Греется транзистор: Страница не найдена — All-Audio.pro

Содержание

Горит строчный транзистор у кого так не было, меняешь сгоревший строчный транзистор

Горит строчный транзистор

У кого так не было, меняешь сгоревший строчный транзистор, телевизор включается, растр нормальный через минуту снова горит

строчный транзистор, и замерять ничего не успеваешь.

Выход из строя транзистора строчной развертки наверно наиболее часто встречающаяся неисправность в телевизорах. Строчная развертка основная нагрузка для блока питания и является по сути дополнительным БП, с которого снимается напряжение для кадровой развертки, видеоусилителей и т. д. Хорошо, когда ремонт заканчивается с заменой строчного транзистора, но иногда строчный транзистор после замены, сразу или немного спустя, снова выходит из строя.

И так если после замены строчного транзистора, сразу или через некоторое время он снова выходит из строя, необходимо обратить внимание на следующее:

Не завышено ли напряжение питания строчной развертки НОТ.
Греется ли перед выходом из строя транзистор или нет. Если транзистор греется, то это говорит о том, что нагрузка на него больше чем положено. В данном случае неисправны, могут быть как строчный трансформатор, так и цепи нагруженные на него. Необходимо проверить конденсатор по питанию задающего трансформатора (ТМС). В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем.
Если транзистор не греется, то причина кроется, чаще всего, в холодных пайках, в цепях, через которые поступают строчные импульсы на базу транзистора. Особенно необходимо обратить внимание на согласующий трансформатор драйвера строчной развертки, включенного в цепь транзистора выходного каскада строчной развертки. Плохой контакт разъема отклоняющей системы, так же может стать причиной того, что пробивает строчный транзистор, проверьте соединение проводов в самом разъеме. Короткое замыкание в отклоняющих катушках.
Брак транзистора.

Рассмотрим для примера несколько схем. Строчная развертка телевизора Erisson 21F7:

Проверить 2SC2482, C451, C453, T450, С455, С455А.

Строчная развертка телевизора POLAR 51CTV-4029

К проверке: C401, C403, VT401, T401, C402.

Как проверить строчный транзистор предварительно в схеме не выпаивая? Между базой и эмиттером мультиметр будет показывать короткое замыкание, так как сопротивление будет измеряться через трансформатор, переходы: Б-К и Э-К если они исправны, будут «звониться» в одну сторону. Но лучше проверять все таки выпаивая.

Проверить строчный трансформатор можно так, выпаиваем трансформатор и вместо него впаиваем две ножки трансформатора ТВС-110ПЦ15, девятую и двенадцатую. Включаем телевизор, и если на трансформаторе появилось высокое напряжение, а строчный транзистор перестал греться, то вероятно сгорел ТДКС (при условии что элементы обвязки исправны и будьте осторожны вывод на умножитель под напряжением 8,5 кВ).

Строчный транзистор (HOT) выходит из строя (пробивается) по двум основным причинам.

Первая — тепловой пробой из-за изменения формы импульсов запуска строчного транзистора. Короткое замыкание в строчном трансформаторе (FBT) тоже может стать причиной теплового пробоя.

Вторая — пробой по напряжению в основном из-за блока питания и микротрещин. Вот несколько основных причин.

Завышено напряжение питание строчной развертки НОТ.

Неисправны конденсаторы в коллекторных цепях транзистора.

Холодные пайки (кольцевые трещины) в блоке строчной развертки. Пропаять в обязательном порядке трансформатор межкаскадный строчный ТМС, осмотреть плату и устранить подозрительные пайки в элементах строчной развертки.

Конденсатор по питанию ТМС. В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем. Еще один неправильный выход установить транзистор помощнее, ампер так под 25…30 (Для проверки-можно).

Плохой контакт разъема отклоняющей системы, могут так же стать причиной выхода из строя HOT. Причем отсутствие кольцевых трещин по ОС не означает, что контакт хороший. Проверьте соединение проводов в самом разъеме. Короткое замыкание в отклоняющих катушках.

« Последнее редактирование: 18 Февраля 2012, 18:41:58 от aze1959

Почему выходит из строя строчный транзистор? Строчный транзистор выбивает по двум основным причинам:

Первая—тепловой пробой из-за изменения формы импульсов запуска строчного транзистора. Короткое замыкание в строчном трансформаторе (РВТ) тоже может стать причиной теплового пробоя.
Вторая—пробой по напряжению в основном из-за блока питания и микротрещин.

Опять сгорел выходной транзистор в строчной развертке! Вот несколько основных причин:

Завышено напряжение питание строчной развертки НОТ.
Неисправны конденсаторы в коллекторных цепях транзистора.
Холодные пайки (кольцевые трещины) в блоке строчной развертки. Пропаять в обязательном порядке трансформатор межкаскадный строчный ТМС, осмотреть плату и устранить подозрительные пайки в элементах строчной развертки.
Конденсатор по питанию задающего трансформатора (ТМС). В этом случае происходит изменение строчного импульса запуска. Транзистор строчной развертки будет перегреваться и закончится тепловым пробоем. Некоторые мастера по незнанию выходят из положения тем, что ставят в телевизор дополнительные радиаторы. Со временем телевизор может потяжелеть даже на полкилограмма алюминия. Еще один неправильный выход установить транзистор помощнее, ампер так под 25…30.
Плохой контакт разъема отклоняющей системы, могут так же стать причиной выхода из строя строчного транзистора. Причем отсутствие кольцевых трещин по ОС не говорит, что контакт хороший. Проверьте соединение проводов в самом разъеме.
Короткое замыкание в отклоняющих катушках. Например, в телевизоре LG (Goldstar) шасси МС-84А модели CF-21DЗЗ, CF-21DЗЗ E , CF-20К51КЕ, шасси МС-994А модели CF-21F39, где установлена отклоняющая система Pianzhuan QРС 29-90-54. Многократно подтвержден факт выхода из строя строчного транзистора из-за межвиткового пробоя строчной отклоняющей системы.
Прострелы строчного трансформатора могут выводить строчный транзистор из строя.
Диоды, резисторы в СР проверить?
Не пропаяны выводы или неисправен кварц 500 кГц.
Вы приобрели некачественные, некондиционные или перетертые транзисторы. К сожалению, данная проблема для наших дней становится все более актуальной. Непорядочные коммерсанты идут на всяческие ухищрения, чтобы заработать, как можно больше. Это самое настоящее мошенничество. На сайте www.telemaster.ru в разделе ФУФЛЯНДИЯ вы можете прочитать, а также прислать ваши наработки в области радио мошенничества. Каждый из нас сталкивается или сталкивался с этим неприятным обстоятельством.

Если горит от перегрева, то надо осциллографом посмотреть на базе выходного строчного транзистора размах отрицательного закрывающего выброса. Если он меньше -5 В, то надо копать буферный каскад. Может конденсатор на фильтре питания буфера потек, может неисправен предвыходной буферный транзистор (потеря усиления). Проверить электролитические конденсаторы в блоке питания. Проверять электролитические конденсаторы в блоке питания на момент усыхания удобней всего осциллографом. Подключая его, легко заметить пульсации по тем цепям, которые нуждаются в замене фильтров питания (конденсатором).

Примеры:

Panasonic TC21B3EE. Периодически выходит из строя строчный транзистор. Надо пропаять переходной трансформатор строчной развертки. Также в блоке питания всегда есть холодные пауки (кольцевые трещины).

SONY KV29C3. Выходит из строя строчный транзистор 2SC3997. В таких случаях меняют IC403 SDA9361 и кварц Х401.

SONY 21DK2. Выходит из строя строчный транзистор через 1…2 дня. В телевизоре на микросхеме 1213 подключен кварц. По возможности — заменить его новым.

JVC 21ZE, JVC 21 дюйм. Присутствует та же неисправность, лично 3 транзистора сжег.

PALLADIUM шасси 991, произведено IMPERIAL. Через 5…10 минут выходной транзистор строчной развертки и демпферный диод перегреваются. Напряжение питания строчной развертки в норме. Предвыходной каскад выполнен на TDA8143. В этом случае необходимо заменить неисправный конденсатор с 1-й предвыходного трансформатора строчной развертки на базу строчного транзистора. Если проблема не будет устранена заменить трансформатор строчной развертки.

SARP 70ES14. Выходит из строя строчный транзистор через некоторое время — заменить С607 (330 мкФ х 10 В).

PANASONIC TC 29V50. Горит строчный транзистор. Непропай трансформатора драйвера ТМС, ну и, конечно, убедится в исправности конденсатора на 1500 В подключенного к коллектору выходного транзистора.

VESTEL модель 7216 GST PIP шасси 11АК19В-1. Горит строчный транзистор — проверить ТМС. Все эти турецкие шасси страдают от непропаев на соединителе отклоняющих катушек и вообще в районе строчной развертки.

NORDMENDE SPECTRA C55. Горит строчный транзистор — проверить ТМС.

SARP 70CS-03S. Периодически выходит из строя строчный транзистор. Проверить D609, D610, С601, С619, заменить С604 и проверить разьем на отклоняющей системе, возможно образование холодной пайки. Выходной транзистор ставить только BUH515.

SONY KV29C3 , шасси АЕ4. Выгорает строчный транзистор. Ищите неконтакт по базовой цепи строчного транзистора: обычно кольцевые трещины в ТМС, или резисторе в базе выходного и предвыходного транзистора.

Смотрите: таблица — выходные транзисторы строчной развертки, БП и их аналоги.

Источник: М.Г.Рязанов. 1001 секркет телемастера.

Метки: [ дельные советы, ремонт ТВ ]

Поделитесь с Вашими друзьями:

Почему греются компоненты компьютера и зачем их нужно охлаждать | Технологии | Блог

То, что компьютерные комплектующие греются во время работы, знают все, но почему именно — это для многих покрыто тайной. А ведь процессор размером меньше пластиковой карты может разогреваться не хуже сковородки на огне. Откуда же берется столько тепла?

Строительный кирпичик микроэлектроники

В основе практически всей схемотехники лежит фундаментальное изобретение — транзистор. Что же это за элемент? Для лучшего понимания проведем аналогию с окружающим миром. Все живое и неживое состоит из атомов. Это своеобразные кирпичики, из которых природа построила окружающий мир. Атомы объединяются в сложные молекулы, они в свою очередь формируют клетки. Далее идут ткани, органы и организмы.

Аналогичную параллель можно провести и в схемотехнике, только вместо атомов здесь транзисторы. Из них были созданы логические элементы (AND, OR, NOT и другие), с помощью которых люди научились оперировать «1» и «0». На базе логических элементов появились более сложные устройства — регистры, мультиплексоры, дешифраторы, АЛУ (арифметико-логическое устройство) и так далее. Следующим усложнением стали интегральные схемы (МИС — малые, СИС — средние, БИС — большие и СБИС — сверхбольшие).

Почему мы затрагиваем именно транзисторы? Вот вам интересный факт: в процессорах Ryzen Threadripper 3960X и 3970X «упакованы» целых 3,8 миллиарда транзисторов. Согласно данным с презентации Nvidia в новой GeForce RTX 3090 кристалл включает 28 миллиардов транзисторов!

Теперь представьте, что каждый из них выделяет небольшое количество тепла. В масштабах одного элемента это мизерное значение, но когда дело доходит до миллиардов, мы получаем температуры в 100 и больше градусов.

Ранее, когда число транзисторов не превышало миллиона, тепловыделение не было проблемой. Именно поэтому старые процессоры (Intel 8008, Intel 386) и видеокарты даже не комплектовались пассивным и, тем более, активным охлаждением. Однако в современных процессорах количество транзисторов неумолимо растет каждые 18 месяцев в два раза (если считать закон Мура действительным), поэтому от выделяющегося тепла никуда не деться. И его нужно отводить.

Как устроен транзистор

Транзисторы используются в микросхемах для управления электрическим током. Условно компонент можно сравнить со смесителем. Легким движением руки мы можем управлять напором воды и ее температурой. Аналогично и здесь: у транзистора есть три основных вывода: база, эмиттер и коллектор.

Для управления используется база, на которую подают небольшое напряжение и меняют выходные параметры на коллекторе. Насколько большими величинами можно управлять — все зависит от коэффициента усиления конкретного транзистора.

Если говорить о биполярных транзисторах, то в них используется три слоя проводника: PNP positive-negative-positive) или NPN (negative-positive-negative). Условно говоря, это два диода соединенные между собой конкретными сторонами.

Принцип работы транзистора достаточно простой. При подключении источника питания между коллектором и эмиттером электроны начинают скапливаться у коллектора. Однако ток не сможет идти, поскольку замыканию цепи мешает прослойка базы (обозначена красным на рисунке ниже).

При подключении небольшого напряжения между базой и эмиттером электроны начинают «насыщать» базу, и когда места не останется, оставшиеся электроны просачиваются к эмиттеру и цепь замыкается. Транзистор считается открытым.

Итог — изменениями небольшого тока база-эммитер можно усиливать и управлять током в коллектор-эммитер.

Естественно, работа в теории — это одно. На практике происходят вещи, которые и приводят к выделению тепла. Давайте рассмотрим их подробнее.

Переключения транзисторов

При работе затвор транзисторов открывается и закрывается миллиарды раз в секунду. Процесс напоминает зарядку очень маленького аккумулятора. Чтобы открыть затвор для протекания электронов, нужно зарядить этот мини-аккумулятор до определенной величины. Закрытие затвора выполняется путем «сброса» напряжения на землю.

Как раз в ходе этого сброса электрическая энергия превращается в тепловую. Естественно, чем больше переключений за единицу времени, тем горячее будет кристалл. Именно поэтому при разгоне с увеличением частоты до 6–8 ГГц оверклокеры используют жидкий азот. Транзисторы выделяют так много тепла от переключений, что другие способы их остудить просто неэффективны.

Мощность короткого замыкания

Большинство микросхем выполнены по технологии CMOS (К-МОП; комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник). Одна из особенностей этой технологии — ток никогда не попадает прямым путем на землю. Однако появляется другая проблема.

В логических элементах используются пары транзисторов, которые переключаются синхронно. Когда первый закрыт, второй открывается и наоборот. Это напоминает работу двухцветного светофора. Оба сигнала никогда не загораются одновременно и переключаются попарно.

Однако имеется небольшой промежуток времени в момент переключения обоих транзисторов. Именно в этот момент ток попадает на землю. Каким бы быстрым не было переключение, избавиться от переходного момента невозможно физически. Как и в предыдущем случае, количество тепловой энергии зависит от скорости переключения, но в данном варианте уже логических элементов.

Именно по этим причинам увеличение частоты процессора, видеокарты или ОЗУ приводит к наиболее ощутимому тепловыделению.

Ток утечки и ненулевое сопротивление сток-исток

Многие считают, что в выключенном состоянии техника не потребляет никакой мощности. Относительно транзисторов это не так, поскольку даже в выключенном состоянии небольшое количество тока будет протекать. Уменьшение размера транзисторов приводит к тому, что пропорционально уменьшается и изолятор, который не дает электронам двигаться.

Это одна из главных проблем микроэлектроники. Уже практически полностью освоен техпроцесс 5 нм, а компания TSMC, крупнейший производитель полупроводниковых изделий, планирует к 2021 запустить техпроцесс на 3 нм. Можно ли меньше — вопрос затруднительный, поскольку тогда в транзисторах становится все труднее управлять токами, следовательно, и обеспечить работу всей схемы.

Сюда же относится ненулевое сопротивление сток-исток. Проще говоря, у включенного транзистора также имеется небольшое тепловыделение. Как уже было сказано ранее, в масштабах нескольких миллиардов штук эти эффекты и дают температуры, с которыми вынуждены бороться пользователи.

Не стоит забывать и про небольшое сопротивление проводников, которые присутствуют на кристаллах. Они также вносят свой вклад в тепловыделение.

Зачем и как бороться с высокими температурами

Если не охлаждать транзисторы, то они просто выйдут из строя, перегорят. К счастью, спалить современные комплектующие проблематично. В процессорах предусмотрена соответствующая защита Thermal throttling, которая отключит чип при достижении определенной температуры. Видеокарты комплектуются 1–3 вентиляторами, поэтому нагреть их до критических значений будет непросто даже в стресс-тестах.

Еще один важный нюанс — высокие температуры неблагоприятно сказываются на сроке эксплуатации микроэлектроники. Однако каких-либо статистических данных об этом нет. На самом деле эффект ускоренного «старения» на фоне среднего срока службы процессора и видеокарты в 3–8 лет не оказывает ощутимого воздействия. Вы быстрее смените комплектующие на новые, чем они выйдут из строя по причине постоянной работы под высокими температурами.

Узнать о том, какая температура является нормальной для ваших комплектующих вы можете из нашего материала.

Как отводить тепло

Пассивное охлаждение. На чип устанавливается радиатор из материала с высокой теплопроводностью — алюминия или меди. Деталь рассеивает выделяемое тепло в окружающую среду. Плюс — бесшумность, но такое охлаждение не подходит для самых горячих комплектующих. Обычно радиаторы можно найти на чипсете и цепях питания материнских плат, а также планках ОЗУ. Однако выпускаются и «башни» для процессоров с невысоким TPD (выделяемая тепловая мощность).

Активное воздушное охлаждение. Совместно с радиаторами используется один или несколько вентиляторов, которые ускоряют рассеивание. Кулеры устанавливаются на большинство процессоров из среднего и топового сегмента, а также на видеокартах. Системы более эффективные по сравнению с предыдущими, но шумят и создают вибрации, а также требуют питания для вентиляторов.

Водяное охлаждение. В качестве теплоносителя используется специальная жидкость или вода, которая циркулирует по замкнутой системе. Для охлаждения самой жидкости используются все те же вентиляторы. Топовое охлаждение на рынке для самых горячих систем.

Экстремальное охлаждение. В эту категорию входят специальные башни, наполняемые жидким азотом или гелием. Используются только оверклокерами в экспериментах по разгону комплектующих. Жидкий азот имеет температуру в -195.8 градусов по Цельсию, поэтому отлично подходит для охлаждения при экстремальном разгоне.

Естественно, температуры зависят от компоновки комплектующих в системном блоке и числа вентиляторов, поэтому не стоит пытаться вместить высокопроизводительное железо в маленький «душный» корпус.

Греется выходной транзистор усилителя

Добрый день уважаемые радиолюбители.

Случилась у меня с автомобильным усилителем непонятная ерунда. Ни как не могу найти «корень зла».

Добавлено позже:
Проблему удалось решить. Как и предполагалось изначально, проблема была в плохом контакте. Лопнула ножка транзистора q104. Причем лопнула внутри текстолита. Получается с низу платы торчит запаянный хвост ножки, но при этом он отломан от транзистора. Самое интересное что когда я по нему стучал он ни как себя не выдавал. Обнаружил после выпаивания.
Всем БОЛЬШОЕ спасибо за помощь в поисках!

Итак по порядку:
Установлен усилитель Mystery MB4.400ver2. 4 канала по 100Вт
На 1 и 2 каналы подключены 2 динамика
На 3 и 4 каналы мостом подключен саб.

Не смотря на фирму 3 года данная конфигурация играла без проблем, за это время успел ее грузить как только можно. И вот в один прекрасный день при прослушивании музыки на минимуме внезапно один из динамиков неожиданно «пробило», т.е. был резкий скачек напряжения с усилителя и динамик сгорел, катушка в обрыве.

После долгих проверок выяснил что виноват усилитель. Первый канал по непонятным причинам при ударе по усилителю выдает резкий хлопок на 1й канал. Казалось бы на лицо плохой контакт где то в усилителе, но не так всё просто оказалось. В ходе многочисленных проверок мною не было найдено ни каких проблем в пайке, дорожках или же элементах усилителя. После этого я отдал его знакомому электронщику, спецу как раз по усилкам. Он так же проблем не нашел.
Пытаюсь его уже оживить более месяца, но пока ни как.

На сегодняшний день картина такая:
1. Если к первому каналу подключен динамик то при механическом ударе по усилителю его «простреливает». Если усилитель установлен в машине то по нашим чудо дорогам можно проехать максимум пару километров, потом на очередной кочке идет хлопок в 1м канале.
2. Если на 1 и 2 канал подключить мостом динамик, то картина ещё интереснее: после «хлопка» 1го канала 2й канал «залипает в открытом состоянии и если немедленно не отключить питание то выгорает выходной транзистор, причем как правило только PNP. Видимо только он открывается на полную, хотя NPN транзистор тоже греется, но не так как PNP. Видимо резких скачек напряжения с 1го канала так действует на эту сборку.
3. Если подключен динамик ко второму каналу, то ни каких проблем нет.
4. 3 и 4 канал работают без всяких сбоев.

Казалось бы очевидна проблема таится именно в первом канале, но что я там только не делал, результата нет.
На рисунке представлена схема усилителя мощности данного усилителя. По ней видно, что каналы 1 и 2 абсолютно одинаковы.

Список того, что я проделал:
1. Пропаял ВСЕ контакты в усилителе 3 РАЗА!
2. С помощью лупы просмотрел все дорожки, проблем не обнаружил.
3. Заменил все выходные транзисторы 1 и 2 каналов.
4. Пропаял монтажным проводом практически все дорожки в 1м канале, т.е. запараллелил их, что бы исключить обрыв дорожек. Ни какого результата.
5. В местах пайки всех элементов данного каскада с дорожками платы счищал лак и расширял пятно пайки, что бы исключить обрыв дорожек в пятаках пайки.
6. Заменил практически все транзисторы между собой в 1 и 2 канале. Ни чего.
7. Докапался до блока питания и заменил керамические резисторы по 2 Вт в цепи 15В БП на 5 ватные, т.к. они сильно грелись и дорожки имели признаки перегрева. Так же заменил электролитические конденсаторы в этой цепи. Были установлены 85 градусные, я поставил 105 градусные, т.к. они находятся рядом с резисторами, а они очень сильно греются. Но результата опять нет, хотя если учитывать, что проблема только в одном канале, а они питают все 4 канала, то и маловероятно, что они могли быть причиной.

8. Так же разрывал цепь на входе усилителя мощности, что бы исключить возможность влияния предварительных фильтров и предусилителя. НА картинке выше нарисовал крестиками места разрывов. Тоже ни чего.
9. Плату испытывал как установленную в корпус, так и без него. Дабы исключить коротыша на корпус. Результата нет.

Единственный вариант что у меня остался, это нарушение контакта внутри резисторов или конденсаторов. Их я разумеется все не менял. Но всё идет к этому. Однако я пробовал неоднакратно стучать по отдельности по всем элементам и ни каких ударов нет. Удары происходят именно когда стучишь по плате или же трясешь сильно усилитель в сборе.

Хочу отметить, что в целом качество сборки данного усилка у меня не вызвало нареканий. Все элементы очень хорошо установлены и запаяны. Так что прошу воздержаться от возгласов в адрес производителя данного усилителя и того места куда можно его деть.

Понимаю что не видя его в живую трудно будет помочь, но может кто нибудь даст еще хоть какой нибудь совет ибо у меня идеи уже кончились .

Добрый день уважаемые радиолюбители.

Случилась у меня с автомобильным усилителем непонятная ерунда. Ни как не могу найти «корень зла».

работа над ошибками / Тесластроительство / Сообщество разработчиков электроники

Похоже, что каждый первый тесластроитель уже собрал «качер». У каждого второго он взорвался, а каждый четвертый пытается выяснить у меня, почему-же он взорвался. Поэтому, сегодня попробуем провести работу над ошибками в схеме качера.

Классическая схема качера выглядит вот так:

Работает он довольно просто — ток из сети 220в проходит через дроссель L1, выпрямляется диодом D1 и конденсатором С1.

Резисторы R1 и R2 подбирают так, чтобы транзистор оказался на пороге открывания. Когда он открывается, ток начинает течь через катушку L2 (это первичная обмотка), при этом, в резонаторе L3 начинаются колебания. Колебания закрывают транзистор(для этого нужно правильно подобрать фазировку обмоток), а потом открывают его снова и схема «заводится».

Стабилитрон D2 защищает затвор транзистора от высокого напряжения, и, заодно. обеспечивает путь току вторичной обмотки в землю.

Казалось-бы, классная схема! Очень простая и даже работает. Но, у нее есть и несколько недостатков.

Управление

Специально для этой статейки, я собрал классический качер и выяснилось, что ток в резонаторе L3 довольно медленно нарастает. При этом, транзистор находится в линейном регионе (и не открыт и не закрыт), из-за чего выделяет много тепла, и транзистор превращается в печку. Особо жестоко транзистору приходится, когда колебания не начинаются — вся подаваемая мощность выделяется на нем.

Для того, чтобы транзистор не мог оказаться в линейном режиме, нам необходим «настоящий» драйвер. Я использовал готовую микросхему, но я практически уверен, что можно использовать просто комплиментарную пару биполярных транзисторов.

При этом, пришлось добавить трансформаторное питание. Я пытался сделать схему с самопитанием, но ничего хорошего из этого не вышло. Наш качер стал выглядеть вот так:

Тут, резистор R1 обеспечивает запуск, переключая выход транзистора с частотой 50Гц. Такая схема стала греться намного меньше, запускается без какой-либо настройки и работает очень стабильно.

Большой недостаток такой системы старта состоит в том, что если что-то пойдет не так и колебания в обмотке прекратятся, транзистор останется открытым и сгорит как в классическом качере, может помочь дроссель или какая-то более интеллектуальная система старта, но мы пока заморачиваться не будем 🙂

Выбросы

На стоке транзистора присутствуют очень большие выбросы по напряжению. Они появляются из-за того, что когда транзистор выключается первичная обмотка, как любая индуктивность, продолжает поддерживать ток через нее. Току деваться некуда и он заряжает емкость сток-исток до очень большего напряжения.

Но нам повезло — MOSFET транзисторы при превышении максимального напряжения работают как стабилитроны — пробиваются, но, при этом, не повреждаются. Для ограничения тока через транзистор и служит дроссель L1.

У такого решения есть два недостатка —

Транзистор греется на всю не потребленную мощность (то есть, мощность на мощность, пропускаемую дросселем минус мощность стримера), и его вполне можно использовать как кипятильник.
Сами дроссели довольно большие и для приличной мощности их нужно набрать немалую охапку.

Попытаемся исправить ситуацию и добавим рекуперационный снаббер (рекуперационный — значит, что он возвращает лишнюю энергию в шину питания). Схема становится вот такой:

При отключении транзистора, первичная обмотка заряжает конденсатор C4 (ток течет по пути L2-C4-D6), а при включении, C4 разряжается по пути D7->L1->C4->Q1. В итоге, напряжение на стоке Q1 достигает 2х напряжений питания, что уже вполне приемлемо.

Естественно, могут проскакивать мелкие иголки выше напряжения питания, но их можно словить обычным супрессором:

Безопасность

Такой качер — очень опасная штука. Его стример никак не отвязан от сети, считай, соединен с фазой. Люди у нас очень любят лазить в стример руками, и очень легко могут эсктерминироваться. Для развязки можно попробовать использовать Y2 конденсатор, но так-как он работает не в штатном режиме, никто не сможет гарантировать что его не пробьет, поэтому остается только использовать трансформатор тока для съема сигнала обратной связи:

Как вариант, можно запускать качер через развязывающий трансформатор 220/220 как это делал я.

Тесты

Можно многое еще усовершенствовать в этой мелкой схемке, но и этих изменений достаточно, чтобы схемка вполне неплохо запустилась, ничего не грелось и все стабильно работало. Я смакетировал это все в «лучших традициях макетирования» с транзистором IRFP450, катушкой от QCW теслы, какашками и ветками.

Стример сразу получился порядка длинны вторичной обмотки. Естественно, на IRFP450 подавать напрямую 220в нельзя он рассчитан всего на 500в, а при 220в на нем будет 700в, поэтому, пришлось питать его через ЛАТР.

Катушка L1 намотана на каркасе от припоя диаметром 2см, содержит 20 витков провода диаметром 0.5мм, без сердечника.

Выводы

С одной стороны, мы получили неплохие результаты, и, если поставить каике-нибуть транзисторы по-вольтистее, этот качер вполне можно будет включить на прямую в сеть и получать довольно большие стримера.

С другой стороны, схема получилась не намного проще классической схемы с полумостом, но, при этом, имеет проблемы с безопасностью, нагрузки на компоненты тут намного больше, ну и есть еще пара нерешенных моментов — к примеру, выход из строя при КЗ вторичной обмотки. Вообщем, если вы хотите результатов лучше, чем на картинке, или хотите надежную теслу, я бы не стал тратить на качер время.

Отчего греется электроника источников питания.

01:24 am —

Отчего греется электроника источников питания.

Электроника греется из-за экономии на микросхемах и драйверах ключей.
Может ещё из-за экономии на транзисторе + дросселе/трансформаторе и/или конденсаторах.

Я это пишу, что бы объяснить энергосберегающие сказки придумываемые журналистами и продавцами электроники продажи всякой электрической хуйни.

Экономия на микросхемах.
Это самый частый вид экономии в БП низкой мощности.
Микросхемы для импульсных блоков питания имеют избыточные возможности. Они предусматривают всевозможные аварийные режимы и свойства ключевых элементов. Чего в устройствах на одних дискретных компонентах добиться сложно.
Поэтому в источниках питания без спец. микросхем транзисторы, чаще всего, переключаются под действием положительной обратной связи и на оба ключа последовательно включённых ключа в двухпульсных схемах подаются отпирающие и запирающие импульсы одновременно.
Это приводит к нагреву этих ключей из-за сквозных токов, ибо мгновенно закрыться ключи не могут.
Дополнительный нагрев придаёт свойство большинства типов электронных ключей: мгновенно открываться, но закрываться с задержкой — в результате одно плечо уже проводит ток, а другое ещё не перестало.
В ИИП с управляющей микросхемой сквозных токов не может быть: предусматривают паузу между закрытием одного плеча и открытием другого и нет положительной обратной связи с выхода трансформатора:)
Кстати, часто использование микросхем не приводит к сокращению компонентов или изменению веса. Поэтому это бывает сложно определить, если нельзя вскрыть корпус:(
Для сравнения.
Схема типового инвертора обратного хода с микросхемой TOP222 в транзисторном корпусе ТО220 из журнала радио.

Здесь 12 компонентов самого инвертора без входного выпрямителя и вторичных цепей.
Схема китайской зарядки с инвертором обратного хода на транзисторе 13001.

Здесь 15 компонентов самого инвертора без входного выпрямителя и вторичных цепей. Схемы очень похожи: основное отличие в полярности подключения обмотки обратной связи:)

Нагрев из-за отсутствия или плохого драйвера ключей.
Драйвер ключей — это усилитель сигнала управления ключами. Он обеспечивает достаточную мощность сигнала управления.
Его можно было включить в предыдущий пункт, но драйвер ключей, реализуют обоими способами.
Если он отсутствует или плохой, то время переключения растянется, биполярные транзисторы могут не открыться, а сквозь полевые транзисторы может даже пойти сквозной ток — пауза между включениями полевых транзисторов не поможет, будут открываться от отпирающих импульсов на противоположном плече:)
Тем более высоковольтные и мощные электронные ключи имеют плохие входные характеристики по сравнению со слаботочными и низковольтными: у биполярных транзисторов коэфиент передачи тока базы низкий (5-10, когда у низковольтных и слаботочных несколько сотен), а у полевых большая ёмкость затвора (несколько нанофрад, когда у сигнальных десятки и сотни пикофарад) и ещё сопротивление источника сигнала должно быть меньше нескольких десятков Ом для предотвращения сквозных токов (в низковольтных устройствах, сквозных токов из-за эффекта открытия верхнего плеча при открытии нижнего не бывает).

Экономия на транзисторе + дросселе/трансформаторе.
БП можно сделать двухпульсным (с 2 или 4 электронными ключами) или обратноходовым с одним электронным ключом. Если используются двухпульсная схема, то трансформатор не накапливает энергию, а передаёт её во вторичную обмотку, поэтому его габариты сравнительно маленькие, но зато надо два ключа и сложная схема управления.
А можно сделать обратноходовой преобразователь с одним ключом, простой схемой управления и большим трансформатором — трансформатор в этой схеме накапливает энергию в открытом состоянии ключа и отдаёт её во вторичную обмотку при закрытом ключе.
Поэтому трансформатор должен быть способен накопить достаточную энергию для работы нагрузки. Если он будет маленьким, то в его сердечнике будет большие потери из-за насыщения.
Часто экономят на транзисторе и трансформаторе: используют схему с маленьким трансформатором и одним транзистором (обратноходовой преобразователь). Если бы они сэкономили на транзисторе, но поставили большой трансформатор, то бы не грелось, но возможно, даже дороже вышло:) Такой экономией занимаются китайские производители зарядок к мобильным телефонам.
Экономия на конденсаторах.
Если конденсаторы входного фильтра будут иметь маленькую электрическую ёмкость, то через них пойдёт большой пульсирующий ток, который будет их нагревать. Этим занимаются почти все производители энергосберегающих ламп. На их конденсаторах напряжение пульсирует с 310 В до 70 В:)

Почему греется трансформатор: причины, способы устранения проблемы

Автор otransformatore На чтение 6 мин Опубликовано 09.06.2019

Трансформаторы – электрические устройства, которые используются для трансформации энергии в процессе передачи по цепям. В процессе работы они нагреваются, что в принципе некритично, если избыточная температура не превышает той, на которую рассчитаны обмотки. Тем не менее, вопрос – почему и как греется трансформатор – является актуальным, ибо перегрев может свидетельствовать о неисправностях техники. Это может привести к риску пожара или отключения от электроснабжения потребителей.

Основные причины

Перегрев оценивается с точки зрения вероятности, частоты и сложности места обнаружения. Рассмотрим ситуации, которые встречаются чаще.

Короткозамкнутый виток

Механическая неисправность, проявляющаяся в следующих случаях:

Ошибка в обмотке. В распределительных трансформаторах присутствуют две обмотки – первичная и вторичная. Высокое напряжение (и соответственно малый ток) находится на первичной обмотке. Оттуда они путём электромагнитной индукции преобразуются в пониженное напряжение и повышенный ток во вторичной обмотке. В процессе такой трансформации обмотки неоднократно подвергаются диэлектрическим, термическим и механическим нагрузкам. В результате вероятно повреждение обмоток, которое заключается в нарушении целостности или даже в частичном выгорании;
Нарушение изоляции. Чаще встречается в местах изгиба или поворота обмотки на следующий виток. Возникает тогда, когда фактические значения тока и напряжения превышают максимально допустимые значения (этот предел указывается предприятием-изготовителем в сопроводительной документации). В случае разрушения изоляции (например, при ударе молнии) наблюдается пробой обмотки и короткое замыкание. Несмотря на кратковременность такого процесса, перегрев значителен.

Регулярная проверка диэлектрического сопротивления обмоток помогает предотвратить проблему.

Недостаточная нагрузка

При недостаточной нагрузке во вторичной цепи входное напряжение не понижается. Из-за этого возможны диэлектрические утечки, приводящие к перегреву. Причина легко обнаруживается, поскольку недонагруженный трансформатор изменяет звуковой тон работы.

Перегрузка

Материал обмоток – медный провод, характеризующийся незначительными тепловыми потерями. Однако при нерегулярном техническом обслуживании отдельные части обмоток перегреваются. Если устройство периодически работает на повышенных значениях рабочих характеристик, то с течением времени наблюдается износ и ухудшение качества поверхностного слоя изоляции. Обмотки подвергаются тепловому деформированию, что вызывает ослабление или смещение обмоток. Трансформатор теряет в производительности, а температура на поверхности обмоток (при неудовлетворительном состоянии вентиляции) резко поднимается.

Причинами перегрузки могут быть также:

Вибрации агрегата;
Внезапный скачок напряжения;
Постепенно накапливающиеся коррозионные процессы.

Сердечники

Выход из строя сердечников связан с некачественной сборкой, поэтому редко становится причиной отказа. Сердечники ламинируются, чтобы избежать появления вихревых токов, способствующих перегреву. Качество ламинирующего слоя резко ухудшается, если его не контролировать. Перегрев начинается на поверхности, распространяясь вглубь, пока не достигает обмоток. Далее происходит перегрев масла, которое испаряется, и повреждает остальные узлы агрегата.

Вероятна также и механическая поломка сердечника, проявляющаяся при попадании внутрь воды (которая впоследствии интенсивно испаряется) и из-за естественного старения материала детали. Опасность перегрева устраняется заменой трансформаторного масла.

Заземляющие втулки

Конструктивно представляют собой изолирующие устройства, которые предотвращают попадание высокого напряжения на проводник при переходе к заземляющему узлу. Внутри трансформатора используются бумажные изоляторы, которые окружены маслом, обеспечивающим дополнительную изоляцию. Пробой на гильзе втулки происходит со временем, и вызывает перегрев.

Регулирующая автоматика и система охлаждения

Основная часть такой системы – тепловое реле, при помощи которого изменяются уровень и диапазон напряжения. В этом случае включаются/выключаются отдельные части обмоток, и возможный перегрев предотвращается. Первым признаком неисправности теплового реле считается несвоевременность отработки команд на изменение численных значений характеристик вторичной цепи. Немедленной замене подлежит исполнительная пружина реле, материал которой от длительного использования утратил упругость. Поэтому не происходит включения подачи масляного охладительного потока.

Проверке подлежат охлаждающие вентиляторы, масляные насосы и теплообменники с водяным охлаждением.

Как правильно предотвратить причину

Всё решается квалифицированным регламентным обслуживанием, периодичность которого устанавливается производителем. Главные пункты проверки рассматриваются далее.

Ток холостого хода

Перед подключением к нагрузке проверяется температура крышки корпуса. Она не может быть выше 65…70°C. В противном случае осматриваются витки изоляции. Сгоревшая, затемненная или поврежденная изоляция сопровождается характерным запахом горелого. Самая горячая часть трансформатора – катушка при вершине сердечника. Если изоляция повреждена или при холостом ходе наблюдается дым, то устройство необходимо срочно протестировать, после чего принять решение о ремонте или замене агрегата.

Ток холостого хода не должен превышать 2…3 % от общей мощности трансформатора.

При зарядке

Неисправность касается маломощных трансформаторов, например тех, что находятся в зарядных устройствах ноутбуков. Они преобразуют напряжение, поступающее от сети, в то, которое требуется компьютеру. При этом наблюдается перегрев вилки. Если этот перегрев значителен, и сопровождается неприятным запахом, то зарядное устройство заменяют; в противном случае неприятность вызовет последующую замену аккумулятора компьютера.

Снизить нагрев можно, если установить корпус набок или подставить снизу несколько карандашей, чтобы улучшить циркуляцию воздуха. Если зарядное устройство не используется, его отсоединяют от сетевой розетки.

Опыт короткого замыкания

Такая проверка сильно опасна, поэтому перед началом испытания необходимо убедиться, что сетевая нагрузка не превышает значения номинальной мощности. Рекомендуется не проводить опыт при предельной рабочей нагрузке на агрегат, а также на другом трансформаторе подобной модели. Вентиляторы должны работать на максимальных оборотах, а температура окружающей среды не может превышать 25⁰С.

Опыт непригоден, если трансформатор смонтирован в закрытом непроветриваемом помещении. Другие условия:

Соединения ответвлений установлены одинаково;
Трансформатор правильно рассчитан на гармоническую нагрузку;
Высокие токи в нейтрали отсутствуют.

Особенности поведения импульсного трансформатора

Разработчики импульсных трансформаторов стремятся минимизировать падение напряжения, время нарастания и искажения импульса. Это вызвано с увеличением тока намагничивания во время длительности импульса.

Питание в устройстве включается и выключается с помощью переключателя (или переключающего устройства) на рабочей частоте и длительности импульса, которые обеспечивают необходимое количество энергии на входе в блок питания. Следовательно, температура также контролируется. При исправном трансформаторе электрическая изоляция между входом и выходом гарантируется конструкцией устройства.

Чаще перегреваются трансформаторы, используемые в источниках питания с прямым преобразователем, особенно, если мощность превышает 500 кВт. Импульсные трансформаторы сигнального типа имеют дело с низкими уровнями мощности, поэтому их нагрев незначителен.

Проблем с перегревом таких устройств не будет, если контролировать следующие параметры:

Ток намагничивания.
Ток нагрузки.
Падение напряжения.
Напряжение отдачи.
Вторичный ток нагрузки.
Искажение импульса.

В каких случаях трансформатор нагревается больше всего

Суммируя вышеописанное, можно сделать вывод, что, перегрев трансформатора наблюдается в следующих случаях:

Эксплуатация оборудования в нештатном режиме;
Плохая вентиляция и/или охлаждение;
Неудовлетворительное состояние обмоток;
Сбой в работе автоматики;
Неправильное подключение;
Ненадёжное заземление.

Все эти проблемы снимаются квалифицированным регламентным обслуживанием.

7 причин перегрева процессора — andpro.ru

Центральный процессор – мозг компьютера, которому для работы нужны соответствующие условия, и на первом месте – нормальные рабочие температуры. Однако довольно часто процессор перегревается, и причин этому может быть множество.

Чем страшен перегрев процессора?

Перегрев процессора – явление опасное, которое может окончиться несколькими сценариями:

Троттлинг – автоматическое снижение производительности, которое выполняется системой защиты, вшитой на уровне подпрограммы процессора. Если микрочип достигает критических температур, заранее прописанных производителем на уровне прошивки, включается защита и процессор начинает пропускать такты. В результате температура снижается, но и производительность системы падает.
Отключение компьютера – экстренная мера, которая предпринимается системой, если троттлинг не срабатывает и не приводит к снижению температур.
Физическое разрушение микросхемы – самый редкий, но самый опасный сценарий, который влечет за собой полный выход из строя процессора без возможности ремонта и даже термические повреждения сокета материнской платы.

Чтоб не допустить серьезных проблем, следует контролировать рабочие температуры компонентов системы и обращать внимание на стабильность работы.

А для того, чтоб знать, что предпринять в случае отклонения показателей, следует заранее изучить возможные причины перегрева.

Вот самые распространенные:

Нечастая чистка ПК

Самой распространенной причиной чрезмерного нагрева процессора являются пыль и мусор, скопившиеся в радиаторе и забившие вентиляционные отверстия корпуса. В результате перекрываются пути циркуляции воздуха и тепло отводящееся с процессора на радиатор не рассеивается во внутреннем пространстве системного блока.

Выходом становится регулярная чистка компьютера, которая проводится минимум раз в полгода. А если в доме есть пушистые животные, то каждые три месяца и даже чаще. Чистка подразумевает продувку радиаторов сжатым воздухом, сметание пыли с лопастей вентиляторов, удаление всех загрязнений из корпуса.

Высохла термопаста

Это вторая по распространенности причина повышения рабочих температур центрального процессора. Термопаста – это вязкое вещество, используемое для увеличения плотности прилегания подошвы радиатора и процессора. В зависимости от моделей радиаторов, она может быть предварительно нанесена на подошву или продаваться отдельно в шприце или тюбике. Качественная термопаста служит до пяти лет, дешевые варианты могут высохнуть в течение полугода.

Сама по себе термопаста в твердом состоянии имеет большую теплопроводность, а жидкая фракция добавляется только для удобства нанесения и установки кулера. Однако, высыхает паста неравномерно. Из-за неоднородности состава обильно образуются трещины и пустоты. В итоге нарушается контакт процессора и подошвы кулера. Если без видимых причин процессор начал перегреваться, это повод задуматься о состоянии термопасты.

Недостаточное охлаждение

Система охлаждения центрального процессора выбирается в соответствие с его теплопакетом. В спецификации каждого микрочипа указан такой параметр, как TDP, тепловая мощность или просто мощность. В свою очередь у каждого процессорного радиатора также есть показатель TDP ила рассеиваемая мощность. Для организации эффективной системы охлаждения, TDP радиатора должен на 20 – 30 % превышать TDP процессора. В противном случае производительности системы охлаждения будет недостаточно для охлаждения микрочипа в моменты пиковой нагрузки.

Нарушение процедуры установки охлаждения

Чтобы радиатор работал эффективно, теплосъемная пластина должна полностью накрывать процессор и максимально плотно прилегать к нему. Неопытный сборщик может допустить следующие ошибки:

Перекос радиатора.
Недостаточный контакт.
Попадание пыли и мусора.
Забытая защитная пленка закрывающая слой термопасты.

Исправить ошибки поможет разборка системы охлаждения и повторная ее установка.

Недостаток циркуляции воздуха

Отведенное от процессора тепло передается радиатору, с которого благодаря потоку воздуха, нагнетаемому вентилятором, рассеивается во внутреннем пространстве корпуса. Если температура воздуха в корпусе высокая, то эффективность рассеивания падает. Причинами этому могут быть различные факторы. Самые распространенные – это засорение вентиляционных отверстий корпуса, малое количество корпусных вентиляторов или ошибки их монтажа. Причиной перегрева может стать и слишком плотная комплектация.

Также роль играет расположение системного блока. Не ставьте его возле отопительных приборов, на прямых солнечных лучах и не заслоняйте вентиляционные решетки на боковых панелях мебелью. Между корпусом и окружающими предметами должно быть расстояние не менее 15 см.

Ошибки в настройках системы

Работу системы охлаждения можно корректировать соответствующими настройками операционной системы или подпрограммы BIOS. Некоторые пользователи считают стандартные настройки частоты вращения кулеров чрезмерными и вручную выставляют лимиты с целью экономии или снижения уровня шума. И как результат получают недостаток охлаждения и перегрев системы. Поэтому, либо заранее подробно изучите параметры ручной настройки и постоянно контролируйте температуры в процессе работы, либо отдайте эту функцию под управление умной системы.

Необдуманный разгон

Повышение частот процессора с разблокированным множителем приводит к увеличению его энергопотребления, и как следствие – повышению теплоотдачи. Поэтому если после разгона процессор нагревается до критических температур и теряет стабильность, лучше сбросьте частоты до базовых и перед повторным разгоном обязательно удостоверьтесь в достаточности охлаждения.

Какие бы ни были причины перегрева процессора, продолжать эксплуатацию нестабильной системы не стоит. Это может привести как к повреждению самого процессора, так и причинению вреда другим комплектующим. Лучше выключить устройство и попытаться найти причину. А если опыта мало, обратитесь за помощью к профессионалам.

Ознакомьтесь с видео советами по эффективному охлаждению процессоров AMD Ryzen, установленных в настольных ПК.

Нелинейный самонагрев в органических транзисторах, достигающих высокой плотности мощности

Установка транзисторов

Для нашего исследования мы используем OPBT, как показано на рис. 1 (а). Устройство состоит из простой многослойной архитектуры, в которой используются три электрода, разделенных двумя внутренними слоями C ₆₀. Вертикальный ток между двумя внешними электродами, эмиттером и коллектором, можно регулировать с помощью проницаемого базового электрода, который обеспечивает вертикальный перенос заряда через отверстия наноразмеров ²⁹, [143 et sqq.]. Из-за воздействия воздуха в течение 15 минут после обработки средний алюминиевый электрод толщиной 15 нм создает естественный поверхностный оксид, который является изолирующим и поддерживает прохождение носителя заряда через микроотверстия, образованные во время последующей термообработки ³⁰. Детали рабочего механизма, включая эту передачу носителя заряда через базу, были смоделированы и исследованы ³¹. Наилучшие характеристики достигаются за счет использования контактного легирования на верхнем эмиттерном электроде, что сильно снижает контактное сопротивление, так что включенное состояние этих устройств в основном ограничивается переносом заряда через внутренние слои ^8,30.Мы используем комбинацию хрома и алюминия для внешних электродов, что дает низкое удельное сопротивление и предотвращает окисление алюминия там. Дальнейших улучшений можно добиться, вставив изолирующие слои из термически испаренного SiO, чтобы уменьшить активную площадь этих устройств ³². Согласно этим оптимизациям, OPBT достигают плотности тока 1 кА / см ^-2 в импульсном режиме, что соответствует значительному рассеянию мощности около 3,5 Вт на площади 200 мкм × 200 мкм.Чтобы четко проработать эффекты саморазогрева в ОПБТ, мы сконцентрируемся на режиме насыщения выходных характеристик. Обратите внимание, что в этом режиме мы обычно наблюдаем дополнительный линейный вклад в поведение напряжения и тока, поскольку базовый электрод не полностью экранирует потенциал эмиттера и коллектора (см. Вставку на рис. 2). Собственная толщина дна увеличена со 100 нм до 400 нм, см. ³². В соответствии со стабильностью поля 1 МВ / см диода база-коллектор, стабильность напряжения около 40 В может быть достигнута ³², а более высокие входные мощности достигаются за счет применения более высоких напряжений, сохраняя уровень тока как можно более низким.Кроме того, адаптированная конструкция увеличивает сопротивление транзистора в открытом состоянии и, таким образом, снижает влияние остаточного внешнего последовательного сопротивления электродов. Тем не менее, OPBT легко достигает режима самонагрева при напряжении около 10 В, как обсуждается ниже.

Рисунок 1

( a ) Схема устройства в разрезе и электрическая схема в конфигурации с общим эмиттером. Материалы: алюминий (Al), хром (Cr), n-легированный C ₆₀ (nC ₆₀), собственный (нелегированный) C ₆₀ (iC ₆₀), самородный оксид алюминия (AlO _X ).Стрелки указывают поток электронов. Дополнительные изолирующие слои (SiO) вставляются для определения и уменьшения активной области. (b) Тепловизионное изображение во время измерения S-NDR подтверждает повышение температуры в активной области A _act OPBT.

Рисунок 2

Выходная характеристика OPBT, показывающая поведение S-NDR. При низких напряжениях база-эмиттер используется развертка напряжения (синие линии). Для стабилизации NDR при напряжениях база-эмиттер, начиная с В _BE = 0.5 В используется измерение с контролем тока (синие кружки). Все кривые измерены с прямой и обратной разверткой, что демонстрирует повторяемость эффекта самонагрева. Модель (красные линии), предполагающая аррениусовскую температурную активацию проводимости, приводит к разумному согласию с экспериментальными данными. Черная точка в квадрате указывает, где делается тепловизионное изображение, ср. Рис. 1 (б). Вставка: OPBT показывает неидеальное поведение насыщения. Его можно описать линейной кривой с дополнительным смещением.

На рисунке 1 (b) показано тепловое изображение OPBT, работающего при токе I _C = 1,4 мА и напряжении В _CE = 8,06 В при В _BE = 0,55 В. В горизонтальном направлении эмиттерный электрод и в вертикальном направлении канавка с отсутствующим изоляционным материалом, обе шириной 200 мкм, определяют конечную активную область A _act. Базовый электрод, выходящий сверху, и коллекторный электрод, выходящий снизу, имеют ширину 600 мкм, чтобы гарантировать их присутствие в желаемой активной области.Мы не можем выполнить точную калибровку температуры, так как каждый слой нашей структуры имеет разную излучательную способность теплового излучения, что также является причиной возникновения исследуемых краевых эффектов ³³. Тем не менее, тепловое сопротивление можно оценить как находящееся в диапазоне 1000 кВт ^-1 в соответствии с другими измерениями аналогичной геометрии устройства и того же материала подложки ^28,33.

Экспериментальное подтверждение S-NDR

Эффект самонагрева можно увидеть на рис.2, где показаны выходные характеристики OPBT для различных напряжений база-эмиттер. Здесь используются два подхода к измерению. Начиная с низкого значения В _BE от -0,5 В до 0,45 В, выполняется развертка с управлением напряжением В _CE. В этом диапазоне достигнутые плотности мощности слишком малы для достижения значительного самонагрева, но первое влияние можно наблюдать для В _BE 0,45 В, см. вставка на рис. 2. Более выраженный саморазогрев происходит, когда напряжение база-эмиттер равно 0.Подается напряжение 5 В, 0,55 В или 0,6 В. Например, мы выделяем точку (черный квадрат), в которой делается тепловое изображение на рис. 1 (b), и можем подтвердить, что при таком рассеянии мощности самонагрев становится значительным. Теперь используется измерение с контролем тока, которое необходимо для стабилизации кривых вольт-амперной характеристики, когда устройство переходит в режим S-NDR. В противном случае начнется тепловой разгон, который в конечном итоге приведет к разрушению устройства. Используя этот метод, мы можем доказать наличие S-NDR в органических транзисторах, поскольку существует оборот напряжения, который происходит при мощности I _C × В _CE ≈ 25 мВт, поэтому при различное напряжение для каждого тока.Сам эффект повторяется, поскольку мы можем воспроизвести кривую вольт-амперной характеристики в прямом и обратном направлении развертки, а в дальнейшем мы можем изменить поведение, применяя различные напряжения база-эмиттер. Мы обнаружили, что точка переключения смещается в сторону более низких токов, но более высоких напряжений коллектор-эмиттер для более низкого напряжения база-эмиттер, что является еще одним доказательством того, что изменение напряжения зависит от рассеиваемой мощности.

Моделирование

Чтобы количественно описать тепловую обратную связь, необходимо построить модель, учитывающую температурную зависимость электропроводности.{м}}) $$

(1)

, где м варьируется от аналитического решения 2 (гауссовская DOS) до 1 ^27,34. При высокой концентрации носителей заряда ( m = 1) подвижность имеет температурную зависимость типа Аррениуса, которая часто используется для описания экспериментальных данных, а также может использоваться для локального приближения, когда m = 2. смоделируйте проводимость, активируемую температурой σ ( T ) = σ ₀ F ( T ), мы используем фактор активации температуры, подобный Аррениусу

$$ F (T) = \ exp [- \ frac {{E} _ {{\ rm {act}}}} {{k} _ {B} T} (\ frac {{\ rm {1}}} {T} — \ frac {{\ rm { 1}}} {{T} _ {a}})] $$

(2)

с m = 1, T _a — температура окружающей среды, а E _act — эффективная энергия активации, описывающая поведение устройства в целом.Такой подход используется в исх. ²⁸ для успешного описания электротермической обратной связи в простом двухполюсном устройстве. Введенный коэффициент F ( T ) в уравнении. 2 может быть любой монотонно возрастающей функцией. Однако закон, подобный закону Аррениуса, включает преимущество, заключающееся в получении энергии активации в качестве подгоночного параметра, который можно использовать для сравнения с другими системами и устройствами.

Транзистор, однако, показывает вольт-амперное поведение в зависимости от условий смещения, а именно от линейного режима и режима насыщения.Подобно другим транзисторам, OPBT также показывают эти две отдельные области на вольт-амперной кривой (см. Вставку на рис. 2). В линейном режиме проводимость настолько высока, что транзистор легко ограничивается ограниченными объемным зарядом токами в собственных слоях C ₆₀ ^8,31. В режиме насыщения эффекты короткого канала препятствуют достижению идеального насыщения, которое можно описать линейной зависимостью тока от напряжения со смещением тока (см. Вставку на рис. 2).

Чтобы смоделировать вольт-амперную характеристику органического транзистора в этом неидеальном режиме насыщения, мы расширили модель степенного закона в ссылке.{a} {F} _ {1} (T)} + \ mathop {\ underbrace {{I} _ {{\ rm {o}} {\ rm {f}} {\ rm {f}}} {F } _ {2} (T)}} \ limits _ {{\ rm {o}} {\ rm {f}} {\ rm {f}} {\ rm {s}} {\ rm {e}} {\ rm {t}}}} \ limits _ {{\ rm {p}} {\ rm {o}} {\ rm {w}} {\ rm {e}} {\ rm {r}} \, {\ rm {l}} {\ rm {a}} {\ rm {w}}} $$

(3)

, где каждый член имеет собственный температурный коэффициент активации F ₁ ( T ) и F ₂ ( T ). В формуле. 3 мы вводим три параметра, описывающие изотермическую вольтамперную кривую при температуре окружающей среды: показатель степени α , опорную точку кривой с током I _ref и напряжением V _ref.

Чтобы включить электротермическую обратную связь, рассеиваемая мощность должна равняться теплоте Q ₁ = ( T — T _a) / Θ _th, которое можно отвести на определенное глобальное тепловое сопротивление Θ _th. В нашей однородной модели повышение температуры представляет собой своего рода среднюю температуру устройства. Этот подход можно использовать, потому что ширина активной области мала, особенно по сравнению с толщиной подложки, которая ослабляет температурные градиенты внутри устройства за счет бокового теплового потока.{\ alpha} (T- {T} _ {a})} {{I} _ {{\ rm {ref}}} {\ Theta} _ {th} {F} _ {{\ rm {1}} } (T)} = {\ rm {0}} $$

(4)

с полиномиальной структурой V ^{α +1} + aV + b = 0, где a и b — константы.

Чтобы получить аналитическое решение, мы упростим приведенное выше уравнение следующим образом: показатель степени α установлен на 1, так как режим неидеального насыщения может быть описан линейным законом с дифференциальным выходным сопротивлением R _выход = В _ссылка/ I _ссылка.Кроме того, мы предполагаем, что часть степенного закона и смещение постоянного тока имеют одинаковый температурный коэффициент активации F ₁ ( T ) = F ₂ ( T ) = F ( T ). {{\ rm {2}}} + \ frac {{R} _ {{\ rm {out}}} (T- {T} _ {a})} {{\ Theta } _ {{\ rm {th}}} F (T)}} $$

(5)

, которые концептуально визуализированы на рис.3. Решение 1 находится в первом квадранте, а решение 2 — в третьем. Оба решения связаны с положительным увеличением разницы температур T — T _a. Математически возможные решения во втором и четвертом квадранте опускаются, так как они связаны с отрицательным рассеянием мощности и фиктивным охлаждением устройства.

Рисунок 3

Визуализация аналитических решений уравнения. 5. Два решения 1 (+, сплошная) и 2 (-, пунктирная) красной кривой ( I _выкл.> 0) имеют точечную симметрию с двумя решениями синей кривой ( I _выкл. <0).Две кривые в первом квадранте представляют собой либо самонагрев транзистора в режиме неидеального насыщения выходной характеристики (красный), либо самонагрев выпрямительного диода в прямом направлении (синий). В точках, где самонагрев Джоуля не происходит ( T = T _a, I = 0 A или V = 0 V), решения совпадают с изотермической зависимостью тока от напряжения.

Для красной кривой ( I _off> 0) первое решение — это решение, которое можно использовать для описания самонагрева транзистора в неидеальном режиме насыщения.Однако второе решение — это независимое решение, которое можно дополнительно визуализировать, выполнив преобразование точечной симметрии ( I → — I , V → — V ), связанное с синими линиями на рис. 3. Эти преобразованные кривые также могут быть получены, если уравнение. 5 используется с отрицательным током смещения ( I _off <0). Таким образом, решение 1 красной кривой принадлежит решению 2 синей кривой и наоборот. Теперь синяя пунктирная изотермическая кривая выходит из оси x в первом квадранте, и это решение соответствует электронному устройству, которое имеет линейное увеличение тока-напряжения после определенного напряжения включения.Например, это подходит для описания выпрямительного диода в прямом направлении ³⁵.

Для полноты картины обсуждается случай идеального насыщения с R _из → ∞. В отличие от уравнения. 5, степенной закон в уравнении. 3 здесь исключен, и только постоянное смещение приводит к решению

$$ V = \ frac {T- {T} _ {a}} {{\ Theta} _ {{\ rm {th}}} {I} _ {{\ rm {off}}} F (T)}. $$

(6)

Процедура подгонки

На следующем этапе мы подбираем данные на рис.2 с использованием уравнения. 5. Для предварительно определенных значений температуры T ≥ T _a, температурные коэффициенты активации электропроводности F ( T ) на основе уравнения. 2 и рассчитываются напряжения В ₁ ( Т ). Уравнение 3 дает токи I ₁ ( T ). Затем пары напряжение-ток для каждой температуры T используются для построения самосогласованной кривой вольт-амперной характеристики при самонагреве.Наконец, можно включить последовательное сопротивление R _ser для корректировки напряжения V ( T ) путем добавления I ₁ × R _ser.

Представлен аналитический подход, ср. Уравнение 5, теперь служит для соответствия экспериментально обнаруженному S-образному поведению NDR на рис. 2 (a) при В, _BE = 0,5 В, 0,55 В и 0,6 В. В таблице 1 суммированы все параметры соответствия. Для В _CE> 5 В для всех измеренных кривых можно увидеть неидеальное насыщение, и мы концентрируемся на согласовании этого диапазона с нашей моделью.Тепловое сопротивление Θ _th постоянно устанавливается равным 1090 кВт ⁻¹ для всех напряжений база-эмиттер, чтобы увидеть нелинейные эффекты самонагрева именно в том диапазоне, в котором они также могут быть обнаружены в эксперименте. . Выбранное значение находится в непосредственной близости от значений, полученных для устройств аналогичной геометрии на стеклянных подложках ^28,33. Ток смещения I _off, связанный с текущим уровнем неидеального режима насыщения, немного увеличивается на V _BE от 0.От 4 мА до 0,47 мА. Выходное сопротивление R _из, описывающее наклон изотермического, неидеального режима насыщения, находится в диапазоне примерно 10 кОм и регулируется в соответствии с кривизной измеренной кривой. Мы используем последовательное сопротивление, приписываемое расположению электродов 5 Ом, которое аналогично обычным значениям для этой конфигурации электродов и в основном влияет на вторую верхнюю точку поворота (см. Ссылки ^28,33). Самый важный параметр функции E _act, имеющий отношение к достижению режима отрицательного дифференциального сопротивления, не устанавливается, но берется непосредственно из независимых изотермических измерений (см.Рис.4). Таким образом, основными подгоночными параметрами являются смещение тока I _off и выходное сопротивление R _out, оба описывают изотермическое соотношение тока и напряжения при T _a и тепловое сопротивление Θ _{. чт}.

Таблица 1 Список параметров, найденных для моделирования режима неидеального насыщения выходных характеристик на рис. 2. Рисунок 4

Измерение энергии активации E _act. (a) Температурно-зависимая передаточная кривая для рабочего напряжения В _CE 5,0 В. (b) Извлечение энергии активации из ( a ) при напряжениях база-эмиттер, как показано на рис.

Энергии активации проводимости

Энергии активации OPBT измеряются в криостате путем снятия кривых перехода при В _CE = 5 В, диапазоне, в котором эффекты самонагрева менее выражены, ср.Рис. 2, так что мы предполагаем, что каждая кривая изотермическая. Данные представлены на рис. 4 (а) для температур от 243 K до 293 K с шагом 10 K.

Избегают более высоких температур, чтобы ограничить максимально достижимую рассеиваемую мощность. Все кривые имеют соотношение между включенным и выключенным состояниями в диапазоне от 5 до 6 порядков и смещаются вверх с температурой, демонстрируя, что электрическая проводимость этих устройств действительно может быть увеличена за счет самонагрева Джоуля. Однако мы обнаружили, что базовый ток не изменяется с температурой вообще, что мы приписываем тому факту, что ток утечки эмиттер-база в основном ограничивается туннельными процессами через тонкий самородный AlO _X базового электрода.Как следствие, коэффициент усиления по току OPBT постоянно увеличивается с температурой примерно на 4-5 порядков и, таким образом, становится сопоставимым с тем, что достигается для боковых полевых транзисторов, где используются более четко определенные диэлектрики затвора ³⁶.

Для напряжений база-эмиттер В _BE, используемых для моделирования данных на рис. 2, энергия активации определена на рис. 4 (b). Измеренные данные подчиняются закону Аррениуса в соответствии с j ~ exp [- E _act/ k _B T ], и энергия активации OPBT в диапазоне от 300 до 330 мэВ изменяется. немного с приложенным V _BE.Таким образом, показано, что S-NDR в нашем измерении можно объяснить исключительно законом Аррениуса, аналогичным термической активации электрической проводимости OPBT.

Найденные значения энергии активации OPBT находятся в том же диапазоне, что и для поперечных конструкций с аналогичными настройками образцов ²⁸. Кроме того, в соответствии с дрейфово-диффузионным моделированием OPBT ³¹ и собственных слоев ³⁷, мы получаем ярко выраженную зависимость толщины от параметра энергии активации.

Сравнение с численным решением

До сих пор аналитическое решение использовалось для моделирования поведения S-NDR на основе положительной энергии активации. Однако наше решение можно применить и в обратном случае. Для отрицательной энергии активации электропроводности ток уменьшается с температурой, и такие характеристики часто встречаются в неорганической электронике, где подвижность носителей заряда уменьшается с температурой ³⁵. Как следствие, обнаружено поведение N-NDR, которое имеет недостаток, заключающийся в том, что производительность снижается при самонагреве, но также имеет то преимущество, что в то же время автоматически подавляется тепловой разгон.{2}} {2} \ cdot (1+ \ lambda {V} _ {DS}) $$

(8)

, где µ ₀ — постоянная подвижность, а F ( T ) — температурный фактор активации (см. Уравнение 2). Коэффициент (1 + λV _DS) взят из модели Шичмана-Ходжеса для учета неидеального поведения ³⁸, приводящего к конечному выходному сопротивлению в неидеальном режиме насыщения.

На рис. 5 можно увидеть три сценария: S-NDR (+375 мэВ), эффективная изотермическая кривая (0 мэВ) и N-NDR (-375 мэВ).

Рисунок 5

Сравнение аналитического решения с результатами моделирования. Точки данных модели транзистора идентичны модели для того же набора параметров. Воспроизводятся оба случая: S-NDR при положительных энергиях активации и N-NDR при отрицательных энергиях активации.

Мы используем произвольные параметры и на основе параметров моделирования, ток смещения устанавливается равным 14 мкА, а выходное сопротивление равно 7,5 МОм. Тепловое сопротивление установлено на 40000 КВт ⁻¹.Аналитическое решение идентично моделированию в режиме неидеального насыщения, если используются именно указанные выше параметры. Воспроизводятся как S-NDR, так и N-NDR. Таким образом, наше аналитическое решение также можно использовать для расчета уменьшения тока, например как показано в MoS ₂ транзисторах ²³, чтобы проверить, можно ли объяснить поведение исключительно температурно-зависимой проводимостью. Уникальное преимущество аналитического решения, конечно, заключается в том, что оно позволяет получить прямой доступ к характеристике проблемы.Например, это можно увидеть по формуле. 5 видно, что сила нелинейной электротермической обратной связи зависит исключительно от температурного коэффициента активации и, следовательно, от E _act/ k _B T _a. Если предположить, что E _act является постоянным, электротермическая обратная связь становится более выраженной при низких температурах окружающей среды T _a, что приводит к более резким перепадам напряжения и тепловому разгону, который начинается уже при более низких повышениях индуцированных самонагревом температур.

Обсуждение

Весьма вероятно, что термическое переключение и отрицательное дифференциальное сопротивление из-за самонагрева также скоро будут продемонстрированы и подтверждены для современных органических тонкопленочных транзисторов при комнатной температуре. Постоянное улучшение мобильности и уменьшение размеров органических тонкопленочных транзисторов приведет к повышению важности управления теплом для органических транзисторов. При очень низких температурах окружающей среды (<50 К), Никифоров и др. . уже наблюдал показания на тепловое переключение в органических транзисторах ²⁶.Эти результаты могут быть хорошо объяснены нашей моделью, поскольку электротермическая обратная связь усиливается при низких температурах. Кроме того, наша работа выявляет чисто термические нелинейные эффекты саморазогрева при комнатной температуре. Интересно, что Мэтт и др. . обнаружены эффекты переключения в полевых транзисторах при высоких напряжениях и токах (100 В, 1 мА) ³⁹. В настоящее время происхождение однозначно не выяснено, но, основываясь на наших выводах, весьма вероятно тепловое переключение как причина.

Плотность мощности (> 100 Вт / см ^-2) также должна быть достигнута с помощью боковых полевых транзисторов, а повышение температуры из-за самонагрева уже обсуждается в литературе ^24,25,26. Важность становится еще более очевидной, учитывая, что наши транзисторы построены на стеклянных подложках, и для того, чтобы увидеть аналогичные эффекты на гибкой подложке, которая имеет более низкую теплопроводность, потребуется даже меньшая плотность мощности.

В целом, электротермическая обратная связь очень ярко выражена в органических материалах из-за высоких энергий активации электропроводности.Здесь мы хотели бы отметить, что это также шанс для органических полупроводниковых устройств. Даже небольшие изменения температуры могут значительно изменить подвижность носителей заряда, а также проводимость этих материалов, что приведет к увеличению производительности во время самонагрева Джоуля. Таким образом, работа на контролируемом уровне самонагрева также может быть вариантом реализации электронных устройств с гораздо более высокой скоростью переключения. Это особенно интересно для высокочастотных приложений, где обрабатываемые сигналы намного быстрее, чем тепловая система.

8.6: Радиаторы — Разработка LibreTexts

Проблема с силовыми транзисторами всегда заключается в нагреве. Как отмечено в Примере 8.5.1, поскольку транзистор нагревается из-за внутреннего рассеивания мощности, его способность рассеивать тепло ухудшается. Уловка состоит в том, чтобы эффективно отвести тепло от транзистора в другое место. Обычно это достигается за счет использования радиатора.

Радиатор — это металлическое устройство, прикрепленное к силовому транзистору. Как правило, они сделаны из алюминия и имеют множество ребер.Увеличивая площадь поверхности, можно более эффективно отводить тепло от транзистора, чем от одного транзистора.

Радиаторы предназначены для крепления корпусов устройств определенных типов. Наиболее распространенные стили корпуса включают TO-3 «can» вместе с различными стилями «power tab», такими как TO-220 и TO-202. Специальное монтажное оборудование и изоляционные прокладки также необходимы для обеспечения электрической изоляции между транзистором и радиатором, поскольку мы не хотим, чтобы радиатор находился под напряжением.Обычно это лист слюды, а также пластиковые шайбы и втулки для крепежных винтов (для небольших радиаторов иногда используются нейлоновые крепежные винты).

Некоторые типичные радиаторы показаны ниже. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показан график тепловых характеристик и теплоотвода для использования с одним устройством в корпусе TO-3.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Радиатор для ТО-3. Перепечатано с разрешения Aavid Thermalloy, Inc.

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показан радиатор, предназначенный для пары транзисторов в корпусах TO-220.На этом фото между транзисторами и радиатором видны белые изолирующие прокладки.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Радиатор для двойного TO-220. Перепечатано с разрешения Aavid Thermalloy, Inc.

8.6.1: Термостойкость

Чтобы указать конкретный радиатор для данного приложения, необходимо более техническое объяснение. Что мы собираемся сделать, так это создать эквивалент тепловой цепи. В этой модели используется понятие термического сопротивления. Термическое сопротивление означает, насколько легко передать тепловую энергию от одной механической части к другой.Символ теплового сопротивления — \ (\ theta \), а единицы измерения — градусы Цельсия на ватт. В этой модели температура аналогична напряжению, а рассеиваемая тепловая мощность аналогична току. Полезное уравнение:

\ [P_D = \ frac {\ Delta T} {\ theta_ {total}} \ label {8.9} \]

Где \ (P_D \) — мощность, рассеиваемая полупроводниковым прибором, в ваттах, \ (\ Delta T \) — разность температур, а \ (\ theta_ {total} \) — сумма тепловых сопротивлений. По сути, это тепловая версия закона Ома.

Чтобы построить нашу модель, давайте более подробно рассмотрим комбинацию питания, устройства и радиатора. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Нижний индекс \ (j \) обозначает переход, \ (c \) обозначает корпус (транзистора), \ (s \) обозначает теплоотвод, а a обозначает окружающий воздух. \ (T_j \) — это температура полупроводникового перехода, которая создается произведением тока и напряжения транзистора. Этот источник тепла нагревает корпус устройства до \ (T_c \). Тепловое сопротивление между двумя объектами равно \ (\ theta_ {jc} \).Корпус, в свою очередь, нагревает радиатор через межсоединение. Это тепловое сопротивление равно \ (\ theta_ {cs} \), а результирующая температура равна \ (T_s \). Наконец, радиатор передает тепловую энергию в окружающий воздух, который находится в точке \ (T_a \). Тепловое сопротивление радиатора воздуху составляет \ (\ theta_ {sa} \). Эквивалентная тепловая модель показана на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). Хотя этот «тепловой контур» не полностью соответствует нормальному анализу схемы, он все же иллюстрирует основные моменты.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): устройство и радиатор.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Эквивалентная тепловая модель рисунка \ (\ PageIndex {3} \).

В этой модели земля представляет собой температуру абсолютного нуля. Схема находится при температуре окружающей среды \ (T_a \), поэтому источник напряжения \ (T_a \) подключен к земле и радиатору. Три тепловых сопротивления включены последовательно и управляются источником тока, который задается текущей мощностью рассеивания устройства.Обратите внимание, что если рассеиваемая мощность высока, результирующие «падения напряжения» на тепловых сопротивлениях будут высокими. Напряжение аналогично температуре в этой модели, поэтому это указывает на создание высокой температуры. Поскольку существует максимальный предел для \ (T_j \), более высокая рассеиваемая мощность требует меньшего теплового сопротивления. Поскольку \ (\ theta_ {jc} \) устанавливается производителем устройства, мы не можем контролировать этот элемент. Однако \ (\ theta_ {cs} \) является функцией стиля корпуса и используемого изоляционного материала, поэтому у нас есть некоторый контроль (но не очень большой) над этим.С другой стороны, как человек, определяющий радиатор, мы в значительной степени контролируем \ (\ theta_ {sa} \). Значения для \ (\ theta_ {sa} \) указаны производителями радиаторов. Полезный вариант уравнения \ ref {8.9} —

\ [P_D = \ frac {T_j − T_a} {\ theta_ {jc} + \ theta_ {cs} + \ theta_ {sa}} \ label {8.10} \]

Обычно значения рассеиваемой мощности, температуры перехода и окружающей среды \ (\ theta_ {jc} \) и \ (\ theta_ {cs} \) известны. Идея состоит в том, чтобы определить подходящий радиатор. И \ (T_j \), и \ (\ theta_ {jc} \) предоставляются производителем полупроводникового устройства.Температура окружающей среды \ (T_a \) может быть определена экспериментально. Из-за локального потепления она обычно выше, чем фактическая «комнатная температура». Стандартные графики, такие как те, что показаны на рисунке \ (\ PageIndex {5} \), могут использоваться для определения \ (\ theta_ {cs} \). Обратите внимание на обычно более низкие значения \ (\ theta_ {cs} \) для случая TO-3 по сравнению с TO-220. Это одна из причин, почему корпуса TO-3 используются для устройств большей мощности. Этот случай также облегчает производителю сокращение \ (\ theta_ {jc} \).{\ circ} / W \ nonumber \]

Если мы надеемся использовать тот же радиатор, нам придется добавить принудительное воздушное охлаждение со скоростью не менее 700 футов в минуту. Другой вариант — найти более термически эффективный (и, вероятно, намного больший) радиатор, если мы надеемся использовать только естественную конвекцию.

СПОСОБЫ КОНСТРУКЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

В большинстве любительских полупроводниковых проектов используются относительно маломощные транзисторы. Поскольку эти транзисторы снабжены проволочными выводами, Самый простой способ подключить их к схеме — просто припаять их выводы прямо в цепь.При этом есть несколько меры предосторожности, которые следует соблюдать. Во-первых, выводы к транзистору следует хранить как можно дольше, чтобы свести к минимуму проводимое тепло в транзистор, когда он вставляется на место. Ни при каких условиях если провода обрезаны короче, чем% дюйма от корпуса транзистора.

РИС. 1. Использование плоскогубцев в качестве радиатора.

РИС. 2. Прикрепляемый провод радиатора.

РАБОТА С ТРАНЗИСТОРАМИ

При впаивании транзистора в схему неплохо схватить вывод, припаиваемый с помощью пары плоскогубцев с острым концом, как показано на фиг.1. Плоскогубцы действуют как теплоотвод, отводя тепло от транзистора.

РИС. 2 показан прикрепляемый радиатор, который можно использовать вместо пары плоскогубцев. Напоминающий зажим из кожи аллигатора с плоскими губками, радиатор прикрепляется к паяемому выводу, оставляя руки свободными для Работа.

При обращении с полупроводниковыми приборами имейте в виду, что пока они механически достаточно прочны, их можно легко повредить, если они упавший.

Полупроводниковые выводы не следует изгибать без необходимости, так как они может оборваться. Точно так же при изгибе полупроводникового вывода не делайте изгиб ближе, чем на ¼ дюйма от точки, где провода войти в тело полупроводника. В противном случае пломба, где ведут проникает в полупроводник, может быть поврежден, что приведет к преждевременному выходу из строя полупроводник.

Если необходимо проверить работоспособность ряда различных типов транзисторов, настоятельно рекомендуется использование транзисторных розеток; таким образом, резистор провода не будут подвергаться постоянному нагреву и сгибанию во время пайка операция.

(A) Головка закреплена пружинной гайкой.

(B) Гнездо удерживается двумя маленькими винтами.

РИС. 3. Способы монтажа малой транзисторной розетки.

РИС. 3 показано, как два наиболее распространенных разъема для небольших транзисторов установлены. Тип розетки, показанный на фиг. 3A устанавливается, пропуская гнездо через отверстие и закрепите его пружинной гайкой.

Розетка, показанная на РИС. 3B устанавливается аналогичным образом, при этом за исключением того, что он удерживается на месте двумя маленькими винтами.

КРЕПЛЕНИЕ СИЛОВОГО ТРАНЗИСТОРА

Обычно в гнезда вставляют силовые транзисторы, так как они, как правило, слишком тяжелые, чтобы их можно было надежно поддерживать с помощью проводов, и обычно необходимо прижать корпус силового транзистора к металлическая поверхность, которая будет служить радиатором.

РИС. 4 показан обычный способ установки силового транзистора. Обратите внимание использование изолирующей шайбы из слюды, помещенной между корпусом транзистора и радиатор.

Это необходимо, поскольку коллектор транзистора находится внутри соединенный с корпусом транзистора, и, таким образом, корпус транзистора должен быть изолирован от радиатора (который обычно находится под потенциалом земли) чтобы избежать короткого замыкания между коллектором транзистора и теплом раковина.

Рис. 4. Способ монтажа силового транзистора.

В случаях, когда коллектор транзистора имеет тот же потенциал, что и теплоотвод, изолирующую шайбу, конечно, можно не устанавливать.

Радиаторы

Когда транзистор имеет мощность рассеяния на коллекторе более 500 мВт, обычно требуется радиатор. Силовые транзисторы устроены так, что их можно легко прикрепить к металлической пластине или шасси оборудования в которых они используются. Эта относительно большая металлическая поверхность затем служит как радиатор.

РИС. 5. Транзисторные радиаторы.

РИС. 5 показаны два типа радиаторов, которые имеются в продаже.Обратите внимание на ребра, которые эффективно излучают тепло, поглощаемое транзистором. Эти радиаторы можно приобрести с уже просверленными отверстиями для принятие более распространенных типов силовых транзисторов.

При установке силового транзистора на радиатор рекомендуется нанесите тонкий слой силиконовой смазки на область транзистора где он касается радиатора.

Эта смазка, которую можно приобрести специально для этой цели, помогает в передаче тепла от транзистора к радиатору.

РИС. 6. Небольшой радиатор транзистора. Крепление к металлической поверхности, металлу Полоса вокруг корпуса транзистора

РИС. 6 показан способ обеспечения радиатора для маломощных (250-500 милливатт) транзисторы. Алюминиевая полоса создана, чтобы соответствовать корпус транзистора.

Затем язычок привинчивается к металлическому шасси или другому радиатору. С коллекторы большинства этих небольших транзисторов изолированы от В этом случае изоляция между корпусом транзистора и лентой не требуется.

См. Также: Основы электричества и электроники. с проектами

Качественный радиатор силового транзистора для электронных проектов Бесплатный образец сейчас

О продуктах и поставщиках:

Alibaba.com предлагает большой выбор. Радиатор силового транзистора на выбор для удовлетворения ваших конкретных потребностей. Радиатор силового транзистора являются жизненно важными частями практически любого типа электронных компонентов. Их можно использовать для создания материнских плат, калькуляторов, радиоприемников, телевизоров и многого другого.Выбрав правильный. радиатор силового транзистора , вы можете быть уверены, что продукт, который вы создаете, будет высокого качества и работать очень хорошо. Ключевые факторы выбора продуктов включают предполагаемое применение, материал и тип, среди других факторов.

Радиатор силового транзистора изготовлен из полупроводниковых материалов и обычно имеет не менее трех выводов, которые можно использовать для подключения их к внешней цепи. Эти устройства работают как усилители или переключатели в большинстве электрических цепей.. Радиатор силового транзистора включает два типа областей, которые возникают из-за включения примесей в процессе легирования. В качестве усилителей. Радиатор силового транзистора скрывает низкий входной ток до большой выходной энергии, и они направляют небольшой ток для управления огромными приложениями, работающими как переключатели.

Изучите прилагаемые таблицы данных вашего. радиатор силового транзистора для определения ножек основания, эмиттера и коллектора для безопасного и надежного соединения.Файл. Радиатор силового транзистора на Alibaba.com использует кремний в качестве первичной полупроводниковой подложки благодаря своим превосходным свойствам и желаемому напряжению перехода 0,6 В. Основные параметры для. радиатор силового транзистора для любого проекта включает в себя рабочие токи, рассеиваемую мощность и напряжение источника.

Откройте для себя удивительно доступный. Радиатор силового транзистора на Alibaba.com для всех ваших потребностей и предпочтений. Доступны различные материалы и стили для безопасной и удобной установки и эксплуатации.Некоторые аккредитованные продавцы также предлагают послепродажное обслуживание и техническую поддержку.

Расчет радиаторов

Введение

При проектировании электронных схем малой мощности тепловой расчет часто может можно пренебречь, но если схема имеет дело с большей мощностью, как в силовой в усилителе или в источнике питания тепловая оценка является обязательной.

Если силовые транзисторы (и силовые компоненты) не охлаждаются должным образом, они перегревается и обычно взрывается через несколько минут (или даже несколько секунд).

Оценка мощности, рассеиваемой силовыми транзисторами, занимает много времени. сложная история, зависящая от конфигурации схемы и режима работы схемы (точка смещения, рабочий цикл, частота, …). Но здесь мы полагаем, что эта информация известна. Если нет, то все равно можно попытаться угадать, зная, например, эффективность схемы или применяя закон Джоуля ( P = U · I ) на предполагаемые составляющие напряжение и ток.

В конце тестовая фаза с мониторингом всех температур в течение нескольких часов. очень хорошая идея: любая ошибка или неправильная оценка в тепловом расчете легко обнаружить и зафиксировать.

Старое эмпирическое правило «если вы можете держать его за руку, это не слишком hot «по-прежнему хорошо применяется; обратное не обязательно верно (a транзистор при температуре 80 ° C слишком горячий, чтобы дотронуться до него, но может работать нормально). В любом случае, иметь очень горячие компоненты — плохая идея, потому что вы можете получить травму, если вы случайно прикоснетесь к ним. Если вам нужно, вам придется добавить некоторые защиты, такие как сетки или ограждения. чтобы избежать случайных контактов. А у холодных компонентов срок службы больше, чем у горячих.

Схемы теплового замещения

Тепло самопроизвольно и естественно перетекает от горячего тела к холодному. проводимость, конвекция, излучение или комбинация этих трех.Количество поступающего тепла примерно пропорционально температуре разница между двумя телами и обратно пропорциональна так называемой «термическое сопротивление», которое является свойством материала между ними два тела. Материалы с высоким термическим сопротивлением называют теплоизоляторами (дерево, минеральная вата и многие пластмассы — хорошие теплоизоляторы) и материалы с низким термическим сопротивлением называются теплопроводниками (медь и алюминий — очень хорошие проводники тепла).

Аналогия с минимумом Ома проста. По закону Ома ток пропорционален разности напряжений и обратно пропорционально электрическому сопротивлению. Поэтому мы можем использовать следующую замену:

Электрооборудование	Тепловой
Напряжение (разность потенциалов) [В]	Разница температур [K] или [° C]
Ток [A]	Тепловой поток (мощность) [Дж / с] = [Вт]
Электрическое сопротивление [Ом] = [В / А]	Термостойкость [К / Вт] или [° C / Вт]

Тепло измеряется в Джоулях, а тепловой поток — в Джоулях в секунду, что также является размерность мощности (1 Вт = 1 Дж / 1 с).Таким образом, тепловой поток — это не что иное, как передаваемая тепловая энергия.

Тепловое сопротивление обычно выражается в К / Вт или в ° C / Вт. Поскольку он основан на разнице температур, а не на абсолютном температуры, обе единицы абсолютно эквивалентны, что означает, например, что 3,5 К / Вт ≡ 3,5 ° C / Вт. На этой странице используются ° C / Вт, потому что температура также выражается в ° C, но K / W будет точно таким же.

Возьмем пример: у нас есть компонент, рассеивающий мощность 10 Вт.Тепловое сопротивление между компонентом и окружающей средой составляет 2 ° C / Вт. Температура окружающей среды 25 ° C. Мы хотим знать температуру компонента. В нашей эквивалентной схеме мощность, рассеиваемая нашим компонентом, равна представлен «текущим» источником, создающим поток мощностью 10 Вт. Термическое сопротивление представлено «сопротивлением» 2 ° C / Вт, а температура окружающей среды представлена Источник «напряжения» 25 ° С. Предполагается, что потенциал земли равен 0 ° C, но это значение не является допустимым. важно, потому что все основано на разнице температур и это никогда не появляется в расчетах.Эта схема показана на картинке ниже:

Пример тепловой эквивалентной схемы, описанной в тексте.

Легко понять, что 10 Вт при тепловом сопротивлении 2 ° C / Вт вызывают повышение температуры на 10 Вт · 2 ° C / Вт = 20 ° C. Эта температура добавляется к температуре окружающей среды, и мы находим 20 ° C + 25 ° C = 45 ° C и это это температура, которую мы ищем. Нет ничего, кроме минимума Ома, и уравнения действительно просты.

Этой очень простой модели достаточно для проектирования большинства радиаторов, используемых в электроника: вычисляет установившееся состояние тепловой цепи или другой Словом, состояние системы после долгой эксплуатации. Можно также смоделировать теплоемкость, добавив эквивалентные конденсаторы между каждый (соответствующий) узел и «тепловое» заземление. Это позволило бы вычислить тепловой отклик как функцию времени, чтобы увидеть сколько тепловых импульсов усредняется, но было бы за пределами возможности калькуляторы на этой странице; вам понадобится «карандаш» и бумажная «работа или использование и симулятор аналоговой схемы».

Рассеивание без радиатора

Иногда достаточно рассеивания одного компонента, а радиатор не используется. требуется. А некоторые компоненты вообще не предназначены для установки на радиатор. Но если мощность рассеивания значительна по сравнению с размером компонента, в любом случае необходимо провести тепловую оценку.

В этом случае тепловая схема очень проста и представлена в диаграмма ниже:

Эквивалентный тепловой контур без радиатора.

Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас, просто введите 3 из 4 значения, оставляя неизвестное пустым. Затем нажмите кнопку «рассчитать», чтобы рассчитать и заполнить отсутствующее значение.

Вычислитель радиатора

Для увеличения рассеиваемой мощности требуется радиатор. Эквивалентная тепловая схема немного сложнее, но все же очень проста, как видно на рисунке ниже:

Эквивалентный тепловой контур с радиатором.

Здесь у нас есть больше переменных, и нам может потребоваться больше, чем один неизвестный. Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля пустыми. для расчета, затем нажмите кнопку «рассчитать», чтобы вычислить и заполнить в пробелах. Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно коробка предупредит вас. Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет Работа.

Коэффициент принудительного воздушного потока F учитывает дополнительный вентилятор, который нагнетать холодный воздух через ребра радиатора (см. ниже).Установите F на 1, если нагнетатель не используется.

В технических описаниях компонентов вы обычно найдете все необходимые данные о тепловой расчет. Иногда таблица недоступна, поэтому можно использовать следующую таблицу. удобен для примерной оценки необходимых параметров по корпус транзистора (или ИС).

Некоторые транзисторы имеют лучшие тепловые характеристики, чем другие, даже если они У них такой же корпус, но по порядку величины такой же. Имея представление об ожидаемых тепловых характеристиках компонента также помогает обнаруживать ошибки в расчетах или в таблицах данных.Если сомневаетесь, выберите более высокое тепловое сопротивление и более низкий спай. температура.

В таблице выше представлены пять характеристик: R _{th, J-C}, R _{th, J-A}, P _до @ T _A, P _до @ T _C и T _J.

R _{th, J-C} — тепловое сопротивление между полупроводниками. соединение (скажем, кремниевый чип) и корпус (или часть корпуса, которая предполагается установить на радиатор).

R _{th, J-A} — термическое сопротивление между переходом (микросхемой) и эмбиент напрямую. Это особенно важно, если компонент монтируется без нагрева. раковина. Когда используется радиатор, им можно пренебречь, так как R _{th, J-C} намного ниже.

P _tot @ T _C — максимальная тепловая мощность, которую транзистор может сопротивляться при высокой температуре корпуса, в то время как P _tot @ T _A — это мощность при сохранении корпус транзистора при температуре окружающей среды (с очень большим радиатором).Второе значение обычно намного больше. Имейте в виду, что при использовании большого количества транзисторов вам необходимо уменьшить мощность, если она работать при высокой температуре, чтобы избежать других проблем с кремнием, таких как вторая разбивка, но это выходит за рамки цели данной страницы. Если возможно, посмотрите таблицу транзисторов.

T _J — максимальная температура перехода (кристалла). Обычно кремний может нагреваться до 200 ° C, но многие производители указывают более высокую температуру. консервативная 150 ° C или даже меньше. Если вы все еще проектируете на старых германиевых транзисторах, T _j не должен превышают 90 ° C.Я обычно уменьшаю значение, указанное в таблице, на 30% для большей безопасности. прибыль.

Тепловое сопротивление между корпусом транзистора и радиатором зависит от от того, как установлен транзистор, и от размера контактной площадки. Маленькие транзисторы типа ТО-126 имеют более высокое тепловое сопротивление, чем большие. вроде ТО-3. Опять же, если у вас есть точные данные производителя, используйте их. В противном случае следующая таблица может дать вам представление об этом дополнительном тепловое сопротивление.

Есть несколько способов установить транзистор на радиаторе в зависимости от между транзистором и стоком должна быть электрическая изоляция или нет. Необходимо найти тонкий баланс между тепловой эффективностью, безопасностью и время сборки и электрические характеристики. Если электрическая изоляция не требуется, это приводит к лучшему тепловому связаться, но такое решение не всегда возможно. Часто радиатор необходимо заземлить, особенно если по соображениям безопасности он расположен снаружи корпуса.Внутренние радиаторы могут быть изолированы от корпуса и установлены на плаву. разный потенциал, позволяющий прямую установку транзисторов, но случайный емкость все еще может быть проблемой на высоких частотах. Внутренние радиаторы менее эффективны, чем внешние, если только не установлен вентилятор. использовал.

Если транзистор необходимо изолировать, используйте тонкий теплопроводящий Необходимо использовать электроизоляционную фольгу. Эти изоляторы бывают двух основных типов: слюды и изоляторы на основе кремния. изоляторы.Слюдяная фольга тонкая, твердая, хрупкая и прозрачная. Они очень похожи на стекло и легко ломаются при сгибании. Изоляторы на основе кремния немного толще, гибче, похожи на резину из фольги.

Если ваши транзисторы доступны извне (например, TO-3 на внешнем радиаторов), на них следует надеть изолирующие крышки, чтобы предотвратить случайное контакты и возможные короткие замыкания из-за внешних металлических предметов.

Даже не думайте об использовании куска картона или пластика для изоляции вашего дома. транзисторы: подавляющее большинство электроизоляторов плохо греют проводники, что приводит к плохой теплопередаче.Ваш транзистор не прослужит долго! Используйте только слюду или специальные изолирующие прокладки.

Проблема слюды (и всех твердых поверхностей) в том, что поверхность не идеально гладкая, предотвращая идеальную теплопередачу. Обычно используется специально разработанная консистентная смазка для радиаторов; это термически проводящий, но электрический изолятор. Эта смазка заполняет микроскопические зазоры между двумя поверхностями и улучшает теплопроводность. Это отличная идея: всегда используйте слюдяные подушечки (с обеих сторон) и даже когда транзисторы устанавливаются напрямую без какой-либо электрической изоляции: теплопроводность значительно улучшена.Требуется совсем немного смазки: просто вставьте мм ³ или около того в посередине, и при затяжке крепежного винта (-ов) он будет в основном выдавливаться.

На этом рисунке показаны слюдяная изолирующая прокладка и тюбик с термопастой.

Но есть альтернатива слюде и смазке: подушечки на основе силикона. Они мягкие: при сжатии заполняют зазоры и дают хороший термический контакт. Смазка не требуется, поэтому руки (и тряпки) не будут заполнены ею. белая штука.

На этом рисунке слева показаны изоляторы на основе кремния и немного слюды. изоляторы справа.

При установке силовых транзисторов на радиаторы не используйте пластиковые винты: они размягчаются от тепла и больше не сжимают две поверхности вместе, что приводит к резкому увеличению термического сопротивления. Используйте винты по металлу с изолирующими втулками и пружинной шайбой. Втулка предотвращает соприкосновение винтов с транзистором и пружиной. шайба толкает все части вместе, даже когда металл сжимается и расширяется при изменении температуры.

На следующем рисунке все необходимые элементы для правильного монтажа показаны транзисторы: слева направо сначала винт M3 подходящая длина. Если используются винты с дюймовой шкалой, обычно используются # 4-40. Если вам нужно подключить провод к корпус транзистора. Он следует за изолированным вводом и силовым транзистором. Затем у нас есть изоляционная прокладка на основе силикона (которую можно заменить слюдяная фольга, смоченная с обеих сторон термопастой) и радиатор.Если на радиаторе нет резьбового отверстия (как это), с другой стороны сбоку еще понадобится шайба и гайка.

На этом рисунке показаны все необходимые компоненты в правильном порядке для установите силовой транзистор на радиатор.

Когда вы покупаете новый радиатор, у вас обычно есть вся необходимая информация. в техническом описании, предоставленном производителем. Но когда вы используете подержанный радиатор из своего мусорного ящика, шансы что вы не найдете точных данных.Таким образом, следующая таблица будет полезна при поиске аналогичного радиатора и угадать термическое сопротивление. Большие радиаторы имеют низкое тепловое сопротивление и наоборот.

*: Поскольку этот радиатор предназначен для 4 транзисторов, каждый видит тепловую сопротивление в 4 раза выше. При установке более одного транзистора на одном приемнике представьте, что врезаете его равные части и затем поместите каждый транзистор в середину каждого «раздел»; не кладите их близко друг к другу с одной стороны раковины.

Правильное положение установки четырех силовых транзисторов на одном нагревателе раковина. Красные пунктирные линии представляют виртуальное деление на четыре равных меньших. радиаторы.

Имейте в виду, что радиаторы из прозрачного металла имеют на 10% больше тепла. сопротивление, чем черные анодированные, и это причина того, что большие Большинство радиаторов черные: просто они более эффективны.

Если вы установите радиатор горизонтально, а не вертикально, естественный воздушный поток будет менее эффективным, а тепловое сопротивление увеличится на около 25%.

Небольшие радиаторы, разработанные по индивидуальному заказу

Небольшие радиаторы, состоящие из куска листового металла (алюминия), могут быть рассчитывается по следующей эмпирической формуле [1], что справедливо только для небольших поверхностей, скажем, меньше, чем 100 см ²:

Где A _HS — поверхность металлической пластины в см ² и R _{th, HS-A} — тепловое сопротивление от радиатора к окружающей среде. в ° C / Вт.

Металлическая поверхность должна быть необработанной (блестящий металлический цвет) и толщина должна превышать 1.5 мм. Радиатор предполагается устанавливать вертикально, вертикальных изгибов нет. соответствующие. Разумеется, металлическая пластина должна быть максимально квадратной (или слегка прямоугольной формы), а горячий транзистор следует разместить посередине. Если форма металла представляет собой очень длинный прямоугольник, полученный термический сопротивление будет выше. Если вы используете черный анодированный алюминий, уменьшите тепловое сопротивление на 10%. Используйте исключительно хорошие теплопроводы, такие как алюминий или медь.

Следующий калькулятор вычислит эту формулу за вас:

Когда вентилятор пропускает воздух через радиатор, ситуация становится сложнее.Следующая эмпирическая формула значительно упрощает задачу [1]:

Где F — безразмерный коэффициент, а D — расход воздуха в м ³ / ч.

Таким образом, фактическое тепловое сопротивление радиатора уменьшается на (мультипликативную) коэффициент F зависит от расхода воздуха: чем больше расход, тем меньше коэффициент F.

Эта формула действительна только для потоков от 30 до 350 м ³ / ч.

Следующий калькулятор вычислит эту формулу за вас:

При использовании воздуходувки необходимо убедиться, что весь воздушный поток проходит через радиатор целиком, просто обдуть радиатор с расстояния недостаточно.Также имейте в виду, что вам необходимо создать «канал» для прогнать воздух через радиатор. Поток должен быть организован таким образом, чтобы воздух мог попадать в воздуходувку. с одной стороны пройти через раковину и выйти с другой стороны. Просто продуть тот же воздух внутри герметичного корпуса малоэффективно: вы должны позволить свежему воздуху входить в корпус, а горячий воздух выходить из другая сторона. Старайтесь не размещать воздухозаборник и выпускной патрубок с одной и той же стороны. кожух, чтобы избежать всасывания горячего воздуха.Размер, форма и количество отверстий, через которые поступает (и выходит) воздух, равны важно и может значительно уменьшить воздушный поток вентилятора: более открытый поверхность, тем лучше.

Иногда нагнетатели выходят из строя, и ваша схема может перегреться: это хорошая практика. включить термовыключатель на раковине, который отключит питание, если температура поднимается слишком высоко.

Вы можете подумать, что температура окружающей среды T _a самая легкая. число, чтобы вычислить, но оно заслуживает мудрой оценки.Кто-то выбирает для комнатной температуры 20 ° C, кто-то выберите 25 ° C или даже 27 ° C (300 K), но эти температуры слишком низкие для нашего расчета. Всегда следует учитывать максимально возможную рабочую температуру Схема: жарким летним днем можно легко превысить указанные значения. Для домашнего применения обычно значения около 50 ° C, для промышленного приложения нередко поднимаются до 60 ° C и более.

Тогда, если у вас нет воздуходувки и все охлаждение осуществляется естественным конвекция, безопаснее дополнительно увеличить ее на 5-10 ° C, особенно если у вас внутренний радиатор.Причина в том, что без вентилятора температура по соседству радиатора выше, чем в остальной части комнаты.

Изображение внутреннего радиатора. Обратите внимание на то, как два транзистора расположены на раковине так, чтобы каждый из них находится в середине своей половины радиатора.

При использовании внутреннего радиатора убедитесь, что на нем установлены большие вентиляционные решетки. снизу и сверху корпуса, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха через раковину.Естественная конвекция воздуха всегда направлена вверх: вход и выход воздуха должны быть очень близко к радиатору, избегая неэффективных длинных горизонтальных путей.

Заключение

Простой способ спроектировать радиатор и тепловой поток энергии полупроводники. Многие стандартные значения для общих компонентов сведены в несколько таблиц. чтобы сделать «хорошее предположение», если точные данные от производителя недоступен, так как это почти всегда бывает, когда вы строите что-то с компоненты вашего мусорного ящика.

Все тепловые расчеты необходимо проверить на практике, особенно если вы сделали много догадок. Дать вашей схеме поработать несколько часов, контролируя температуру сообщит вам, насколько хорош ваш расчет, и приближаетесь ли вы к завершению на максимальную температуру, вам, вероятно, придется немного изменить свой дизайн.

Библиография и дополнительная литература

[1]	Nuova Elettronica. Accidenti поставляется с транзистором scotta questo. 1978, том 11, страницы 58-102
[2]	Nuova Elettronica. Все, что вам нужно. 1995, rivista 180, страницы 2-21
[3]	П. Горовиц, В. Хилл. Искусство электроники. 2 ^nd Edition, Cambridge University Press, 2001, страницы 312-316

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

SER FAQ: TVFAQ: Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

NotTaR of Television Sets : Горизонтальные выходные транзисторы не работают..
Авторские права © 1994-2007, Сэмюэл М. Голдвассер. Все права защищены. Полное или частичное воспроизведение этого документа разрешено, если выполняются оба следующих условия: 1. Это примечание полностью включено в начало. 2. Плата не взимается, кроме расходов на копирование. Со мной можно связаться через страницу ссылок электронной почты на Sci.Electronics.Repair (www.repairfaq.org).

<< Прерывистые прыжки или дж .. | Показатель | Горизонтальный выходной транзистор.. >>

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

К сожалению, подобные проблемы часто трудно решить окончательно. диагностировать и ремонтировать и часто требует замены дорогостоящих компонентов.

Вы только что заменили явно перегоревший (закороченный) горизонтальный вывод транзистор (HOT) и через час (или минуту) те же симптомы появляться. Или вы заметили, что новый HOT горячее, чем ожидалось:

Будет ли следующим логическим шагом новый обратный ход (LOPT)? Не обязательно.

Если набор работал нормально, пока не умер, есть другие возможные причины. Однако это может быть сбой обратного хода под нагрузкой или когда он теплеет. Я бы ожидал какого-то предупреждения — как будто картинка сжимается. за несколько секунд до пуфа.

Другие возможные причины:

Неправильное подключение к выходному транзистору строчной развертки (HOT). Слабый драйв может заставляют HOT включаться или (что более вероятно) отключаться слишком медленно (сильно увеличение тепловыделения.Проверьте компоненты схемы драйвера и базы HOT. Высохшие конденсаторы, открытые резисторы или дроссели, плохие соединения или драйвер трансформатор с закороченными обмотками, сломанным или ослабленным сердечником может повлиять на формы волны возбуждения.
Избыточное напряжение на коллекторе ГОРЯЧИХ аккумуляторов — проверьте регулятор НН (и линию напряжение, если это полевой ремонт), если есть.
Неисправные предохранительные конденсаторы или демпферный диод вокруг HOT. (Хотя обычно это приводит к мгновенному разрушению при небольшом нагревании).
Новый транзистор неправильно установлен на радиаторе — вероятно, нужна слюда смесь шайбы и радиатора.
Неправильный транзистор или перекрестная ссылка плохого качества. Иногда горизонтальный прогиб создается из-за причуд. конкретного транзистора. Заменители могут работать ненадежно.
Замыкание ЭЛТ внутри. Если это происходит только один раз в две недели, это может трудно найти :-(.

HOT не должен нагреваться, если он правильно установлен на радиаторе (используя радиатор). Он не должен быть слишком горячим на ощупь (ОСТОРОЖНО — не прикоснитесь к включенному питанию — оно больше ста вольт с мерзкими многотонными скачки напряжения и подключенная линия — сначала разрядите крышки фильтра блока питания после отключения).Если через несколько минут станет очень жарко, значит, вы нужно проверить другие возможности.

Также возможно, что неисправный обратный ход — возможно, один короткое замыкание — может не вызывает немедленного отказа и лишь незначительно влияет на изображение. Этот Однако было бы необычно. См. Раздел: Тестирование трансформаторы обратного хода (LOPT).

Обратите внимание, что использование комплекта с последовательной лампочкой может позволить ГОРЯЧЕЙ чтобы выжить достаточно долго, чтобы вы могли собрать некоторую необходимую информацию чтобы определить неисправный компонент.

<< Прерывистые прыжки или дж .. | ToC | Горизонтальный выходной транзистор .. >>

Основы охлаждения транзисторов, IGBT и силовых полевых транзисторов с радиаторами и печатными платами

Крис Фрэнсис

При разработке любой электроники, потребляющей значительное количество энергии, необходимо учитывать, куда она будет направлена. С силовой электроникой, такой как IGBT, силовые полевые транзисторы или силовые транзисторы, вы можете ожидать, что большая часть ее попадет в вашу нагрузку, но некоторые из них этого не сделают.Даже устройства, которые не считаются «устройствами питания», должны проверяться на энергопотребление — высокоскоростные устройства, такие как аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и операционные усилители, могут потреблять значительное количество энергии, и эта мощность обычно не подается. в нагрузку, поэтому большая часть будет рассеиваться в устройстве. Фактор в том, что устройства становятся все меньше, поэтому термическое сопротивление увеличивается, и проблема усугубляется.

Термическое сопротивление обычно выражается как повышение температуры (° C) на ватт мощности.Повышение температуры находится между двумя точками и при определенных заданных условиях. Одна из двух точек часто является переходом полупроводникового прибора. Другой момент — это окружающий воздух, но чаще это «корпус» устройства. Однако по мере того, как устройства становятся все более сложными, чтобы попытаться лучше рассеивать мощность, «корпус» действительно может быть «корпусом, припаянным к определенной области печатной платы». Это связано с тем, что печатная плата действует как радиатор, тогда как в традиционных устройствах питания, таких как корпуса TO220, радиатор часто представляет собой металлический штампованный профиль или прессованный болт или прикрепленный к устройству, например, от Aavid Thermalloy.

Эти типы радиаторов выбрать просто. Они указаны с термическим сопротивлением устройства воздуху, например 13 ° C / Вт. Как только вы узнаете тепловое сопротивление устройства от перехода к корпусу, скажем, 4 ° C / Вт, вы можете сложить их вместе и вычислить общее повышение температуры и посмотреть, все ли вы находитесь в пределах максимальной температуры перехода устройства. Скорее всего, вы будете делать расчет в обратном порядке — выбирая максимальное повышение температуры, которое вы можете допустить, а затем рассчитываете наименьший радиатор, который удержит вас в этом диапазоне.

Имейте в виду, что «окружающая» температура — это не обязательно температура окружающей среды оборудования, а температура окружающего воздуха вокруг радиатора. Если оборудование находится в кожухе, температура внутри кожуха может быть намного выше, чем температура окружающего воздуха за пределами кожуха. Кроме того, ориентация радиаторов имеет значение, то есть вертикальное или горизонтальное. Стандартный радиатор обычно указывает, для какой ориентации указано тепловое сопротивление.

Новые устройства питания для поверхностного монтажа представляют собой несколько более сложную проблему.Устройства меньше по размеру, и для лучшего рассеивания энергии существуют новые упаковочные решения, которые часто подкладывают под устройство прокладку, чтобы попытаться отвести тепло от кремния. Хотя снаружи они могут выглядеть одинаково, внутри они могут отличаться, что приводит к лучшей или худшей теплопроводности к подушке радиатора. Компания Texas Instruments имеет свою фирменную конструкцию PowerPAD, и сравнение того, куда уходит тепло, содержится в презентации на конференции SMI 1998 года, которую можно загрузить в формате pdf.

В то время как обычный корпус будет проводить 80% тепла через ножки, конструкция PowerPAD будет рассеивать 77% тепла через плату через PowerPAD, а не через ножки. Существует множество небольших корпусов, предназначенных для рассеивания энергии через печатную плату через ножки, отвод питания или силовую площадку, но все они имеют одну общую черту — печатная плата — это ваш радиатор. Проблема заключается в том, что трудно быть уверенным в тепловом сопротивлении соединения устройства окружающему воздуху.Вы найдете некоторые рекомендации в таблицах данных. Например, в регуляторе Linear Technology LT1763 есть таблица для каждого блока устройств, дающая тепловые сопротивления в зависимости от площади платы, используемой для отвода тепла.

Во всех случаях они полагаются на 2 500 мм ² площади, рассеивающей тепло на нижней стороне печатной платы, с различной площадью верхней поверхности, также используемой для рассеивания тепла. Вряд ли вы посвятите 2,500 мм ² радиаторам с обеих сторон печатной платы.Кроме того, довольно иронично, что, пытаясь делать устройства все меньше и меньше, вам теперь нужно оставить в 200 раз больше площади устройства, чем радиатор печатной платы, чтобы оно оставалось прохладным! Будем надеяться, что это место не будет отведено под радиатор, а будет заземлена под другими схемами.

Вы также найдете более сложные примеры, где предполагается четырехслойная плата, а внутренние слои используются для рассеивания. Кроме того, переходные отверстия в контактных площадках обычно используются, чтобы попытаться провести тепло к внутренним слоям или нижнему слою печатной платы.Опять же, это обычно указывается в техническом описании, чтобы вы знали, какие допущения были в приведенных значениях термического сопротивления.

В конечном счете, единственный способ быть уверенным — это построить что-то и протестировать это с помощью тепловизора или другого метода определения температуры устройства. Если у вас есть большой запас в расчетах мощности, то тестирование не будет критичным.

Другой способ рассеивания мощности — использование печатной платы с металлической основой или металлическим сердечником. Поскольку это обычно только однослойные или двухслойные печатные платы, они обычно зарезервированы для определенных силовых приложений, таких как установка мощных светодиодов, хотя вы можете использовать металлические задние многослойные печатные платы.

Использование глинозема вместо стекловолокна (FR4) для печатной платы поможет рассеивать тепло, поскольку глинозем имеет в 100 раз большую теплопроводность, чем FR4. Однако это скорее специализированное решение.

Не пренебрегайте преимуществами движения воздуха. Любой поток воздуха над печатной платой снижает повышение температуры, поэтому в оборудовании используются вентиляторы.

Горит строчный транзистор у кого так не было, меняешь сгоревший строчный транзистор

Почему греются компоненты компьютера и зачем их нужно охлаждать | Технологии | Блог

Строительный кирпичик микроэлектроники

Как устроен транзистор

Переключения транзисторов

Мощность короткого замыкания

Ток утечки и ненулевое сопротивление сток-исток

Зачем и как бороться с высокими температурами

Как отводить тепло

Греется выходной транзистор усилителя

работа над ошибками / Тесластроительство / Сообщество разработчиков электроники

Управление

Выбросы

Безопасность

Тесты

Выводы

Отчего греется электроника источников питания.

01:24 am —

Почему греется трансформатор: причины, способы устранения проблемы

Основные причины

Короткозамкнутый виток

Недостаточная нагрузка

Перегрузка

Сердечники

Заземляющие втулки

Регулирующая автоматика и система охлаждения

Как правильно предотвратить причину

Ток холостого хода

При зарядке

Опыт короткого замыкания

Особенности поведения импульсного трансформатора

В каких случаях трансформатор нагревается больше всего

7 причин перегрева процессора — andpro.ru

Чем страшен перегрев процессора?

Нелинейный самонагрев в органических транзисторах, достигающих высокой плотности мощности

Установка транзисторов

Экспериментальное подтверждение S-NDR

Моделирование

Процедура подгонки

Энергии активации проводимости

Сравнение с численным решением

Обсуждение

8.6: Радиаторы — Разработка LibreTexts

8.6.1: Термостойкость

СПОСОБЫ КОНСТРУКЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Качественный радиатор силового транзистора для электронных проектов Бесплатный образец сейчас

Расчет радиаторов

Введение

Схемы теплового замещения

Рассеивание без радиатора

Вычислитель радиатора

Небольшие радиаторы, разработанные по индивидуальному заказу

Заключение

Библиография и дополнительная литература

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

Горизонтальные выходные транзисторы продолжают перегорать (или чрезмерно горячие)

Основы охлаждения транзисторов, IGBT и силовых полевых транзисторов с радиаторами и печатными платами

Оставить комментарийОтменить комментарий