Тепловой пробой

Тепловой пробой — это необратимый вид пробоя p-n-перехода, являющийся следствием увеличения обратного напряжения.

При электрическом пробое ток возрастает и, достигая определенного значения, может начать необратимый процесс разрушения p-n-перехода. Поэтому одним из важнейших параметров полупроводникового прибора является максимально допустимое обратное напряжение (пробивное напряжение), при котором сохраняется основное свойство полупроводника — односторонняя проводимость. Превышение напряжением величины пробивной проводимости может привести к выходу из строя полупроводникового прибора .

Свойства пробивного напряжения теплового пробоя

• рост температуры окружающей среды и ухудшение условий теплоотвода уменьшает пробивное напряжение проводника
• уменьшение обратного тока увеличивает пробивное напряжение

Механизм возникновения теплового пробоя

При увеличении температуры транзистора происходит возрастание коллекторного тока, вызывающее возрастание тепловой мощности, рассеиваемой в транзисторе, и его температуры.Шаблон:Sfn

В транзисторах обратный ток р-n перехода сильно зависит от температуры:

$I_{invT2}=I_{invT1}{\alpha }^{T_2-T_1}$

здесь: $I_{invT2}$ - обратный ток p-n перехода при температуре $T_2$, $I_{invT1}$ - обратный ток p-n перехода при температуре $T_1$, $\alpha$ - величина, для германиевого р-n перехода примерно равная $1,08$,

Рассеиваемая на p-n переходе тепловая мощность $P_{pn}$:

$P_{pn}=U_{inv}{I}_{inv}=U_{inv}{I}_{invT1}{\alpha }^{T_2-T_1}$

здесь $U_{inv}$ - обратное напряжение, приложенное к p-n переходу.

Отводимая от перехода тепловая мощность $P_{out}$ пропорциональна разности температур перехода $T_{pn}$ и корпуса прибора $T_{kor}$:

$P_{out}=\frac{T_{pn}-T_{kor}}{R_T}$

Условием теплового пробоя является неравенство:

$\frac{d{P}_{pn}}{d{T}_{pn}}>\frac{d{P}_{out}}{d{T}_{pn}}$

или

$0,077U_{inv}{I}_{inv}>\frac{1}{R_T}$

Литература

• Шаблон:Книга