|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Раздел второй Осо6@ни©ети применения п©лупрое©даишеых Полупроводниковые приборы, сведения о которых приводятся в настоящем справочнике, являются приборами общего применения и могут использоваться в разнообразных условиях и режимах, характерных для различных классов радиоэлектронной аппаратуры. Общие технические требования, регламентирующие условия приме иеиия и поставки приборов, предназначенных для аппаратуры определенного класса, содержатся в общих технических условиях (ОТУ) на вти приборы. Конкретные значения электрических параметров и специфические требования, характерные для данного типа приборов, изложены в частных технических условиях (ЧТУ), технических условиях (ТУ) и гост. Высокая надежность радиоэлектронной аппаратуры на полупроводниковых приборах может быть обеспечена лишь при условии учета на стадиях ее проектирования, изготовления и эксплуатации следующих особенностей приборов: разброса параметров, их зависимости от режима и условий работы; изменения параметров в течение времени наработки или хранения; хорошего отвода теплоты от корпусов мощных приборов; обеспечения запасов по электрическим, механическим и другим нагрузкам на приборч; принятия мер, обеспечивающих отсутствие перегрузок приборов во время эксплуатации, монтажа и сборки аппаратуры. Приведенные в справочнике значения параметров измерены в определенных режимах и условиях заводских классификационных испытаний приборов. Как правило, режимы классификационных испытаний являются предельно допустимыми илн оптимальными для данной группы приборов. Параметры приборов одного типа не одинаковы, а находятся в некотором интервале. Этот интервал ограничивается минимальными или максимальными значениями, указанными в справочнике. Некоторые параметры имеют двустороннее ограничение значений. Большинство параметров полупроводниковых приборов изменяется в зависимости от режима работы и температуры, например, время обратного восстановления выпрямительных диодов зависит от значения прямого тока, напряжения и сопротивления нагрузки, значительно изменяется в диапазоне температур обратный ток диодов. Приведенные в справочнике вольт-амперные характеристики, зависимости параметров от режима и температуры являются усредненными для большого числа приборов данного типа. В некоторых случаях на рисунках штриховыми линиями показаны зоны возможных значений электрических параметров для всей совокупности приборов данного типа. В этой зоне сплошной линией показана типовая зависимость. Приведенные зависимости могут использоваться при выборе типа прибора для конкретной схемы и ориентировочного ее расчета. При расчетах схем следует учитывать разброс значений параметров приборов. Подбор приборов по значениям параметров может привести к затруднениям при ремонте аппаратуры. Для некоторых параметров приборов даются два значения (мини- мальиое и максимальное) или три значения (минимальное, типовое и максимальное), разделенные отточиями. В разделах «Предельные эксплуатационные данные» в правой части звездочкой отмечены значения параметров, приведенные в ТУ в разделах справочных данных. При производстве приборов они могут не контролироваться. В тех случаях, когда у предельно допустимых эксплуатационных данных не указан интервал температур, эти данные гарантированы во всем интервале температур окружающей среды (корпуса). Применение и эксплуатация приборов должны осуществляться в соответствии с требованиями ТУ и стандартами-руководствами по применению. При конструировании радиоэлектронной аппаратуры необходимо обеспечить ее работоспособность в возможно более широких интервалах изменений важнейших параметров приборов. Разброс параметров и изменение их значений во времени при проектировании аппаратуры учитываются расчетными методами или экспериментально, например методом граничных иепытаний. Время, в течение которого полупроводниковые приборы могут работать в аппаратуре (их срок службы), практически неограничено. Тем не менее за время наработки и хранения могут происходить изменения параметров приборов. У отдельных экземпляров эти изменения оказываются столь значительными, что вызывают отказ аппаратуры. Для определения надежности приборов используют такие показатели, как гамма-прсцентный ресурс, гамма-процентная сохраняемость, минимальная наработка (гарантийная наработка), интенсивность отказов, определяемые при специальных испытаниях. Нормы на эти показатели уста- иавливаются в ТУ на приборы. Для расчета надежности радиоэлектронной аппаратуры следует использовать количественные показатели надежности, получаемые при обработке статистических данных различных заводских испытаний, а также эксплуатации приборов в аппаратуре. Экспериментально установлено, что интенсивность (вероятность) отказов приборов уменьшается при снижении рабочей температуры, напряжений иа электродах и токов. Снижение рабочей температуры уменьшает отказы практически всех видов: короткие замыкания, обрывы и значительные изменения параметров. Снижение напряжения значительно уменьшает отказы приборов с высоковольтными переходами. Снижение рабочего тока приводит, главным образом, к замедлению деградации контактных соединений и токоведущих дорожек металлизации иа кристаллах. Приближенная зависимость интенсивности отказов от нагрузок имеет вид: / и \2 / I \ Я (Та, и, 1) = К (7п.макс i макс > /макс) ( 77 (7 \ смакс/ \макс / X ехр В1 - п Jn.MaKc /J где Я(7п.макС, {/макс, /маис) - ИНТСНСИВНОСТЬ ОТКЗЗОВ ПрИ МЗКСИМаЛЬИЫХ нагрузках (может быть получена из результатов кратковременных испытаний в форсированных режимах); В»6000 К, Т„ и Гп.макс - в гра дусах Кельвина. Для повышения надежности работы приборов в аппаратуре рекомендуется устанавливать напряжения и токи (мощность) на уровне 0,5...0,8 предельных (максимальных) значений. Не допускается даже кратковременное (импульсное) превышение предельно допустимых электрических режимов при эксплуатации. Поэтому необходимо принимать меры по защите приборов от электрических перегрузок, возникающих, при переходных процессах (при включении и выключении аппаратуры, при изменении режима ее работы, подключении нагрузок, случайных изменениях напряжения источников питания). Режимы работы приборов должны контролироваться с учетом возможных неблагоприятных сочетаний условий эксплуатации аппаратуры (повышенная окружающая температура, пониженное атмосферное давление и др.). Если требуемое значение тока или напряжения превышает предельно допустимое для данного прибора, то рекомендуется применение более мощного или высоковольтного прибора, а для диодов - их параллельное или последовательное соединение. При параллельном соединении необходимо выравнивать токи через диоды с помощью резисторов, включаемых последовательно с каждым диодом. При последовательном включении диодов обратные напряжения на них выравниваются с помощью шунтирующих резисторов или конденсаторов. Рекомендуемые значения резисторов и емкостей шунтов обычно указываются в ТУ на диоды. Между последовательно или параллельно включенными приборами должна быть обеспечена хорошая тепловая связь (например, все приборы устанавливаются на одном радиаторе). В противном случае распределение нагрузки между приборами может быть неустойчивым. Для защиты структур полупроводниковых приборов от внешних воздействий (температуры, влаги, агрессивных химических сред и др.) служат корпуса приборов. Корпуса мощных приборов одновременно обеспечивают необходимые условия отвода теплоты. Необходимо иметь в виду, что корпуса приборов имеют ограничения по герметичности и коррозионной устойчивости, поэтому при эксплуатации приборов в условиях повышенной влажности рекомендуется покрывать их специальными лаками (например, типа УР-231, ЭП-730). Обеспечение отвода теплоты от мощных полупроводниковых приборов является одной из главных задач при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. Необходимо придерживаться принципа максимально возможного снижения температуры переходов и корпусов приборов. Для охлаждения мощных диодов или тиристоров используются теплоотводящие радиаторы, работающие в условиях естественной конвекции или принудительного обдува, а также конструктивные элементы узлов и блоков аппаратуры, имеющие достаточную поверхность или хороший теплоотвод. Крепление приборов к радиатору должно обеспечивать надежный тепловой контакт. Если корпус прибора необходимо изолировйть, то для уменьшения общего теплового сопротивления лучше изолировать радиатор от корпуса аппаратуры, чем диод или тиристор от радиатора. Отвод теплоты улучшается при вертикальном расположении активных поверхностей радиатора, так как при этом улучшаются условия конвекции. Ориентировочные размеры теплоотводящих радиаторов в форме вертикально ориентированных пластин из алюминия (квадратных или прямоугольных) в зависимости от рассеиваемой мощности приборов можно определить по формуле: S==40 Р, где S - площадь одной стороны пластины, см; Р - рассеиваемая в приборе мощность, Вт. Пластины площадью до 25 см могут иметь толщину 1...2 мм, площадью до 100 см и свыше 100 см -3...4 мм. При сборке приборов с радиатором необходимо использовать специальные ключи с нормированным усилием крутящего момента, а для 0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 |