voul 20v, div

25°C lOO-Cilc.A

5.0 fis/div

5.0 /is/div

voul 20v,

50 ns/div

Puc. 6.23. Осциллограммы выходного напряжения a); то же транзисторо.м QIC б); длительность смены полярности напряжения в отсутствие задержки в);-

20а div

50 ns/div

Puc. 6.24. Осциллограм.мы выключения диода.

6.6. Особенности работы СИТ в параллельном соединении

Основным преимуществом параллельного соедине-ш СИТ как полевого прибора считается выравнивание тока между приборами вследствие положительного температурного коэффициента сопротивления СИТ. Все положения, изложенные в разделе 6.1 по этому юводу, справедливы и для СИТ.

Основное требование при работе параллельной ;6орки сит в усилительном режиме - стабилизация очки покоя сборки.

Важнейшими характеристиками СИТ при этом яв-1ЯЮТСЯ передаточные характеристики 1с - f (UaJ; же-ительно подобрать СИТ с одинаковыми передаточны-<и ВАХ; более простым методом входного контроля гередаточной ВАХ (контроль в точке) является под-iop СИТ по Ij. при заданном значении - типич-юм для заданного значения тока покоя.

Заметное влияние на положение точки покоя ока-ывает температура структуры. На рис. 6.25 показаны юредаточные ВАХ СИТ при разных температурах; ри токах Ij. = 1с цв происходит инверсия знака темпе-йтурного коэффициента тока-, при токах 1с < 1синв. Klc < 0; при 1с < 1синв. TKIc < О, т.к. при таких токах шределяющим является рост сопротивления Гси с мпературой и соответствующее снижение тока стока.

U3U.B -10 -В -6 -4 Рис. 6.25. Передаточные ВАХ СИТ

Влияние температуры относительно увеличивается при малых токах, причем в схемах усилителей с максимальным использованием по напряжению сток-исток (и, соответственно, малых токах стока, < 1с нв) Разность температур структур усиливает токовую неравномерность. Схемотехнически стабилизация рабочей точки параллельного соединения СИТ достаточно просто обеспечивается в усилительном режиме с помощью отрицательной обратной связи через внешнее сопротивление стока Rn, однако при этом снижаются крутизна и усиление по напряжению:

S , Rh

; 1 =

ff -(1/5)

Необходимое значение сопротивления определяется построением ВАХ в координатах рис. 6.25 при и А1сг (I сп ток покоя, Д!сп допустимое отклонение тока покоя).

Основные рекомендации при параллельном соединении СИТ в ключевом режиме сводятся к следующему:

1. Входной контроль СИТ по ги (при длительностях импульса Тцмг1 (5-10) мкс и по импульсному току стока 1си при заданном значении Ua.

2. Тщательное симметрирование цепей стока, истока и затвора; особое внимание следует обратить на монтажную индуктивность истоковых цепей. Для подавления паразитных высокочастотных колебаний в цепях затворов вводятся резисторы (10-20)Ом (экспериментально) или ферритовые бусинки.

Поясним подробнее п.2. На рис.6.26 показаны паразитные реактивные элементы параллельного соединения СИТ.

Прежде всего следует указать влияние индуктивностей истока 1ц на динамику переключения СИТ в параллельном соединении.

Рис. 6-26. Схема параллельного соединения СИТ с учетом реактивных паразитных параметров.

voul 20v div

При формировании фронтов СИТ находятся в активной области (полевой режим): при этом СИТ, который переключается с наибольшей скоростью, имеет максимальную скорость изменения тока и в индук-тивностях истока наводятся напряжения [(dl/dt), которые стремятся выравнять скорости спада и подъема токова отдельных СИТ (реально значение ~ (5-15 нГн).

Для СИТ характерны большие значения эквивалентных входных емкостей вследствие влияния эффекта Миллера лри переключении, что предъявляет жесткие требования к фронтам и амплитуде зарядного и разрядного токов затвора, а также к монтажу формирователей импульсов управления СИТ.

Остановимся еще на двух параметрах, которые не обходимо контролировать при подборе СИТ для их параллельного соединения:

1. Напряжение отсечки Uotc. Различие в Uotc между включенными параллельно приборами обусловливает разницу между фронтами на этапах включения vi выключения приборов, составляющих модуль.

2. Время жизни дырок в п-базе СИТ Тр. Время жизни дырок в п-базе оказывает существенное влияние на следующие параметры прибора: время рассасывания, время установления напряжения при включении прибора, коэффициент усиления по току. Опреде ление Тр - задача достаточно простая и методика измерения подробно описана в литературе.

7. МЕТОДЫ И СХЕМЫ ЗАЩИТЫ МОЩНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

7.1. Область безопасной работы (ОБР) ПТ

Для Создания конструкции с ОБР при разных способах управления транзистором принимают во внимание две ОБР. приводимых в справочной информации: прямая ОБР (или просто ОБР) и обратная ОБР (переключения). ОБР переключения показывает предельные токи и напряжения при включении и выключении прибора и соответствует обратной ОБР биполярного транзистора.

Прямая ОБР определяет максимум стокового тока и напряжения, которые выдерживает прибор при прямом смещении, или когда он уже открыт. На рис. 7.1 показан пример прямой ОБР.

g 1.0

линия в - линия с-

Плиния D--

Vgs =20vr

ОДИНАРНЫЙ L ИШ1УАЬС Т

X мтм/мтнвК40 линия

Vpg. НАПРЯЖЕНИЕ сток-исток/в/

Рис. 7.1. Прямые ОБР транзиспюров MTM8N40 и MTM8N35.

Максимально допустимое напряжение определяется линией А. Напряжение источника питания не должно превышать этой границы.

Вторая граница определяет максимально допустимый ток и показана линией D. Ограничение определяется геометрическими размерами прибора, его электрическими и тепловыми характеристиками (тепловым сопротивлением).

Третья граница - линия В - определяет сопротивление сток-исток в открытом состоянии. Это сопротивление отражает простой закон Ома и ток растет пропорционально напряжению.

Четвертая граница показана как линия С. Это тепловое ограничение в приборе. Оно определяется максимально допустимой температурой перехода и максимальным Rqjc- Управление прибором внутри границы обеспечивает температуру перехода <150С

Т.к. переходное тепловое сопротивление уменьшается при более коротких длительностях импульса тока, то термостойкость транзистора возрастает (рис. 7.2).

МЕТОДИКА РАСЧЕТА:

1. Выбирается Rqjc при 100 цз: 0,033 х 0,83C/W

(150 - 25)-С 0.033 x 0.83*OVf

45641V

3. Тогда при Vds - 200 В прибор типа MTM8N40 может проводить ток около 23 А длительностью 100 fts; при этом Tj (max) < 150*С.

Естественна, это касается одиночного импульса и температуры корпуса 25С.

Что касается класса по току, то туг МДП-транзистор более подобен выпрямительному диоду, чем биполярному транзистору.

При переключении мощность рассеяния складывается из потерь при переключении и в открытом состоянии. На частотах не очень высоких потерями на переключение пренебрегают (это примерно < 40 + 50 кГц).

Т.о. потери во включенном состоянии определяют максимально допустимую длительность тока.

Сопротивление в открытом состоянии rDS(on) является функцией температуры и тока стока.

Следующий пример иллюстрирует, как могут быть определены потери в открытом состоянии и температура перехода.

Предположим, форма тока-стока трапециидальная и ток растет от 8 А до 16 А в течение 25 fis. Частота 20 кГц (скважность 50%).

Из рис. 7.2 определяем тепловой импеданс:

0,415°С = r(t)

D = 0.5

гоз(ОП)

Перед расчетом необходимо определить действующее значение тока Iq.

Т.к. Ро8(ол) ~ температурозависим, необходимо задаться приблизительной величиной Tj (например 110С).

Из кривой (рис. 7.3) определим температурный коэффициент Гоз(оп) обозначенный как С: При 12 А:

ADS(ar £0,97 - 0,5в)Ом qqoOm

(100 - 25)*С

Предполагая Tj - 110°С

rosail = Ds( )

110-С

25-С

(Т: - 25) у Cj = 1,02Ом

I ft 1.0 а.о

коэффициент о заполнения . ,

л 1 I liu L l

tl/>2

(1ic(4-twb)jc

5.0 10 20 50 100 800 500 10k

Величина гзоп выбираемая из типовых кривых, не является наихудшей. Для получения наихудшего результата необходимо вводить умножение на коэффициент 1,67

Ds(orl)imx

0,48

Следовательно, для наихудшего случая

Ds( )/o = 12Л =

1.67 x 1,02 = 1,7 Ом

Рис. 7.2. Переходное тепловое сопротивление.

110С