Все предыдущие выпуски рассылки были так или иначе посвящены работе
транзистора в режимах, крайне "неудобных" для него с точки зрения
выживаемости. Подведём итог.
Аналоговая электроника
Итак. Что же действует на транзистор?
1. Напряжение.
2. Ток (он большой, если напряжение высоко, а сопротивления
относительно низки).
3. Мощность (теплота, выделяемая в единицу времени - зависит от
напряжения и тока).
Можно делать массу предположений или выводов, которые касаются того,
что же первично, а что вторично. Я же всегда предполагаю, что
первично НАПРЯЖЕНИЕ. Если нет разности потенциалов, то никакого тока
течь не будет /*сразу оговоримся, в случае переменных токов и
напряжений токи могут быть в моменты, когда напряжение может и не
быть, но они сдвинуты лишь по фазе!*/
Некоторые могут возразить, говоря о катушках индуктивности, и о
трансформаторах. Там ток первичен (казалось бы). Но если мы оставим
вторичную катушку трансформатора незамкнутой, то никаких токов в цепи
течь не будет, зато на выводах будет напряжение. Так что вопросы все
эти спорные, но повторюсь, я придерживаюсь такого мнения, что
напряжение всё же первично.
Итак, за напряжением следует ток. Он характеризует количество
зарядов, которое протекает через единицу времени через сечение
проводника. Что же заряды заставляет течь? Электромагнитное поле.
Т.е. разность потенциалов, т.е. НАПРЯЖЕНИЕ. :)
Помножив ток на напряжение, получим мощность - количество энергии,
которое выделяется в единицу времени.
Понятно, что чем меньше будут действовать напряжения в схеме, тем
меньшие будут токи, тем меньшие будут мощности.
Но не нужно забывать о сопротивлениях в схеме! И об отношении
сопротивлений и напряжений. Если сопротивления достаточно малы, то
(по закону Ома) токи будут громадны.
Значит, если в схеме напряжения малы, а сопротивления велики, то
действия влияющих факторов на транзистор менее опасны. Отчасти это
так. И если с некоторыми допущениями, то этим правилом можно
пользоваться практически всегда, когда мы разрабатываем схему на
транзисторах.
......
Какое же действие оказывают вышеуказанные факторы?
А вот здесь следует всё же перевернуть наше перечисление. Главным,
думаю, окажется мощность. :)
Ведь что такое напряжение? Это просто разность потенциалов. А эта
разность представляет собой просто "потенциальную" опасность.
Когда мы говорим о несчастных случаях, связанных с человеком и
электричеством, от чего погибает человек? Любой специалист скажет: от
действия электрического тока. Правильно. Каким бы ни было высокое
напряжение, действие на организм оказывает ток, который по нему
протекает.
Я привёл несчастные случаи, чтобы легче было проследить аналогию.
Транзистор - это ТЕЛО, состоящее из полупроводников различной
проводимости, и это тело также можно повредить, если через него
пройдёт большой ток.
Некоторые спросят: а статическое электричество? И тут всё понятно.
Статика отличается тем, что на каких-либо поверхностях накапливается
большой заряд. При прикосновении или пробое этот заряд СТЕКАЕТ, и
разность потенциалов выравнивается. Тут всё опять стало на свои
места. Сначала - заряды (напряжение), а потом - ТОК. Ведь статика
сама по себе ничего повредить не сможет! А повреждения наступают в
момент разряда, т.е. тогда, когда течёт электрический ток.
Но и ток здесь "сильно не при чём"! :) Давайте посмотрим, что же
влияет на проводник на самом деле? Что его разрушает, что заставляет
менять структуру? В большинстве случаев - температура. А здесь уже на
первый план выходит МОЩНОСТЬ. Т.е. ток может быть большим, но если
сопротивление крайне мало, то он не вызовет локального нагрева, и это
не сможет привести к разрушению проводника.
На проводник (полупроводник) локально, либо в целом действует сильнее
всего мощность, оказывая (за единицу времени) тепловое воздействие.
Ток может пройти по какому-либо каналу в приборе, вызвав его выход из
строя. Но нарушение структуры в пределах этого канала определяется
как раз действием тепла. Если бы тепла было мало (в единицу времени),
то и канал бы не разрушился бы.
Приведём пример со статикой. Казалось бы, какое там тепло?!?! Ан нет!
Мы постоянно говорим о тепле в ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ! Статическое
электричество стекает за крайне короткий промежуток времени. Там
действуют большие напряжения, а следовательно - и токи. Но короткое
действие всего этого обуславливает также и гигантскую мощность. Она
выделяется мгновенно, не вызывая объёмного разогрева прибора, зато
вызывает разогрев канала, по которому протекает ток, разрушая его.
В полупроводниках действие статики усугубляется ещё и тем, что ток,
как правило, течёт по КАНАЛУ, а не по всей толще прибора, взывая
общее нагревание. Т.е. действие тока (и мощности) локально.
Сконцентрировано в небольшом объёме. И за короткий промежуток времени
оказывает негативное действие.
А что это за канал? Почему ток течёт по одному каналу? Кто мешает ему
течь по всей толще?
Правильные вопросы. Давайте это выясним.
Полупроводники имеют свойство уменьшать своё сопротивление под
действием температуры (этим они в противоположность отличаются от
металлов). Так вот, если в толще полупроводника проходит ток, то он
где-то может проходить больше (плотнее), а где-то - нет. Там, где
"его больше", происходит и больший нагрев, значит, падает
сопротивление, а как следствие - начинает расти ток.
При большом напряжении процесс приобретает лавинообразный характер.
Канал нагревается и постепенно начинает разрушаться (или не
постепенно - в случае со статикой).
......
Давайте подведём итоги.
Проектируя схему на транзисторах, следует уделять особое внимание
напряжениям, действующим в схеме, которые, в свою очередь, вызывают
действие токов и выделение мощности, которое губительно сказывается
на приборах.
И всё это нужно обязательно учитывать В КОМПЛЕКСЕ!
......
В этом выпуске рассылки было много "теоретики", логических выводов.
Многое может показаться спорным. Если вас, дорогие читатели что-то
"задело" - пишите. Попробуем обсудить сказанное.
Рассылка "Электроника. Образ жизни" для тех, кто увлекается
разработкой и ремонтом электронных схем. Она и для специалистов по
аналоговой технике, и для "цифровиков". Каждый радиолюбитель сможет
найти здесь что-то своё - узнать новости, спросить, где можно найти
или скачать документацию к микросхеме, поделиться хитростями (как
отремонтировать телефон, "оживить" компьютер), отгадать кроссворд по
электронной тематике.
В рассылке можно будет задать свои вопросы по телефонии, цифровой и
аналоговой схемотехнике, микроконтроллерам, интерфейсам,
радиолюбительской технологии, программированию, интернету.
Посоветоваться, как написать программу /*для контроллера или под
какое-либо устройство*/. Главное - проявить смелость и послать свой
вопрос.
"Электроника. Образ жизни" и для тех, кто ещё учится (с её помощью вы
сможете написать реферат о том, что же такое резистор или
конденсатор!), для тех, кто преподаёт, для тех, кто работает на
заводе, в лаборатории или в офисе.
Если Вы чувствуете, что электроника - это ваш образ жизни -
присоединяйтесь!
