Тепловая модуляция транзисторов ВК (модель)

[_Сам_]

В качестве подопытных кроликов пара BD911/912.

Из даташита берём
Total Dissipation at Tc ≤ 25 ^oC: P_tot = 90 W
Max. Operating Junction Temperature: T_j= 150 ^oC
Thermal Resistance Junction-case Max: Rthj-case = 1.4 ^oC/W
C графика ОБР

DC 3 A * 30 В (как раз 90 Вт * 1.4 = 126 ^oC перегрева над средой 25^oC )
импульс 10 мс ток 4.5 А
В микрокапе делаем модель

H1 преобразует ток коллектора в напряжение, которое перемножается Х1 с напряжением КЭ от E1 на 1.4 ^oC/W. RC цепочка моделирует процесс передачи тепла кристалл-среда. Её номиналы делаем такими, чтобы при импульсе 4.5 А х 10 мс температура не вышла за 125 ^oC. Постоянная времени RC=9.1 мс

На конденсаторе получили мгновенную температуру перегрева кристалла в масштабе 1 В = 1 ^oC
Осталось это напряжение преобразовать в тепловое смещение p-n перехода с коэффициентом -2 мВ/^oC, что и делают Е2 и Е4 в схеме ниже.

Собираем двухтактный эмиттерный повторитель c током покоя 100 мА и подаём на вход меандр 10 В х 20 Гц.

Из-за падения на эмиттерных резисторах амплитуда меандра на выходе 6.7 В

Видны небольшие завалы на графике Vout после после фронтов.
Это от нагрева и остывания кристаллов каждого плеча на 40^oC.
Чтобы увидеть термическую ошибку смотрим на разницу после вычитателя delta=Vin-Vout*1.485.
Иголки на графике delta это коммутационные помехи от переключения ВК, а размах выделенной ошибки тепловой модуляции получается около 60 мВ.

Хотя конечно при измерении готовой схемы гармоники термомодуляции маскируется спектром основного сигнала и их непросто увидеть или измерить. Но порядок ошибки понятен.

Для пытливых модели в МС11

[_Сам_]

А как теперь выглядят "хвосты" при v>0?

ниже картинки температуры кристалла через 5 с после начала воздействия

скважность 10, длительность t_p = 10 us, 100 us, 1 ms, 10 ms

пиковые значения r_thA = 30, 33, 51, 100 К/W

скважность 100, длительность t_p = 1 us, 10 us, 100 us, 1 ms

пиковые значения r_thA = 3.5, 5, 13, 35 К/W

нужно привязать не к земле, а к источнику напряжения, являющемуся эквивалентом температуры среды.

здесь везде разница температуры кристалл-амбиент. Потому потенциал 0 соответствует температуре окружения.

[Ломатель]

Потому потенциал 0 соответствует температуре окружения.

Если температура среды задумана как 0°С - то Ок. А так от температуры среды Zth зависеть не будет.

[buratino]

Потому потенциал 0 соответствует температуре окружения.

Этого достаточно для того, чтобы "настроить" модель. Но этого нельзя допускать в реальности: тепловой поток может идти не только от ППП в среду, но и от среды к ППП, например, от "соседнего" радиатора, транзистора, ППП в "однокорпусном" дарлингтоне, ... Поэтому "выход" нужно не заземлять, а нужно подключать к выходу электротермометра. Но это уже мелочи.
Думаю, что информации уже достаточно, чтобы начать обдумывать аппаратную часть для коррекции тепловой модуляции.

---------- Сообщение добавлено 21:02 ---------- Предыдущее сообщение было 20:52 ----------

оставлю Вам коллега
У физиков, образованных электриков,

Ничего личного, коллега!

(кол-во_теплоты) = (Коэф.теплопроводн.)*(delta_T)*d(теплопроводящий_объём)*dt
или
Q = K (T2-T1) dV dt
Для V нужны граничные условия "ППП-кристалл", "кристалл-теплоотвод", ...
Вот такая простенькая "модель".
Наверное.

ПС. Я не физик. И даже не электрик. Оно мне надо?