Grafic SOA la tranzistoarele bipolare

[Mishu_17]

Daca avem, de exemplu, tranzistorul TIP35C si ne uitam pe graficul SOA, pe care este specificat Tc=25 C (temperatura capsulei).

Daca temperatura capsulei va creste de la 25 C la 50 C, atunci cum se modifica graficul ?

 

Multumesc anticipat.

Editat Septembrie 27, 2017 de Mishu_17

[UDAR]

1. Partea orizontală din stânga rămâne în principiu neschimbată ea fiind determinată de curentul maxim admis. În mod absolut acest curent ( mai ales cel de regim continuu ) ar trebui să depindă de temperatura capsulei totuși nu există specificații . Putem presupune că această dependență este mică .

2. Prima parte oblică este limitată de puterea disipată . Pentru regim continuu găsim cifra din specificații - 125W în cazul nostru. Pentru impulsuri trebuie să facem apel la diagrama impedanței termice tranzitorii - dacă există în DS . Această porțiune coboară deci astfel încât temperatura virtuală a joncțiunii să rămână cea specificată . În cazul TIP35 regim continuu la 50°C puterea disipată maximă scade la 100W deci pe verticala de 10V vom avea 10A în loc de 12.5A.

3. A doua parte oblică este determinată de străpungerea secundară . Relația cu temperatura este mai complicată dar de obicei coboară mai brusc decât prima oblică.

4. În fine ultima parte, cea verticală, este determinată de tensiunea de străpungere în polarizare directă ( Uces de obicei ) . Depinde puțin de temperatură - la bipolari nu este specificată deci o presupunem constantă , la MOSFET și IGBT crește ușor cu temperatura.

 

Tot ce-am spus mai sus se referă la polarizarea directă - FBSOA . Există și RBSOA dar aceasta nu este relevantă decât în regim de comutație.

De asemenea scurta mea prezentare reprezintă o simplificare . Lucrurile sunt mai complexe.

[Mishu_17]

Daca avem tranzistorul TIP36C, puterea maxima disipata va fi de 75W la o temperatura a capsulei de 75 gr C, atunci la o cadere de tensiune CE de 40 V, curentul maxim in regim continu va fi de 75W/40V=1.875A ?

Editat Februarie 20, 2018 de Mishu_17

[UDAR]

Nu!

Va fi mai mic . Dacă te uiți pe graficul SOA pentru TIP35/36 o să vezi că la 25°C , pentru 40V corespund circa 1.8A . La 75°C corespunde un curent mai mic , în jur de 1A.

[Mishu_17]

Exista vreo metoda (sau formule) care se gasesc pe internet, prin care se poate calcula exact curentul ?

 

PS: am cautat pe google, dar nu gasesc ceva care sa zica direct cum se calculeaza.

Editat Februarie 20, 2018 de Mishu_17

[UDAR]

Nu are nicio relevanță exactitatea valorii . Străpungerea secundară este un fenomen statistic, ca să zic așa, nu se pot preciza valori sigure . Unele exemplare pot rezista mult peste aceste solicitări . Ceea ce se dă în grafice ( corectat eventual cu temperatura ) este o valoare oarecum garantată.

 

Totuși, ca idee este așa : iei din grafice curentul corespunzător la 25°C și 40V alegând curba DC ( solicitare permanentă nu în împulsuri ) - circa 1.75-1,8A.

Calculezi procentul de corecție ( degradare) cu temperatura : (150-75)/(150-25) = 0.6 unde 150°C este Tjmax, 25 este temperatura capsulei pentru care sunt trasate graficele iar 75 este temperatura capsulei pentru care se face calculul.

Înmulțești 1.75 * 0.6 = 1.05A .

 

Cam asta este, cu aproximație .

 

O lectură :

 

http://www.onsemi.jp/pub/Collateral/AN875-D.PDF

[alcon]

Daca avem, de exemplu, tranzistorul TIP35C si ne uitam pe graficul SOA, pe care este specificat Tc=25 C (temperatura capsulei).

Daca temperatura capsulei va creste de la 25 C la 50 C, atunci cum se modifica graficul ?

 

Multumesc anticipat.

 

Referitor la SOA, @sesebe te poate lamuri cel mai bine.

[hpavictor]

Un tabel orientativ ( aproape corect ) de pe net :

 

 

Este aproape corect , deoarece nu se ține cont de temperatură .

Aici regula de aur este simplă : radiatorul trebuie sa fie cat mai mare !

[Mishu_17]

Multumesc pentru raspunsuri.

Nu are nicio relevanță exactitatea valorii . Străpungerea secundară este un fenomen statistic, ca să zic așa, nu se pot preciza valori sigure . Unele exemplare pot rezista mult peste aceste solicitări . Ceea ce se dă în grafice ( corectat eventual cu temperatura ) este o valoare oarecum garantată.

 

Totuși, ca idee este așa : iei din grafice curentul corespunzător la 25°C și 40V alegând curba DC ( solicitare permanentă nu în împulsuri ) - circa 1.75-1,8A.

Calculezi procentul de corecție ( degradare) cu temperatura : (150-75)/(150-25) = 0.6 unde 150°C este Tjmax, 25 este temperatura capsulei pentru care sunt trasate graficele iar 75 este temperatura capsulei pentru care se face calculul.

Înmulțești 1.75 * 0.6 = 1.05A .

 

Cam asta este, cu aproximație .

 

O lectură :

 

http://www.onsemi.jp/pub/Collateral/AN875-D.PDF

Metoda de calcul prezentata de UDAR se poate folosi pentru orice valoare a tensiunii si orice curent, atata timp cat nu depasim specificatiile tranzistorului ? De exemplu la TIP36C, se poate calcula curentul folosind formula respectiva atat pentru 50V si 30C cat si pentru 10V si 55C ?

Editat Februarie 20, 2018 de Mishu_17

[UDAR]

Pentru orice valori care pe le putem așeza în graficul SOA din data sheet . Asta e echivalent cu a nu depăși specificațiile .

Atenție însă, unele data sheet-uri nu cuprind toate situațiile . De exemplu sunt data sheet-uri de tranzistori de comutație care nu au curbele de DC.

 

Și, insist . Calculul este estimativ . Apariția sau nu a străpungerii secundare depinde de mulți factori . Un exemplu nedocumentat, mai mult intuitiv. Străpungerea secundară depinde, printre altele, de omogenitatea structurilor semiconductoare din componența tranzistorului respectiv. E de așteptat deci că, între doi tranzistori cu specificații aparent identice, să avem o probabilitate mai mare de străpungere secundară la cel oarecare față de cel MBR.

Și nu mă refer aici la falsuri ci la clone oficiale, marcate cu numele producătorului real. Dar, repet, este un exemplu nedocumentat. E posibil să și greșesc cu el.

[Mishu_17]

Daca avem de exemplu TIP36C si MJ2955 si daca ne uitam la cele doua tranzistoare pe graficul SOA, observam ca pentru Uce=40V, MJ2955 are Ic~=3A, in timp ce TIP36C are Ic~=1.8A (la 25C).

 

Daca le folosim pe ambele la o temperatura sa zicem de 70C, atunci putem spune ca este mai "sigur" sa folosim MJ2955 in locul lui TIP36C ?

Mai sigur in sensul ca MJ2955 permite un curent de colector mai mare la 70C decat TIP36C.

Editat Februarie 23, 2018 de Mishu_17

[UDAR]

Da , la 40V este mai sigur MJ2955 .

[Mircea]

 

Tot TIP35.

 

Care e diferenta intre cele 2 grafice? Sau e descrierea gresita? E clar ca Figura 7 e Reverse, cata vreme Figura 6 e Forward.

 

Practic: vreau 11.5A prin tranzistorul Q2 (pot fi 2-3 bucati, nu e musai sa fie numai unul) in configuratia asta:

 

Ton maximum = 8.5us

Toff minimum = 1.5us

 

Deci, comutat la 100kHz.

Editat Februarie 25, 2018 de thunderer

[Mircea]

Alternativa la TIP35 fiind 2SC3320, recuperate acum ceva ani de zile.

SOA: