（新编）三极管失效

三极管失效机理 (2009-08-13 16:00)
分类：照明知识
失效模式节能灯损坏、寿命短的主要原因是大功率开关三极管的失效。

通过对失效功率管的解剖分析，绝大多数失效管属发射结烧毁短路。

用显微镜观察解剖的失效管子时，可以见到在发射区焊位附近有明显的烧毁发黑斑点（参见图1）。

这是典型的烧毁现象。

三极管工作时，由于电流热效应，
会消耗一定的功率，这就是耗散功率。

耗散功率主要由集电极耗散功率组成：PT≈VceIc即PT≈PCM 我们知道，三极管的工作电流受温度的影响很大。

PN结的正向电流与温度的关系为：I∝e－(Eg－qV)/kT 当三极管工作时，耗散功率转化为热，使集电结结温升高，集电结结电流进一步加大，会造成恶性循环使管子烧毁。

这种情况叫热击穿。

使管子不发生热击穿的最高工作温度定义为最高结温。

硅材料PN结的最高结温是： Tjm=6400/(10.45＋lnρ) 另一种情况，当管子未达到最高结温时，或者未超过最大耗散功率时，由于材料的缺陷和工艺的不均匀性，以及结构原因造成的发射区电流加紧效应，使得三极管的工作电流分布不均匀。

当电流分布集中在某一点时，该点的功耗增加，引起局部温度增高，温度的增高反过来又使得该处的电流进一步增大，从而形成“过热点”，其温度若超过金属电极与半导体的共熔点，造成三极管烧毁。

另一方面，局部的温升和大电流密度会引起局部的雪崩（击穿），此时的局部大电流能使管子烧通，使击穿电压急剧降低，电流上升，最后导致管子烧毁。

这种情况就是所谓的二次击穿。

三极管二次击穿的特性曲线如图2所示[1]。

二次击穿是
功率管失效的重要原因。

为保证管子正常工作，提出了安全工作区SOA的概念。

SOA示意图如图3所示，它由集电极最大电流Icm线、击穿电压BVceo线、集电极最大耗散功率Pcm线和二次击穿功耗Psb线组成。

由于使用时工作电流和最大电压的设计都不会超过管子的额定值，因此，正常情况下，集电极耗散功率和二
次击穿特性就是造成管子失效烧毁的主要因素。

3影响失效的因素从上面的失效机理分析可知，为减少失效，重要的是要尽量降低管子工作时的功率、改善二次击穿特性，这两者其实是相关的。

由二次击穿的发生机理可知，温度上升，导致管子HFE增大，开关性能变差，二次击穿特性变差（更容易发生二次击穿）；温度的升高，也使得管子的实际耗散功率参数变差，管子的安全工作区变小了。

反过来，由于管子的耗散功率主要和管子的热阻有关，耗散功率小，实际上也就是其所能承受的电流电压低，散热性能差，同样也影响到了二次击穿特性。

因此，防止工作时管子温升过高、提高管子的耗散功率，是提高管子质量的最有效办法。

1)热阻管子工作中，当PN结温度超过允许最高结温时，管子消耗的功率就是管子的集电极最大耗散功率。

由于一定材料的最高结温是一定的，因此，提高管子的散热性能，就是提高管子的耗散功率，同时，散热性能好，管子的温升就低，也降低了二次击穿的可能性，这是提高二次击穿特性的重要因素。

热阻作为大功率管的一个重要参数，代表了管子的散热能力。

热阻与耗散功率的关系为： Pcm=(Tjm－Ta)/RT 其中Tjm为最高结温，Ta为环境温度，RT为热阻。

可见，当最高结温和环境温度一定时，耗散功率的大小取决于热阻的大小。

在节能灯产品中，应选用热阻尽可能低的管子。

除了芯片本身之外，后工序装配的材料、工艺和质量对热阻的影响非常大。

对管子进行热阻的测试筛选，是保证节能灯功率管质量的基本要求。

2)开关参数典型的节能灯线路工作时，两只管子轮流工作于饱和和截止状态，因此管子的开关参数对其工作情况有重大的影响。

管子的开关参数有4个：延迟时间td、上升时间tr、储存时间ts和下降时间tf。

如图4所示的三级管开关波形图，管子由截止到饱和时，过渡时间受延迟时间和上升时间的影响，由饱和到截止时，过渡时间受存储时间和下降时间的影响。

管子在不同工作状态时消耗的功率为：
截止时：P=Vce·Icex 饱和时：P=Vces·Ic
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1993年北京医科大学生物化学试题
一、问答题
1、原核生物蛋白质合成起始复合物由哪些成分组成？图示该复合物的形成过程。

2、试比较DNA复制和转录的异同。

3、DNA热变性时，OD260值，随温度缓慢升高而增高，在降温时OD260值，如何随温度变化？解释原因。

4、牛胰核糖核酸酶能否水解PGp GapGpApA序列？若能，在何处水解，产物为何物？若不能，说明原因。

5、写出真核mRNA的结构组成，并说明其前体hRNA成熟为mRNA所需的几种转录后加工过程。

6、将α-磷酸甘油用同位素14C标记（标记部位见下示结构成）后，加肝匀浆中，在适宜条件中进行反应，试问，经过一段时间后，测定此肝匀浆中的葡萄糖，磷脂酸胆固醇，丙氨酸等是否含14 C？请扼要解释为什麽？
7、请写出四种由甘氨酸参与合成的不同类型的生物活性物质，并分别说明他们的主要功用。

8、简述新生儿核黄疸原因。

二、填空题
1、嘌呤核苷酸代谢的最终产物是----，如生成过多则出现----症。

2、重组DNA技术包括：切割目的基因片段、切割载体DNA，将--插入--DNA中等。

3、DNA中内含子（intro，插入子）是指--，外显子（exon，表达子）是指----。

4、蛋白质合成的调控主要是在--水平进行。

5、DNA的合成方向是--，蛋白质的合成方向是--。

6、蛋白质合成时，启动信号的密码通常是----，启动tRNA上的反密码是----。

7、一克分子丙酮酸在体内彻底氧化成CO2.H2O和----克分子A TP。

8、写出下列化合物的中文名称，PAPS----，HMGCoA----。

9、就化学本质而言，酶原的激活过程就是----的过程。

10、如果双链DNA中一条链部分序列是5`pGpCpTpGpGpA3`，另一条链的互补序列为--。

11、除维生素C外，其他水溶性维生素，主要生理意义都是通过----功能表现出来的。

12、胆固醇转变为胆汁酸的限速酶是----。

13、肝脏进行生物转化时，对葡萄糖酸的活性供体是----。

14、cAMP在代谢调节中的作用主要是通过对----的激活来实现的。

15、用凯氏定氮法，测得正常人血清含氮量为11.584 mg/ml，以次求得正常人血清蛋白质的含量cg/100mt为----。

16、加单氧酶主要由----和----组成。

17、合成脂肪酸的原料是----和------NDAP。

18、紫外线照射可在相邻两个----嘧啶间形成----。

19、胆固醇生物合成的限速酶是----，胆固醇可反馈抑制----酶从而减少肝中胆固醇合成。

20、合成糖原时，葡萄糖活性供体是----，合成卵磷脂时所需的活性胆碱----。

三、选择题
1、DNA复制中解开双螺旋的酶是：
A、拓扑酶
B、螺旋酶
C、DNA结合蛋白
D、连接酶
E、引物酶
2、嘧啶核苷合成途径中，首先出现的是：
A、一磷酸胞苷
B、一磷酸尿苷
C、乳清酸
D、氨甲酰磷酸
E、二清乳清酸
3、在"抢救"途径中（重新利用途径）参与腺嘌呤再利用的酶是：
A、二氢叶酸还原酶
B、腺甘酸脱氢酶
C、腺嘌呤磷酸核糖转移酶
D、鸟嘌呤次黄嘌呤磷酸核糖转移酶
E、腺甘酸琥珀酸裂解酶
4、成熟的真核生物mRNA5`端具有：
A、聚（poly）A
B、poly U
C、poly C
D、polyG
E、cop stwcttuce（帽结构）
5、下述对DNA聚合酶的描述哪一种是错误的？
A、具有5`-3`外切活性
B、具有3`-5`外切活性
C、具有5`-3`内切活性
D、具有3`-5`内切活性
6、下列哪种化合物不是高能磷酸化合物：
A、ADP
B、磷酸肌醇
C、1.3-磷酸甘油酸
D、磷酸烯醇式丙酮酸
E、6-磷酸葡萄糖
7、胞液里产生的NADH可以：
A、直接进入线粒体氧化
B、交给FAD可进入线粒体氧化
C、由肉毒碱帮助进入线粒体
D、通过线粒体内膜上的相应载体而进入线粒体
E、还原磷酸二羟丙酮，其还原一应可进入线粒体
8、儿茶酚胺是由哪个氨基酸转化生成的？
A、色氨酸
B、谷氨酸
C、天门冬氨酸
D、酪氨酸
E、精氨酸
9、呼吸链与磷酸化相偶联的部位是：
A、FAD→CoQ
B、FMN→CoQ
C、CoQ→Cytb
D、cytc→cytaa3
E、NADH→FMN
10、已知某人每日从膳食入蛋白质50 g，每日排氨量为10g，则此人的氨代谢处于--平衡状态。

A、氮正B、氮负C、氮总平衡D、以上都不对E、均正确
11、变构效应物与酶结合的部位是：
A、酶活性中心的底物结合部位
B、活性中心的催化基因
C、酶的-SH基
D、活性中心以外的特殊部位
E、活性中心以外的任何部位
12、关于变构调节正确的是：
A、所有变构酶都有一个调节亚基，一个催化基
B、变构酶的动力学特点是酶促反应与底物浓度的关系的S形而不是双曲线
C、变构激活和酶被离子激活剂的机制相同
D、变构抑制与非竞争抑制相同
E、变构抑制与非竞争抑制不相同
13、在生理条件下，合成血红素的限速步骤是合成：
A、胆色素原
B、线状四吡咯
C、原卟啉Ⅸ
D、尿原卟啉III
E、δ-氨-α-酮戊酸
14、下列哪种蛋白质不含铁：
A、细胞色素P450
B、细胞色素C
C、肌红蛋白
D、球蛋白
E、过氧化酶
15、1.25-（OH）2D3 的生理作用是：
A、使血钙升高，血磷降低
B、使血钙降低，血磷升高
C、使血钙、血磷升高
D、使血钙、血磷降低
E、对血钙、血磷浓度无明显影响
16、一个酶作用于多种作用物时，其天然作用物的Km值应是：
A、最大
B、与其他作用应相同
C、最小
D、居中
E、与Ks相同
17、常用于开链肽N端氨基酸测定的试剂是：
A、异硫氰酸苯
B、肼
C、2.4-二硝基苯
D、丹碳酰氯
E、苯乙内酰硫尿
18、利用蛋白质颗粒带电荷物质进行的操作的技术有：
A、电泳和薄层层析
B、超速离心和超滤
C、凝胶过滤
D、亲和层析和免疫电泳
E、电泳和离子交换
19、DNA受热变性时：
A、在260nm波长处吸光度下降
B、多核苷酸链断裂
C、碱基对可形成共价连接
D、加入互补RNA链直冷却可形成DNA：RNA杂交分子
E、溶液黏度增加
20、下列关于蛋白质结构叙述不正确的是：
A、三级结构即具有空间构象
B、各种蛋白均具有一、二、三、四级结构
C、一级结构决定高级结构
D、α螺旋属二级结构形式
E、无规卷曲是在一级结构基础上形成的。