Cтраница 2
При сварке заполняющих и облицовочного слоев шва, когда сварщик совершает продольные и поперечные колебания электродом, необходимо обеспечить минимальное изменение сварочного тока для равномерного проплавления кромок. Это требование выполняется, если источник питания имеет крутопадающую вольт-амперную характеристику в области рабочих токов. Чем круче наклон вольт-амперной характеристики в точке А ( см. рис. 3.12), тем меньше ток отличается от первоначального при изменениях длины дуги. Следовательно, для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва источник тока должен иметь крутопадающую вольт-амперную характеристику. [16]
Внешняя характеристика источника питания при ручной дуговой сварке должна быть крутопадающей с дифференциальным сопротивлением от - 1 до - 0 1 В / А. При этом безусловно удовлетворяется требование принципиальной устойчивости системы источник питания-дуга. Благодаря крутому наклону характеристики в области рабочих токов достигают высокой стабильности силы тока при колебаниях длины дуги. В силу тока поддерживают на уровне ( 315 35) А. [17]
Коэффициент усиления биполярных транзисторов из-за снижения коэффициента инжекции резко уменьшается в области больших токов. С ростом предельно допустимого запираемого напряжения эта проблема еще более усугубляется. Крутизна полевых транзисторов с коротким каналом из-за ограничения скорости движения носителей практически неизменна в области рабочих токов. Это обеспечивает большую устойчивость полевых транзисторов к токовым перегрузкам по сравнению с биполярными. [18]
При этом оказывается возможным значительное снижение сопротивления в открытом состоянии, несвойственное МДП - транзисторам. Схемотехнически структуру ячейки IGBT можно представить комбинацией двух главных составляющих: управляющего МДП-транзи-стора и биполярного р-п-р-транзистора ( 2.26), соединение которых очень напоминает внутреннюю структуру упоминавшихся в первой главе побистора и каскадного BIMOS-клю-ча. Таким образом, в отличие от МДП-ключа прямое падение напряжения в рассматриваемой структуре, с одной стороны, не может быть меньше, чем пороговое значение диодной составляющей, а с другой стороны, оно пропорционально выходному току, умноженному на значительно меньшее промодулированное омическое сопротивление. Поскольку омическая составляющая расположена в базовой цепи p - n - p - транзистора, величину модуляции можно рассматривать как уменьшенное в SN раз сопротивление эпитаксиального гГ - слоя, где SN - коэффициент передачи базового тока биполярного транзистора. Данное представление прямого напряжения определяет его температурную зависимость, которая складывается из двух противоположных составляющих: отрицательного температурного коэффициента у диодной компоненты и положительного у омической. Как правило, в области рабочих токов, на которые проектируется структура IGBT, результирующий температурный коэффициент является положительным, сохраняя в данном приборе преимущества полевого транзистора. Очевидно, что уменьшения прямых падений напряжения на открытом IGBT можно достигать двумя путями: уменьшением омического сопротивления эпи-таксиальных слоев и увеличением коэффициента передачи тока SN дляр-л-р-транзистора. Первый путь имеет ограничения, связанные с геометрическими размерами л - области, определяющими предельно допустимые напряжения на закрытом ключе. [19]
Взаимосвязь между источником тока и сварщиком заключается в том, что на манипулирование электродом, длиной дуги, установочным изменениям тока, источник питания должен соответствующим образом реагировать, регулируя энергию сварочной дуги, а соответственно и плавление электродов. Так, при сварке корневого слоя шва, когда имеют место неточности сборки стыка, притупления кромок и зазора по периметру, сварщику для обеспечения качества необходимо регулировать сварочный ток и соответственно проплавление в процессе сварки. Этого можно достичь, изменяя длину дуги и наклоняя электрод, при условии, что источник тока имеет небольшой наклон статической вольтамперной характеристики в рабочей точке. Соответственно сварочный ток уменьшится на величину Д / IA - IE - Таким образом можно существенно уменьшить или увеличить ( при сокращении длины дуги) сварочный ток, реагируя на изменение зазора или притупления кромок труб в стыке при сварке корневого слоя шва, добиваясь качественного его формирования. В случае крутопадающей вольтамперной характеристики источника питания ( рис. 7, кривая 4), при изменении длины дуги ее рабочая точка переместится из А в С и изменение сварочного тока Д / 1д - / с значительно меньше, чем при сварке на пологопа-дающей характеристике, поэтому сварщик не может отработать возмущения, связанные со сборкой стыка и притуплением кромок. Следовательно, источник тока для сварки корневого слоя шва должен иметь пологопадающую вольтамперную характеристику в области рабочих токов. [20]
В недавней работе [93] приведена теоретическая модель шумов ДБШ, учитывающая разогрев электронов и частотно-зависимый ловушечный механизм шумов. Поскольку избыточные шумы зависят от тока диода, модулированного гетеродином, они вводятся в теоретическую модель как коррелированные. В отличие от дробовых шумов учитывается их частотная зависимость, приводящая к уменьшающейся с ростом частоты интенсивности шума в различных полосах приема. Шумовая температура смесителя, рассчитанная с помощью этой модели, объясняет наличие экспериментально наблюдаемого минимума шума охлажденных диодов на семействе характеристик выпрямления ДБШ ( зависимости / от V при фиксированной мощности гетеродина) и позволяет выбирать оптимальный режим смесителя ( напряжение смещения и мощность гетеродина) расчетным путем. В работе [95] приводится экспериментальное подтверждение большой роли поверхностных эффектов в возникновении избыточных шумов. Показано, что в процессе охлаждения после осаждения защитной пленки SiO2 на поверхность эпислоя GaAs, которое производится при температуре 350 С, между слоями возникают значительные механические напряжения. В местах травления окон для анодов ДБШ эти напряжения достигают такой силы, что приводят к растрескиванию поверхности эпислоя по периферии каждого анода. Диоды, получаемые такой типовой технологией, обладают избыточными шумами. Стравливание тонкого слоя ( 25 нм) эпитаксиальной пленки GaAs вокруг анода или применение эластичной защитной пленки вместо SiO2 приводит к исчезновению избыточных шумов в области рабочих токов диода, повышает пробивное напряжение и крутизну обратной ветви ВАХ диодов. [21]