Большое разнообразие схем и режимов работы СЭУ определяет отличие причин, механизмов отказов СИП, а также количественных показателей их надежности. Однако с точки зрения физики отказа, особенности режимов работы СПИ во всех девяти группах СЭУ можно свести к четырем базовым режимам: длительному (статический), импульсному, режиму ударных токов и режиму емкостной коммутации. В результате любой частный режим работы СПП можно представить как совокупность нескольких основных (базовых) режимов
Рис. 1.37. Режимы работы СПП в СЭУ
Длительные режимы можно разделить на непрерывные (а) и повторно-кратковременные (б), в которых можно выделить два этапа: τпп - переходной режим -средняя за период tnтемпература ѳср любой области прибора изменяется; τуст - установившийся режим, когда средняя за период tnтемпература любой области прибора ѳср = const. Повторно-кратковременный режим характеризуется (рис. 1.38, б) протеканием через СПП импульсов тока определенной частоты fпк = l/tu в виде пакетов импульсов длительностью τпи и периодом повторения tп
Одним из основных признаков импульсных режимов (рис. 1.38, в) является то, что к началу следующего импульса тока (нагрузки) температура во всех частях СПП достигает начальных значений ѳН, т.е. значений, которые были до начала предыдущего импульса. При этом в зависимости от частоты повторения импульсные режимы делятся на одиночные и циклические. Режим ударных токов СПП (рис. 1.38, г) характеризуется действием импульсов нагрузки значительной амплитуды по сравнению с импульсами тока в рабочем режиме. При этом импульсы перегрузки могут быть со случайным (аварийный) или периодическим характером повторения. Последние делятся на одиночные и в виде серии импульсов. Обычно за время tnмежду очередными импульсами тока iп перегрузки температура структуры СПП снижается до установившегося значения ѳср, определяемого током рабочей перегрузки, или до ѳН в случае аварийного отключения при воздействии аварийного импульса тока Iап.т. В данном режиме критическое значение температуры ѳкр структуры зависит от длительности импульса тока.
В результате при длительных установившихся режимах, для установления значения предельного среднего тока СПП необходимо определение температуры в зоне p-n-перехода (ѳpn) и в зоне контакта корпус - охладитель (ѳК). В длительных, повторно-кратковременных и циклических режимах, кроме того, возникает также задача определения температурного поля охладителя. Остальные режимы работы приводят к неустановившемуся тепловому состоянию приборов, когда изменением температурного поля в СПП пренебречь нельзя. Следует отметить, что в длительных повторно-кратковременных режимах возможно изменение температурного поля всей системы СПП - охладитель, оказывая влияние и на внешний теплообмен. В таких режимах возникает необходимость определения температурного поля не только структуры СПП, но и отдельных ее областей, таких как термокомпенсатора, основания прибора, припоя контактов и др.