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电子小百科 | 晶体管篇之安全使用晶体管的选定方法

使晶体管工作产生电负荷和热负荷。对晶体管而言,负载过大会缩短寿命,最坏的情况会导致晶体管损坏。为了防止这种情况,需要检查实际使用状态,确认使用中是否有问题。以下是具体的判断方法。为安全使用晶体管,请务必作为参考。

从Web、Shortform在产品目录中选择符合规格要求的晶体管。

有些样品可以在网上申请。

请确认:

所选晶体管在实际电路上安全工作吗?

工作时间长(可靠)稳定吗?

等等,还需要考虑电气裕度。

根据以下流程确定是否可用。

示波器确认晶体管上的电压和电流。规范中记载的额定值需要全部满足,下列项目应特别确认。

例:开关双极晶体管2SD2673时的波形(100μs/div)

由于开关时的功率损耗需要随后计算,因此需要确认OFF→ON时和ON→OFF波形的扩大。

确认"1. 确认电流、电压"确认的电流和电压是否超过规格中记录的绝对最大额定值。

例1. 所有未确认的项目都需要低于绝对最大额定值。即使浪涌电流和浪涌电压仅在一瞬间超过绝对最大额定值,也不能使用。如果超过绝对最大额定值,可能会造成损坏和恶化。

例 : 2SD2673规格(记录绝对最大额定值)

例子瞬间超过绝对最大额定值的例子(不能使用)

安全工作区(SOA)表示晶体管可以安全工作。不过,SOA只有关于1脉冲的数据,当脉冲反复混合时,所有脉冲都需要进入SOA并在范围内通过 "4. 确认安全工作区域(SOA)2" 计算的平均施加功率低于额定功率。

*1 SOA???安全工作区 (Safety Operating Area) 简称。有时也叫ASO (Area of Safe Operating)。

确认"1. 确认电流和电压"确认的波形是否在安全工作区 (SOA) 在范围内。即使浪涌电流和浪涌电压超过绝对最大额定值,也不能使用。

另外,请注意,即使在"2. 确认绝对最大额定值"中确认的绝对最大额定值有时超过SOA范围。(见下例)

例:2SD2673 ?安全工作区

*1 按照使用环境温度或因晶体管发热温度上升时的元件温度来考虑。

由于通常的安全工作区域 (SOA) 是在常温 (25oC) 数据较低,周围温度为25oC在上述情况下,或当晶体管本身的加热元件温度升高时,需要降低SOA的温度。

※降低的温度基本上是元件的温度。

周围温度在25oC当晶体管本身的加热元件温度升高时,需要降低温度。前者降低周围温度,后者降低元件温度。具体的方法是SOA线路平行移动到低电流方向。如图1所示,下降率因区域而异。

1-1. 热限制区域

在该区域,SOA线具有45o 倾斜度(功率固定线)。下降率为0.8%/oC。

1-2. 2次下降区域

晶体管有两个由热失控引起的下降区域。在两个下降区,SOA线具有45o 上述倾斜度。下降率为0.5%/oC。

例 Ta=100°C

2-1. 降低热限区

例如,周围温度为100oC降额如下。

降额=⊿t×(降额率)

=(100°C-25°C) × 0.8% / °C=60%

因此,该地区SOA60%的线向低电流平行移动。

2-2. 减少区域两次

同样,两次下降区域的降额如下。

降额=⊿t×(降额率)

=(100°C-25°C) × 0.5% / °C=37.5%

因此,该地区SOA线向低电流方向平行移动37.5%。

就像上电和下电时的浪涌电流一样,脉冲只发生一次(无重复脉冲时)称为单脉冲,

此时,

此时,脉冲反复发生的情况称为连续脉冲,

周围温度的额定功率低于=绝对最大值为150oC下面。将部件温度升至150oC额定功率。

基本上,平均功率是将电流和电压的积分除以时间获得的值。

在这种情况下,将一个周期分为四个区间。

采用实际积分计算积分公式。

下面,对"1.确认电流和电压"实际计算确认的波形示例。

(1) OFF→ON时

(2) ON期间中

(3) ON→OFF时

(4) OFF当时,电流几乎为零(实际上有几个)nA~数10nA并认为漏电流)OFF期间功耗为零。

上述区间计算的总积分值除以一个周期的400长μs,即平均功耗

此外,双极晶体管2SD集电极电流2673例IC和集电极-发射极间电压VCE计算积分。如果数字晶体管的输出电流IO和输出电压VO,MOSFET的漏极电流Id与漏极-源极间电压VDS平均功耗可以通过计算相同的积分来计算。

通过求得平均功耗,确认规格书的集电极损耗(MOSFET漏极损失)。

例:2SD2673的规格书

在这种情况下,平均施加功率为0.153W,集电极允许损耗为0.5W(荐接地层:玻璃环氧树脂电路板贴装时),所以在周围温度25ºC时可以使用。(准确地说,集电极容许损耗根据贴装电路板和land面积等决定的散热条件而不同,但以推荐接地层贴装时的值为基准)

周围温度25ºC以上时,确认功率降低曲线并进行温度降低。

计算基于电流I和电压V的a-b间的积分功率

来源:ROHM

作者:ROHM

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