Перейти к содержанию

Область безопасной работы

Транзистор ограничен не только наибольшим током и напряжением по отдельности, но и их сочетанием. Область безопасной работы — график в даташите, который показывает, какой ток допустим при данном напряжении и длительности импульса.

Обновлено Редакция GAW

Область безопасной работы (ОБР, safe operating area, SOA) — множество сочетаний тока коллектора (стока) и напряжения коллектор–эмиттер (сток–исток), при которых транзистор работает без повреждения. В даташите её изображают графиком в логарифмическом масштабе, отдельными кривыми для постоянного тока и импульсов разной длительности.

Граница ОБР биполярного транзистора складывается из нескольких участков:

ОграничениеЧто задаёт
Наибольший токгоризонтальный участок при малых напряжениях
Мощностьнаклонный участок: ток × напряжение = Pmax с учётом теплового сопротивления
Вторичный пробойболее крутой участок при высоких напряжениях
Наибольшее напряжениевертикальная граница

Пример — мощный транзистор 2N3055. Предельный ток — 15 А, мощность — 115 Вт при температуре корпуса 25 °C. Но при 40 В onsemi гарантирует безопасную работу лишь при токе 2,87 А в течение секунды: это и есть ограничение по вторичному пробою.

На практике ОБР важна в линейных режимах — регулирующих транзисторах стабилизаторов, выходных каскадах усилителей, при переключении индуктивной нагрузки, — где на транзисторе одновременно большие ток и напряжение. В ключевом режиме рабочая точка проходит опасную область быстро, и решающими становятся кривые для коротких импульсов. Графики даны при корпусе 25 °C, а с нагревом допустимая мощность снижается — это учитывают при выборе радиатора. График ОБР есть и у транзисторов средней мощности, например BD139.

Частые вопросы

Почему транзистор сгорает при токе меньше предельного?

Потому что предельный ток из таблицы допустим не при любом напряжении. При большом напряжении коллектор–эмиттер мощность и вторичный пробой ограничивают ток сильнее: у 2N3055 при 40 В onsemi допускает лишь 2,87 А в течение секунды, хотя предельный ток — 15 А.

Что такое вторичный пробой?

Разрушение биполярного транзистора, когда ток стягивается в узкую область кристалла и локально перегревает её. Он наступает при высоком напряжении и токе раньше, чем по средней мощности, поэтому на графике ОБР появляется дополнительный наклонный участок.

Как пользоваться графиком ОБР?

Найти рабочую точку — напряжение на транзисторе и ток — и убедиться, что она под кривой для нужной длительности: постоянный ток или импульс. Графики даны при температуре корпуса 25 °C, при нагреве допустимая мощность снижается, поэтому берут запас.

Источники

  1. onsemi. 2N3055 (NPN), MJ2955 (PNP): Complementary Silicon Power Transistors (2N3055/D, Rev. 7, October 2024) — 115 Вт при корпусе 25 °C; ток вторичного пробоя 2,87 А при 40 В в течение 1 с, неповторяющийся; рис. — область безопасной работы
  2. onsemi. BD135, 137, 139: NPN Epitaxial Silicon Transistor (BD139/D, Rev. 3, April 2026) — рис. 4 — область безопасной работы; рис. 5 — снижение мощности с температурой корпуса

Нашли ошибку?

Смотрите также