какие предельные значения они могут принимать.

И на этом заканчиваем нашу сегодняшнюю статью, большое спасибо за внимание! Подписывайтесь на обновления и не пропустите новые статьи 🙂

Источник