Транзистор КТ827А: подробные технические характеристики

Транзистор КТ827А - настоящая легенда отечественной электроники. Уже более 40 лет он неизменно входит в топ самых популярных и широко применяемых моделей. В этой статье мы подробно разберем его конструкцию, рассмотрим все ключевые характеристики и режимы работы.

Основные технические характеристики КТ827А

Транзистор КТ827А представляет собой мощный низкочастотный кремниевый транзистор типа n-p-n в металлостеклянном корпусе ТО-3. Он имеет эпитаксиальную меза-планарную структуру и изготавливается по схеме Дарлингтона, что обеспечивает высокий коэффициент усиления.

КТ827А широко используется в выходных каскадах усилителей, импульсных источниках питания, схемах защиты и управления мощными двигателями.

Рассмотрим основные электрические параметры этого транзистора:

• Максимальный постоянный ток коллектора - 20А
• Максимальное напряжение коллектор-эмиттер - 100В
• Коэффициент усиления по току h₂₁ - до 18000
• Максимальная рассеиваемая мощность - 125Вт

Конструктивно КТ827А выполнен в металлическом корпусе ТО-3 с двумя изолированными выводами эмиттера и базы. Третий вывод (коллектор) электрически соединен с корпусом.

Сравнение с другими моделями транзисторов

По своим характеристикам КТ827А превосходит многие другие отечественные транзисторы:

Из зарубежных аналогов по характеристикам близок к КТ827А транзистор TIP142, но он имеет меньший ток коллектора - 10А.

Рекомендации по выбору рабочей точки

При использовании КТ827А в схемах следует правильно выбрать его рабочую точку, чтобы обеспечить надежную работу при заданных нагрузках. Рассмотрим это на примере.

Допустим, транзистор используется в импульсном источнике питания, коммутирующем ток 5А при напряжении 50В. Тогда максимальная рассеиваемая мощность в нем составит:

• Прасс = Укэ * Ик = 50В * 5А = 250 Вт

Это значение меньше максимальной допустимой мощности, следовательно, такой режим допустим. Для надежной работы запас по мощности должен быть не менее 25-30%. Таким образом, выбранная рабочая точка удовлетворяет этому условию.

При использовании транзистора КТ827А следует учитывать ряд важных особенностей.

Работа при предельных нагрузках

Даже кратковременная работа с максимальными токами и напряжениями недопустима для КТ827А и может привести к его выходу из строя. Например, длительное воздействие максимального напряжения 100В КЭ при высокой температуре корпуса (выше 100°С) может спровоцировать пробой коллекторного перехода.

Влияние температуры и охлаждение

Транзистор КТ827А чувствителен к перегреву. Превышение максимальной температуры перехода (200°С) неминуемо приводит к деградации параметров и снижению надежности. Поэтому при больших токах и мощностях следует использовать радиаторы.

Для расчета необходимого радиатора воспользуемся следующей формулой:

• Ррад ≤ (Тп max - Токр) / Прасс

Где Токр - температура окружающей среды, а Прасс - рассеиваемая мощность.

Защита от опасных воздействий

Помимо тепловых режимов, при эксплуатации КТ827А необходимо предусмотреть защиту от возможных опасных воздействий:

• Перенапряжений, возникающих при разрыве индуктивных цепей
• Скачков тока при включении мощных нагрузок
• Электромагнитных импульсов, наводок от силового оборудования

Для этого используют различные схемные решения с применением защитных диодов, варисторов, РСН-элементов и фильтров. Также эффективны конструктивные методы экранирования и развязки цепей.

Подбор радиаторов и расчет тепловых режимов

Оптимальный выбор радиатора и правильный расчет теплового режима - залог надежной работы транзистора в течение срока службы.

При выборе радиатора следует ориентироваться на его тепловое сопротивление. Чем меньше это значение, тем лучше отводится избыточное тепло от кристалла транзистора.

Пример расчета для режима:

• Рассеиваемая мощность Ррасс = 80 Вт
• Максимальная температура перехода Тп max = 150°C
• Температура окружающей среды Токр = 35°C

Тепловое сопротивление радиатора, с запасом 25-30%:

Ррад ≤ (150°C - 35°C) / 80 Вт = 1,4 °C/Вт

Таким образом, для данного режима подойдет, например, радиатор с R = 1 °C/Вт.

Влияние рабочего диапазона частот

Хотя КТ827А относится к низкочастотным транзисторам, рабочий диапазон частот тоже оказывает влияние на его характеристики и надежность.

При увеличении частоты коэффициент усиления h21Э заметно падает. Например, на частоте 1 кГц он снижается до 7500-8000, а на 10 кГц опускается до 4000-5000.

Поэтому в высокочастотных импульсных схемах (которые позволяет применять КТ827А) не следует ориентироваться на максимальные паспортные значения h21Э.

Срок службы и показатели надежности

При соблюдении условий эксплуатации срок службы транзистора КТ827А может превышать 50 000 часов, а средняя наработка на отказ составляет не менее 30 000 часов.

Для сравнения, у менее мощных моделей вроде КТ3102 срок службы порядка 30 000 часов. Это объясняется более совершенной технологией производства.