Температурное рассогласование (проблема с параллельными транзисторами)
Если два идентичных мощных транзистора включены параллельно для получения большей величины тока, можно было бы ожидать, что ток между ними будет распределяться одинаково. Но из-за различий в характеристиках транзисторов ток будет распределяться неодинаково.
Для транзисторов, включенных параллельно для получения большего тока, требуются балластные эмиттерные резисторы
На практике нецелесообразно выбирать идентичные транзисторы. Коэффициент β для транзисторов малых сигналов обычно находится в диапазоне 100–300, для мощных транзисторов: 20–50. Если бы они совпадали, то любой из них мог бы нагреваться сильнее других из-за условий окружающей среды. Более горячий транзистор потребляет больше тока, что приводит к тепловому разгону. Решение при параллельном использовании биполярных транзисторов состоит в добавлении эмиттерных резисторов, известных как балластные резисторы с сопротивлением менее ома. Если более горячий транзистор потребляет больше тока, падение напряжения на балластном резисторе увеличивает отрицательную обратную связь. Это уменьшает ток. Установка всех транзисторов на одном радиаторе также помогает выравнивать ток.
Применение транзистора КТ 203
Применение транзистора КТ 203 разнообразно:
- Аудиоусилители. Транзистор КТ 203 может быть использован в устройствах, которые усиливают звуковые сигналы. Благодаря высокой мощности и низкому уровню искажения, этот транзистор позволяет получить качественное звучание;
- Источники питания. Транзистор КТ 203 может быть использован в блоках питания, где он выполняет функцию ключа, регулирующего напряжение;
- Электронные переключатели. Благодаря возможности быстрого перехода из одного состояния в другое, транзистор КТ 203 используется в переключателях различных электронных устройств;
- Драйверы моторов. Так как транзистор КТ 203 способен выдерживать значительные токи и напряжения, он широко применяется в системах управления моторами;
- Светодиодные драйверы. Транзистор КТ 203 используется для управления светодиодными модулями. Он обеспечивает стабильное и эффективное питание светодиодов;
- Системы автоматизации. Транзистор КТ 203 применяется в системах автоматизации для управления различными устройствами, такими как клапаны, реле и т.д.;
- Телекоммуникационные устройства. Транзистор КТ 203 широко используется в устройствах связи для усиления и передачи сигналов.
Применение транзистора КТ 203 в электронике является одним из самых распространенных и востребованных. Благодаря своим характеристикам, этот транзистор пригоден для работы в различных условиях и может использоваться в широком спектре электронных схем и устройств.
Устройство и принцип действия
Транзистор — электронный полупроводник, состоящий из 3 электродов, одним из которых является управляющий. Транзистор биполярного типа отличается от полярного наличием 2 типов носителей заряда (отрицательного и положительного).
Отрицательные заряды представляют собой электроны, которые высвобождаются из внешней оболочки кристаллической решетки. Положительный тип заряда, или дырки, образуются на месте высвобожденного электрона.
Устройство биполярного транзистора (БТ) достаточно простое, несмотря на его универсальность. Он состоит из 3 слоев проводникового типа: эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К).
Эмиттер (от латинского «выпускать») — тип полупроводникового перехода, основной функцией которого является инжекция зарядов в базу. Коллектор (от латинского «собиратель») служит для получения зарядов эмиттера. База является управляющим электродом.
Слои эмиттерный и коллекторный почти одинаковые, однако отличаются степенью добавления примесей для улучшения характеристик ПП. Добавление примесей называется легированием. Для коллекторного слоя (КС) легирование выражено слабо для повышения коллекторного напряжения (Uк). Эмиттерный полупроводниковый слой легируется сильно для того, чтобы повысить обратное допустимое U пробоя и улучшить инжекцию носителей в базовый слой (увеличивается коэффициент передачи по току — Kт). Слой базы легируется слабо для обеспечения большего сопротивления (R).
Переход между базой и эмиттером меньший по площади, чем К-Б. Благодаря разнице в площадях и происходит улучшение Кт. При работе ПП переход К-Б включается со смещением обратного типа для выделения основной доли количества теплоты Q, которое рассеивается и обеспечивает лучшее охлаждение кристалла.
Быстродействие БТ зависит от толщины базового слоя (БС). Эта зависимость является величиной, изменяющейся по обратно пропорциональному соотношению. При меньшей толщине — большее быстродействие. Эта зависимость связана с временем пролета носителей заряда. Однако при этом снижается Uк.
Между эмиттером и К протекает сильный ток, называемый током К (Iк). Между Э и Б протекает ток маленькой величины — ток Б (Iб), который используется для управления. При изменении Iб произойдет изменение Iк.
У транзистора два p-n перехода: Э-Б и К-Б. При активном режиме Э-Б подключается со смещением прямого типа, а подключение К-Б происходит с обратным смещением. Так как переход Э-Б находится в открытом состоянии, то отрицательные заряды (электроны) перетекают в Б. После этого происходит их частичная рекомбинация с дырками. Однако большая часть электронов достигает К-Б из-за малой легитивности и толщины Б.
В БС электроны являются неосновными носителями заряда, и электромагнитное поле помогает им преодолеть переход К-Б. При увеличении Iб произойдет расширение открытия Э-Б и между Э и К пробежит больше электронов. При этом произойдет существенное усиление сигнала низкой амплитуды, т. к. Iк больше, чем Iб.
Watch this video on YouTube
Для того чтобы проще понять физический смысл работы транзистора биполярного типа, нужно ассоциировать его с наглядным примером. Нужно предположить, что насос для закачки воды является источником питания, водопроводный кран — транзистором, вода — Iк, степень поворота ручки крана — Iб. Для увеличения напора нужно немного повернуть кран — совершить управляющее действие. Исходя из примера можно сделать вывод о простом принципе работы ПП.
Однако при существенном увеличении U на переходе К-Б может произойти ударная ионизация, следствием которой является лавинное размножение заряда. При комбинации с тоннельным эффектом этот процесс дает электрический, а с увеличением времени и тепловой пробой, что выводит ПП из строя. Иногда тепловой пробой наступает без электрического в результате существенного увеличения тока через выход коллектора.
Кроме того, при изменении U на К-Б и Э-Б меняется толщина этих слоев, если Б тонкая, то происходит эффект смыкания (его еще называют проколом Б), при котором происходит соединение переходов К-Б и Э-Б. В результате этого явления ПП перестает выполнять свои функции.
