Предельные режимы

Транзистор, так же как и любой электронный прибор, характеризуется предельными режимами работы, превышение которых приводит к нарушению нормальной работы прибора и выходу его из строя.

Рабочий диапазон температур. Нормальная работа транзистора возможна при определенной концентрации носителей заряда во всех его областях. Вместе с тем эта концентрация существенно зависит от температуры. Так, например, с ростом температуры увеличивается количество ионизированных атомов основного вещества, концентрация неосновных носителей заряда приближается к концентрации основных носителей, и работоспособность транзистора нарушается. Расчет и экспериментальные исследования показывают, что максимальная рабочая температура германиевых транзисторов не превышает 70-100 °С, а для кремниевых транзисторов она составляет 125-200 °С. Минимальная температура, при которой транзистор может работать, определяется энергией ионизации примесей и теоретически составляет около -200 °С. Фактически нижний предел ограничивается термоустойчивостью корпуса и допустимыми изменениями параметров, поэтому ее величина составляет -(60—70) °С.

Максимально допустимая непрерывно рассеиваемая мощность транзистора. При прохождении тока через транзистор происходит его нагрев. При этом тепло выделяется главным образом в коллекторном переходе, обладающем наибольшим электрическим сопротивлением по сравнению с другими областями транзисторной структуры. Отвод тепла от коллекторного перехода, так же как и в полупроводниковом диоде, происходит в результате теплопроводности материала, и мощность, рассеиваемая в окружающую среду, определяется соотношением

Максимально допустимый ток коллектора. Этот ток ограничивается площадью эмиттера. Превышение этого тока приводит к постепенному разрушению конструкции транзистора. В справочниках всегда указывают величину I_Кшах, которую обычно откладывают на поле выходных характеристик транзистора (рис. 4.19).

Максимально допустимое напряжение на коллекторе. Это напряжение ограничивается возможностью пробоя коллекторного перехода. Величина напряжения U_Kmax зависит от схемы включения и режима работы. Она указывается на поле выходных характеристик транзистора (рис. 4.19).

Превышение этого параметра ведет к пробою транзистора. В транзисторе возможны два вида электрического пробоя: тепловой и лавинный.

Тепловой пробой обусловлен нарушением теплового баланса, когда вследствие недостаточного теплоотвода отводимая от коллекторного перехода мощность оказывается меньше выделяемой в нем мощности Р_выд = u_K_₆i_K. В этом случае, так же как и в полупроводниковом диоде, происходит рост тока, сопровождающийся уменьшением напряжения на переходе.

Лавинный пробой возникает вследствие ударной ионизации и лавинного размножения носителей заряда в коллекторном переходе. Лавинное размножение характеризуется коэффициентом лавинного размножения, который равен