Труды Кольского научного ценра РАН. № 8, вып.17. 2018 г.

3) температура канала транзистора за время лавинного процесса T j max не должна превысить предельно допустимую температуру канала T j lim . Так как для одиночного импульса постоянная времени теплоотвода много больше постоянной времени кристалла, то сравниваются именно температуры канала T j max и T j lim . Значения I AR , T j lim и кривая зависимости допустимой энергии пробоя от температуры канала E AS ( T j ) приводятся в документации на транзистор [6]. В рассматриваемом ГИТ на основе ИНЭ длительность формируемых импульсов тока значительно меньше периода их повторения, поэтому пробой можно считать однократным. Рассмотрим выполнения каждого из условий. 1. Максимальная амплитуда импульса тока генератора составляет 5 А, тогда как согласно [6] максимальный ток пробоя I AR для транзистора STF9NK90Z ограничен величиной 8 А, следовательно, первое условие выполняется. 2. Так как значение допустимой энергии E AS , выделяемой при пробое, зависит от температуры канала, то сначала найдем температуру канала транзистора перед началом пробоя T j start . В фазе заряда (накачки) емкостного накопителя энергии ключи находятся в проводящем состоянии, тогда для температуры канала перед началом лавинного процесса можно записать: T j start = T case + AT j on где: TC a Se — начальная температура корпуса транзистора, которую можно принять равной температуре окружающей среды (25 °С), а AT j on — изменение температуры канала за время нахождения транзисторов в проводящем состоянии. Это изменение температуры может быть найдено, как: AT j on = Z thjc (A t on ) P on [7]. В этом выражении: Z thjc (A t on ) — тепловой импеданс канал-корпус транзистора, зависящий от длительности импульса тока через транзисторы, P on — среднеквадратичное (действующее) значение рассеиваемой мощности в проводящем канале транзисторов за время накачки, а At on = А ^ нк — время нахождения ключей в проводящем состоянии (время накачки ИНЭ). Потери в каждом транзисторе VT2 - VT6 за это время определяются суммой статических потерь на проводимость и динамических потерь на переключение: P on P cond + P sw . Тогда: AT j on Z thjc (A t on ) (P cond + P sw ). При заряде ИнЭ ток в канале транзисторов нарастает по закону: R I d (t ) = U n R ИН (1) где Un— напряжение питания выходного каскада ГИТ (на первичном емкостном накопителе); Р ин — активное сопротивление индуктивного накопителя в фазе накачки, определяемое активным сопротивлением дросселя R L и суммарным сопротивлением ключей VT1-VT6 в открытом состоянии: Р ин = Р | +6' P on . Для транзистора STF9NK90Z типовое значение R on составляет 1.1 Ом [6], а активное сопротивление дросселя — 25 Ом. Тогда: Р ин =6-1.1+25=31.6 Ом. Из выражения (1) можно определить длительность фазы накачки А ? нк , необходимую для достижения максимальной амплитуды тока индуктивного накопителя энергии I max : НК L R HH ln ТУ т 1 — R HH 1 max у 1 - UП (2) 1 - e у L 90