Устройство защиты силовых транзисторов при контроле параметров вторичного пробоя Советский патент 1991 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при контроле и измерении параметров силовых транзисторов, в частности, при испытаниях на устойчивость к вторичному пробою.

Цель изобретения - повышение надежности работы,

На фиг, 1 показана схема устройства защиты силовых транзисторов при контроле параметров вторичного пробоя; на фиг. 2 - эпюры токов и напряжений на основных элементах защиты.

Устройство защиты содержит блок 1 ограничения коллекторного напряжения на переходе эмиттер - коллектор испытуемого транзистора (ИТ) 2, блок 3 токовой защиты, блок 4 обнаружения и индикации вторичного пробоя. Кроме устройства защиты, на фиг. 1 обозначены блок 5 управления испытуемым транзистором и источник 6 коллек- торного тока испытуемого транзистора, включающий резистивный датчик тока,

Блок 1 ограничения коллекторного напряжения содержит вход 7 и выход 8, источник 9 постоянного напряжения, один вывод которого подключен к выходу 8, а другой вывод через фиксирующий диод Юподклю- чен к входу 1 блока 1.

Блок 3 токовой защиты содержит параллельно включенные транзисторы 11 и пред- усилитель 12, Диод 13 и стабилитрон 14. Эмиттеры транзисторов 11 подключены к второму выходу 15, коллекторы транзисторов 11 подключены к первому выходу 16, а базы транзисторов 11 подключены через стабилитрон 14 к второму входу 17 и через предусилитель 12 к первому входу 18 блока 3.

Блок 4 обнаружения и индикации вторичного пробоя имеет один выход 19 и три входа 20-22 и содержит пороговый усилитель 23, емкостный датчик 24, цепь 25 выде- ления высокочастотных колебаний, формирователь 26 сигналов и элемент 27 индикации. Первый вход 20 через емкост- ный датчик 24 и пороговый усилитель 23 подключен к выходу 19 блока 4, подключенному через цепь 25 выделения высокочастотных колебаний к второму входу 21, через формирователь 26 сигналов - к треть- ему входу 22 блока 4 и через элемент 27 индикации к общей шине. Выходы 8 и 15 блоков 1 и 3 соединены между собой и подключены к общей шине. Второй вход 7 блока 1 подключен к выходу 16 блока 3, вход 17 которого служит для подключения к коллекторному выводу ИТ 2, вход 18 - к выходу 19 блока 4, первый вход 20 которого служит для подключения к коллекторному выводу, второй вход 21 - к базовому выводу ИТ 2, третий вход 22 - к датчику тока источника 6 в цепи коллектора испытуемого транзистора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг. 2) на интервале to - ti ИТ 2 включен положительным импульсом тока базы 28, и в коллекторной цепи от источника 6 протекает коллекторный ток 29 заданной величины к IL.

С момента подачи (ti) обратного импульса тока базы 28 начинается процесс запирания ИТ. Его выходное сопротивление увеличивается, что сопровождается ростом коллекторного напряжения 11кэ 30. При достижении напряжения 30 заданной величины ограничения Уф, близкой к величине напряжения источника блока 1 ограничения, диоды 13 и 10 открываются, момент г. Протекающий через диоды ток ID 31 препятствует дальнейшему росту коллекторного напряжения 30. Одновременно начинается процесс спада тока коллектора 1к 29 в условиях практического постоянства напряжения коллектор-эмиттер ИТ, Ток через диод 10 при этом нарастает, поддерживая величину тока индуктивности на заданном уровне IL IK + ID. Уровень напряжения источника 9 11ф выбирается несколько превышающим уровень напряжения стабилизации UCT стабилитрона 14, поэтому в базовую цепь транзисторов 11 защиты начинает протекать ток з 32 приоткрывающий транзисторы 11. В результате спустя некоторое время задержки коллекторное напряжение ИТ ограничивается на уровне напряжения стабилизации UCT. При снижении напряжения 30 от величины 11ф до UCT с момента :з через диоды 13 и 10 протекает инверсный ток, но незначительный, ввиду близости величин Уф и UCT. Так как блок 1 защиты быстродействующий, то уже на начальном этапе спада тока коллектора диод 10 восстанавливается и далее находй-тся в разомкнутом состоянии.

Спустя некоторое время задержки, определяемое внутренними свойствами ИТ и выбранным режимом его работы, реализуется критический режим, сопровождаемый локализацией тока, локальным разогревом структуры и вторичным пробоем транзистора. При плавном увеличении тока коллектора IK вторичный пробой (ВП) ИТ происходит на конечной стадии этапа спада тока, момент 14. При ВП коллекторное напряжение резко уменьшается до некоторого остаточного напряжения. Так как диоды 13 и 10 разомкнуты, то значительного всплеска тока от источника 9 постоянного напряжения не происходит. Уменьшение перегрузочного тока через ИТ в состоянии ВП способствует уменьшению вероятности деградации транзисторов при испытаниях,

В момент резкого спада коллекторного напряжения (или с некоторым опережением) с выхода блока 4 обнаружения и индика- ции ВП через предусилитель 12 в цепи баз транзисторов 11 подается дополнительный насыщающий ток. Проводимость транзисторов 11 резко возрастает, и они шунтируют ИТ, отводя от него поток греющей мощности, момент ts. Так как транзисторы 11 до поступления насыщающего сигнала уже находились в приоткрытом состоянии (в активном режиме работы), то время полного включения транзисторов 11 защиты мало. Следовательно, время пребывания ИТ в состоянии ВП резко сокращается.

Таким образом, ограничение выброса тока и сокращение времени пребывания ИТ в состоянии ВП позволяет уменьшить вбро- ятность деградации характеристик ИТ при контроле, способствует увеличению выхода годных приборов при испытаниях.

Технико-экономические преимущества устройства защиты при испытаниях высоко- вольтных силовых транзисторов заключаются в том, что оно более надежно предотвращает испытуемый транзистор от режима, соответствующего необратимому процессу. Это достигается за счет уменьше- ния величины коллекторного тока и времени нахождения испытуемого транзистора в режиме вторичногр пробоя.

Исключение высокоскоростных токовых всплесков значительной амплитуды по- зволяет также обеспечить более надежную работу устройства в целом (блока защиты, блока ограничения коллекторного напряжения, блока обнаружения и индикации ВП) и

его лучшую электромагнитную совмести мость с другими устройствами контрольно- измерительного комплекса при испытаниях силовых транзисторов.

Формула изобретения Устройство защиты силовых транзисторов при контроле параметров вторичного пробоя, содержащее блок ограничения коллекторного напряжения, блок токовой защиты, который выполнен на параллельно соединенных транзисторах и предусилите- ле, блок обнаружения и индикации вторичного пробоя, первый вход которого служит для., подключения к коллекторному выводу, второй вход - к базовому выводу испытуемого транзистора, а третий вход - к датчику тока, который включен в коллекторную цепь испытуемого транзистора, выход блока обнаружения и индикации вторичного пробоя соединен с первым входом блока токовой защиты, первый и второй выходы которого подключены к входу и выходу блока ограничения коллекторного напряжения соответственно, при этом коллекторы и эмиттеры транзисторов блока токовой защиты подключены к его выходам соответственно, базы транзисторов через предусилитель подключены к первому входу блока токорой защиты, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в блок токовой защиты введены диод и стабилитрон, анод диода и кзтпд стабилитрона объединены и подключены к второму входу блока токовой защиты, который соединен с первым входом блока обнаружения и индикации вторичного пробоя, анод стабилитрона подключен к базе транзисторов блока токовой защиты, э катод диода соединен с коллекторами этих транзисторов.

Фив.2

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при контроле и измерении параметров силовых транзисторов, в частности при испытаниях на устойчивость к вторичному пробою. Цель изобретения - повышение надежности работы. Устройство содержит блок 1 ограничения коллекторного напряжения, блок 3 токовой защиты, блок 4 обнаружения и индикации вторичного пробоя, испытуемый транзистор 2. На чертеже также показаны блок 5 управления и источник 6 коллекторного тока испытуемого транзистора 2, включающий резистивный датчик тока. В устройство введены диод 13 и стабилитрон 14. Цель достигается за счет уменьшения величины коллекторного тока и времени нахождения испытуемого транзистора в режиме вторичного пробоя. 2 ил. с/ С 7 а VI о о 00 ел