Способ коммутации электрических цепей одноразового действия

Изобретение относится к способу управления транзистором, работающим в режиме, сопровождаемом необратимой трансформацией структуры. Технический результат заключается в уменьшении энергии, необходимой для необратимого пробоя участка эммитер-коллектор. Для этого в способе на электроды эмиттер-база подают импульс обратной полярности, амплитуда которого выбирается достаточной для пробоя транзистора. 3 ил.

Изобретение относится к способу управления транзистором, работающим в режиме, сопровождаемом необратимой трансформацией структуры.

Известен способ коммутации электрических цепей одноразового действия с использованием транзисторов с трансформируемой структурой путем подачи импульсов на электроды эмиттер-база [И.П.Степаненко. "Основы теории транзисторов и транзисторных схем", ГЭИ, 1970.].

Недостатком указанного способа является значительный расход энергии для необратимого пробоя участка эмиттер-коллектор.

Целью изобретения является уменьшение энергии, необходимой для необратимого пробоя участка эмиттер-коллектор.

Указанная цель достигается благодаря тому, что на электроды эмиттер-база подают импульс обратной полярности, амплитуда которого выбирается достаточной для пробоя транзистора.

Изобретение поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3)

На фиг.1 представлена типовая транзисторная структура, где:

1, 3 и 5 - соответственно, эмиттер, база и коллектор прибора;

8, 7 и 6 - соответственно, выводы эмиттера, базы и коллектора;

4 - коллекторный и эмиттерный переходы;

2 - омический контакт базы;

9 - источник базового смещения;

10 - сопротивление в цепи база-эмиттер;

11 - разделительный конденсатор;

12 - источник питания в цепи эмиттер-коллектор;

- линии тока, вызывающего пробой участка база-эмиттер;

-- - области (фронты) распространения теплового потока;

-· - ток коллектора при пробое.

На фиг.2: I _б - ток базы, U_бэ - напряжение между базой и эмиттером, Р - мощность, вызывающая пробой участка база-эмиттер, А и А₁ - рабочие точки на вольтамперной характеристике, Е_см - напряжение смещения на базу.

На фиг.3: I_к - ток коллектора, U_кэ - напряжение между коллектором и эмиттером, Z_к - сопротивление в цепи коллектора, Б - экстремальная точка из вольтамперной характеристики.

В исходном состоянии на переход база-эмиттер подано запирающее напряжение от источника базового смещения 9 (Е _см), напряжение которого заведомо ниже напряжения пробоя р-п перехода эмиттер-база (фиг.2). Между эмиттером и коллектором приложено рабочее напряжение, меньшее, чем пробивное напряжение коллектор-база транзистора (фиг.3). Ток коллектора I _к равен току закрытого транзистора I_кэз .

При подаче управляющего импульса на переход база-эмиттер (см. фиг.2) рабочая точка меняет свое положение, перемещаясь из точки А в точку А₁. В этом случае на переходе база-эмиттер выделяется мощность Р (фиг.2). Протекающий при этом ток показан на фиг.1 сплошными линиями. Выделяющаяся на переходе база-эмиттер мощность Р повышает температуру соседних с ним областей.

Вследствие малой толщины базы (единицы микрон) тепловой поток за сравнительно малый промежуток времени распространяется в область коллекторного перехода, что приводит к снижению пробивного напряжения на участке коллектор-база. Распределение теплового потока на фиг.1 показано пунктирными линиями.

Точка Б (фиг.3), представляющая собой экстремальную точку на вольтамперной характеристике, соответствующая Z _к=0 /Z_к - сопротивление в цепи коллектора (при подаче управляющего импульса перемещается вместе с характеристикой в сторону уменьшения напряжения U_кэ/U _кэ - напряжение между коллектором и эмиттером), занимая последовательно положения 1, 2, 3 и т.д.

При этом область умножения носителей перемещается влево. Когда выходная вольтамперная характеристика займет положение, при котором погрузочная прямая пересечет ее в точке, соответствующей Z_к =0 (фиг.3), произойдет обратимый пробой перехода коллектор-база транзистора за счет энергии источника 12.

На первой же стадии пробоя между коллектором и эмиттером потечет коллекторный ток. На фиг.1 линии этого тока показаны штрих-пунктирными линиями, концентрирующимися в узкой области под эмиттером. Это приведет к локальному повышению температуры в этой области, дальнейшей концентрации тока, расплавлению электродного сплава коллектора или эмиттера и, в конечном счете, к проплавлению базовой области и образованию короткозамыкающей перемычки между коллектором и эмиттером.

Положительный эффект, создаваемый предложением, заключается в возможности снижения энергии, необходимой для необратимого термоэлектрического пробоя р-п перехода, что крайне существенно из-за ьлшл, что бортовые источники питания нередко являются сравнительно маломощными.

Формула изобретения

Способ коммутации электрических цепей одноразового действия с использованием транзисторов с трансформируемой структурой путем подачи импульсов на электроды эмиттер-база, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергии, необходимой для необратимого пробоя участка эмиттер-коллектор, на упомянутые электроды подают импульс обратной полярности, амплитуда которого выбирается достаточной для пробоя транзистора.

РИСУНКИ