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whatistransistor [2023/05/17 17:30]
meiling
whatistransistor [2023/05/24 11:00] (当前版本)
meiling
行 1: 行 1:
-====== 什么是晶体管 ?====== +===== 什么是晶体管 ?====== 
-## 晶体管的功能 ​+https://​www.rohm.com.cn/​electronics-basics/​transistors 
 +## 一、晶体管的功能 ​
  
 晶体管具有放大和开关电信号的功能。 晶体管具有放大和开关电信号的功能。
行 7: 行 8:
 我们常听到的“IC”也好“LSI”也好,都是晶体管的集合体,是晶体管构成了其功能的基础。 我们常听到的“IC”也好“LSI”也好,都是晶体管的集合体,是晶体管构成了其功能的基础。
  
-{{ :​1684220822294.png?​600 |}}+{{ ::​1684220822294.png ?500 |}}
 <WRAP centeralign>​【晶体管的基本功能示意图】</​WRAP>​ <WRAP centeralign>​【晶体管的基本功能示意图】</​WRAP>​
  
行 67: 行 68:
 然而,锗具有在80℃左右时会损坏的缺点,所以现在大多采用硅材质。顺便提一下,硅是一种可以承受约180℃高热的物质。 然而,锗具有在80℃左右时会损坏的缺点,所以现在大多采用硅材质。顺便提一下,硅是一种可以承受约180℃高热的物质。
  
-##  概述+##  ​二、概述
  
 ###  晶体管的代表形状 ###  晶体管的代表形状
行 127: 行 128:
 根据功率及安装形态,决定了晶体管的外形大小和形状。大体分为引脚型和表面安装型。 根据功率及安装形态,决定了晶体管的外形大小和形状。大体分为引脚型和表面安装型。
  
-##  晶体管+##  ​三、晶体管
  
 ###  关于晶体管ON时的逆向电流 ###  关于晶体管ON时的逆向电流
行 196: 行 197:
 IC:任意设定。我公司为一般值。 IC:任意设定。我公司为一般值。
  
-##  数字晶体管的原理+##  ​四、数字晶体管的原理
  
 ###  选定方法 ###  选定方法
行 392: 行 393:
 晶体管的基极∙发射极之间的电阻与内置输入电阻的比率。 晶体管的基极∙发射极之间的电阻与内置输入电阻的比率。
  
-##  MOSFET特性+##  ​五、MOSFET特性
 ###  关于MOSFET的寄生容量和温度特性 ###  关于MOSFET的寄生容量和温度特性
 ####  MOSFET的静电容量 ####  MOSFET的静电容量
行 452: 行 453:
 {{ ::​all_what5_tr_8_.png |}} {{ ::​all_what5_tr_8_.png |}}
  
-##  导通电阻 ​+##  ​六、导通电阻 ​
  
 ###  何谓导通电阻? ​ ###  何谓导通电阻? ​
行 493: 行 494:
  
  
-##  总栅极电荷(Qg)+##  ​七、总栅极电荷(Qg)
 ###  何谓总栅极电荷(Qg)? ###  何谓总栅极电荷(Qg)?
 "​总栅极电荷(Qg)是指为导通(驱动)MOSFET而注入到栅极电极的电荷量。 有时也称为栅极总电荷。"​ "​总栅极电荷(Qg)是指为导通(驱动)MOSFET而注入到栅极电极的电荷量。 有时也称为栅极总电荷。"​
行 514: 行 515:
 此时,可从图表读取设定电压和总栅极电荷(Qg)(例如, VGS = 10 V 时为85nC , VGS = 15V 时为 130nC )。 此时,可从图表读取设定电压和总栅极电荷(Qg)(例如, VGS = 10 V 时为85nC , VGS = 15V 时为 130nC )。
  
-  * [[tr_what1|晶体管的功能]] +##  八、安全使用晶体管的选定方法 
-  * [[tr_what2|概略]] +使晶体管工作会产生电气负载和热负载。 
-  * [[tr_what3|晶体管]] +晶体管来讲,负载太大寿命会缩短,最坏情况下会致晶体管被破坏。 
-  * [[tr_what4|数字晶体管的原理]] +为防止这种情况,需要检查实际使用状态,并确认在使用上是否有问题。 
-  * [[tr_what5|MOSFET特性]] +这里说明一下具体的判定方法。为安全使用晶体管,请务必作为参考。 
-  * [[tr_what6|通电阻]] +###  判定前:晶体管的选定~贴装的流程 
-  * [[tr_what7|总栅极电荷(Qg)]] +1、晶体管的选定
-  * [[tr_what8|安全使用晶体管的选定方法]] +
-  * [[tr_what9|元件温度计算方法]] +
-  * [[tr_what10|负载开关]] +
-  * [[tr_what11|常见问题]]+
  
 +从Web、Shortform产品目录上选定满足规格要求的晶体管。
 +
 +[[https://​www.rohm.com.cn/​products/​transistors|晶体管产品页]]
 +
 +2、规格∙样品的获取
 +
 +部分样品可从网上申请。
 +
 +3、向实际电路(评估电路)上贴装晶体管
 +
 +###  晶体管可否使用的判定方法
 +可否使用的判定按照以下流程进行。
 +{{ ::​1684300336423.png |}}
 +###  1. 测定实际的电流、电压波形
 +确认电流、电压
 +
 +用示波器确认晶体管上的电压、电流。需要全部满足规格书上记载的额定值,特别应该确认下列项目。
 +
 +特别应该确认的项目
 +{{ ::​1684300616755.png |}}
 +{{ ::​1684300651075.png |}}
 +
 +由于随后要计算开关时的功率损耗,所以要确认OFF→ON时和ON→OFF时的扩大波形。
 +
 +###  2.是否一直满足绝对最大额定值?
 +确认绝对最大额定值
 +
 +确认"​1. 确认电流、电压"​中确认的电流、电压是否超过了规格书中记载的绝对最大额定值。
 +例1. 中未确认的项目,全部都需要在绝对最大额定值以下。即使浪涌电流和浪涌电压只在一瞬间超过了绝对最大额定值也不可使用。如果超过绝对最大额定值有可能造成破坏和劣化。
 +{{ ::​1684300857017.png |}}
 +{{ ::​1684300878870.png |}}
 +
 +###  3. 是否在SOA范围内?
 +确认安全工作区域 (SOA *1) 1
 +
 +安全工作区域(SOA)表示晶体管可安全工作的区域。
 +不过,SOA只是关于1脉冲的数据,在脉冲反复混入时,需要所有脉冲都进入SOA范围内,并且通过 "4. 确认安全工作区域(SOA)2"​ 计算的平均施加功率在额定功率以下。
 +
 +*1 SOA・・・安全工作区域 (Safety Operating Area) 的简称。有时也称ASO (Area of Safe Operating)。
 +
 +**SOA确认方法**
 +
 +确认"​1. 确认电流、电压"​中确认的波形是否在安全工作区域 (SOA) 的范围内。即使浪涌电流和浪涌电压只在一瞬间超过了绝对最大额定值也不可使用。
 +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的范围内,有时也会超出SOA的范围。(参照下例)
 +{{ ::​1684301229919.png |}}
 +
 +###  4. 在使用环境温度*1下是否在下降的SOA范围内?
 +*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。
 +
 +确认安全工作区域 (SOA) 2
 +
 +由于通常的安全工作区域 (SOA) 是在常温 (25ºC) 下的数据,所以周围温度在25ºC以上时,或者因晶体管自身发热元件温度上升时,需要降低SOA的温度。
 +
 +**SOA的温度降低方法**(降低的温度基本是元件的温度。)
 +{{ ::​trwhat6_01.png |{{ :​上升沿d触发器结构.png |}}}}
 +关于元件温度的详细计算方法,请参照 [[https://​www.rohm.com.cn/​electronics-basics/​transistors/​tr_what7| "​元件温度的计算方法"​]]
 +
 +**1. SOA(安全工作区域)**
 +
 +周围温度在25ºC以上时,或者因晶体管自身发热元件温度上升时,需要降低温度。前者降低周围温度,后者降低元件温度。具体方法就是将SOA线平行移向低电流方向。如图1所示,下降率根据区域不同而不同。
 +
 +**1-1. 热限制区域**
 +
 +在该区域,SOA线具有45º 的倾斜度(功率固定线)。在该区域,下降率是0.8%/​ºC。
 +
 +**1-2. 2次下降区域**
 +晶体管存在热失控引起的2次下降区域。在2次下降区域,SOA线具有45º 以上的倾斜度。在该区域,下降率是0.5%/​ºC。
 +{{ ::​1684301645730.png |}}
 +
 +例 Ta=100°C
 +
 +**2-1. 热限制区域的降额**
 +
 +例如,周围温度100ºC时,降额如下。
 +降额=⊿t×(降额率)
 +=(100°C-25°C) × 0.8% / °C
 +=60%
 +
 +因此,该区域的SOA线向低电流方向平行移动60%。
 +
 +**2-2. 2次下降区域的降额**
 +同理,2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,该区域的SOA线向低电流方向平行移动37.5%。
 +{{ ::​1684301847790.png |}}
 +
 +###  5. 连续脉冲?单脉冲?
 +
 +功率・发热确认
 +
 +**单脉冲**:如同上电和掉电时的浪涌电流一样,只发生一次脉冲的情形(无反复脉冲时)称为单脉冲,此时,
 +{{ ::​1684302095518.png |}}
 +**连续脉冲**:将脉冲反复发生的情形称为连续脉冲,此时,
 +{{ ::​1684302103308.png |}}
 +
 +###  6. 平均功耗是否在周围温度的额定功率以下?
 +额定功率以下的确认
 +
 +周围温度的额定功率以下=元件温度在绝对最大额定值150ºC以下。使元件温度升到150ºC的功率定为额定功率。
 +详细内容请参照[[https://​www.rohm.com.cn/​electronics-basics/​transistors/​tr_what7|"​元件温度的计算方法"​]]。
 +
 +**功率计算方法**
 +
 +基本上,平均功率是以时间对电流和电压的积进行积分的值除以时间所得的值。
 +{{ ::​all_what6_tr_5_.gif |}}
 +{{ ::​tr_what6_cn_8_.png |}}
 +
 +这种情况下,将1周期分为4个区间计算。
 +{{ ::​all_what6_tr_6_.gif |}}
 +
 +实际的积分计算采用 积分公式。
 +
 +下面,对"​1.确认电流、电压"​确认的波形的例子进行实际计算。
 +
 +**(1) OFF→ON时**
 +{{ ::​tr_what6_cn_9_.png |}}
 +
 +根据积分公式,①的区间
 +
 +∫ IVdt=(1/​6)×100ns×(2・0A・5V+0A・2V+1.3A・5V+2・1.3A・2V)
 +=1.95×10-7(J)
 +
 +②的区间
 +
 +∫ IVdt=(1/​6)×230ns×(2・1.3A・2V+1.3A・0.4V+1.3A・2V+2・1.3A・0.4V)
 +=3.59 × 10-7(J)
 +
 +OFF→ON时,​合计:​ 5.54×10-7(J)
 +
 +**(2) ON期间中**
 +{{ ::​what6-8_tr_all.png |}}
 +
 +∫IVdt=100µs×0.4V×1.3A
 +=5.2×10-5(J)
 +
 +**(3) ON→OFF时**
 +{{ ::​kr_what6_11_.png |}}
 +
 +**③的区间**
 +
 +∫IVdt=(1/​6)×1480ns×(2・1.3A・0V+1.3A・7V+1.15A・0V+2・1.15A・7V)
 +=6.22×10-6(J)
 +
 +**④的区间**
 +
 +∫IVdt=(1/​6)×120ns×(2・1.15A・7V+1.15A・28V+0.5A・7V+2・0.5A・28V)
 +=1.6×10-6(J)
 +
 +**⑤的区间**
 +
 +∫IVdt=(1/​6)×80ns×(2・0.5A・28V+0.5A・28V+0A・28V+2・0A・28V)
 +=0.56×10-6(J)
 +
 +OFF→ON时,​合计:​ 8.38×10-6(J)
 +
 +**(4) OFF时,认为电流几乎为零(实际上有数nA~数10nA的漏电流),并认为OFF期间的功耗为零。**
 +
 +合计以上各区间计算的积分值,除以1周期的长度400µs,为平均功耗,即
 +{{ ::​all_what6_tr_7.gif |}}
 +
 +而且,这里对双极晶体管2SD2673例子的集电极电流IC和集电极-发射极间电压VCE进行积分计算。如果对数字晶体管的输出电流IO和输出电压VO,MOSFET的漏极电流Id和漏极-源极间电压VDS进行同样的积分计算,即可算出平均功耗。
 +通过求得平均功耗,确认规格书的集电极损耗(MOSFET是漏极损耗)。
 +
 +**例:2SD2673的规格书**
 +{{ ::​tr_what6_cn_10_.png |}}
 +
 +在这种情况下,平均施加功率是0.153W,集电极容许损耗是0.5W(推荐接地层: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。
 +{{ ::​kr_what6_13_.png |{{ :​上升沿d触发器结构.png |}}
 +
 +元件温度的详细计算方法请参照[[https://​www.rohm.com.cn/​electronics-basics/​transistors/​tr_what7|"​元件温度的计算方法"​]]
 +
 +###  功率计算的积分公式
 +{{ ::​all_what6_tr_8_.gif |}}
 +
 +计算基于电流I和电压V的a-b间的积分功率
 +{{ ::​trwhat6_02.png |}}
 +
 +##  九、元件温度计算方法
 +###  结点温度的计算方法1:根据周围温度(基本)
 +结点温度(或通道温度)可根据周围温度和功耗计算。根据热电阻的思考方法,
 +
 +Tj=Ta+Rth(j-a)×P
 +
 +Ta:​周围温度(测量的房间室温)
 +
 +Rth(j-a): 结 - 大气之间的热阻*
 +
 +P: 功耗**
 +
 +*Rth(j-a):结点-环境间的热电阻根据贴装的电路板的不同而不同。
 +向敝公司标准的电路板上贴装时的值表示为 "​代表性封装的电阻值"​ 。
 +
 +Rth(j-a)的值根据各个晶体管的不同而不同,但如果封装相同,可以认为该值几乎是很接近的值。
 +
 +**功耗不固定,时间变化时按照平均功耗近似计算。(平均功耗的求法请参照 "​晶体管可否使用的判定方法"​ )
 +
 +下图显示了Rth(j-a)是250ºC/​W、周围温度是25ºC时的功耗和结点温度的关系。
 +{{ ::​tr_what7_cn_1_.png |}}
 +
 +结点温度和功耗成比例上升。这时的比例常数是Rth(j-a)。Rth(j-a)是250ºC/​W,
 +所以功耗每上升0.1W结点温度上升25ºC。
 +功耗是0.5W时结点温度是150ºC,所以这个例子中功耗不能超过0.5W。
 +
 +另外,Rth(j-a)同样是250ºC/​W,要考虑周围温度的变化。
 +{{ ::​tr_what7_cn_2_.png |}}
 +
 +即,即使施加相同的功率,周围温度上升时结点温度也相应上升,所以能够施加的功率变小。
 +不仅热电阻,周围温度也会影响最大功耗。周围温度150°C时能够施加的功率为零,所以
 +
 +100% ÷ (150°C-25°C)=0.8%/​°C
 +
 +可以得知上述比例下的最大功耗变小。
 +
 +下面的功率降低曲线表示出了该关系。
 +{{ ::​tr_what7_cn_3_.png |}}
 +
 +
 +功率降低曲线的降低率是用百分比表示的,所以可适用于所有封装。
 +例如,MPT3封装25ºC时的最大施加功率是0.5W,0.8%/​ºC的比例下可施加的功率变小,
 +50ºC时变为原来的80%(降低20%)即0.4W,100ºC时变为原来的40%(降低60%)即0.2W。
 +
 +###  结点温度的计算方法2:根据周围温度(瞬态热阻)
 +在 "1. 根据周边温度(基本)"​ 中,考虑了连续施加功率时的例子。
 +接着,考虑由于瞬间施加功率引起的温度上升。
 +由于瞬间施加功率引起的温度上升用瞬态热阻计算。
 +{{ ::​tr_what7_cn_4_.png |}}
 +
 +该图表表示瞬态性的热电阻(瞬态热阻)。横轴是脉冲幅度,纵轴是热阻Rth(j-a)。根据该图可知,随着施加时间变长结点温度上升,约200秒后热饱和并达到一定温度。
 +
 +例如,施加时间为30ms时Rth(j-a)是20ºC/​W,所以如果在周围温度25ºC下30ms施加3W功率,可知结点温度是:
 +
 +Tj=Ta+Rth(j-a)×P
 + =25°C+(20°C/​W)×3W
 + =85°C
 +
 +一次施加瞬间功率时,可通过该算式求得结点温度。
 +
 +###  结点温度的计算方法3:根据管壳温度
 +可根据管壳温度求出结点温度。计算方法1或者2中介绍的,用结点-管壳间的热电阻代替结点-环境间热电阻:Rth(j-c)的计算方法。如下。
 +
 +Tj=Tc+Rth(j-c)×P
 +
 +Tc: 外壳温度*
 +
 +Rth(j-c): 结 - 外壳之间的热阻
 +
 +P: 効耗**
 +
 +*罗姆用放射温度计测量标记面最高温点的温度。请注意,测量方法不同测量温度会有很大变化。
 +
 +**功耗不固定,时间变化时按照平均功耗近似计算。
 +
 +不过,特别是Rth(j-c)的值会根据贴装的电路板和焊接等的散热条件有很大变化,所以请注意,在敝公司标准电路板上的测量值很多时候不适合客户的电路板。
 +作为例子,显示了随着电路板集电极land面积的变大Rth(j-c)变小的示例。(除了集电极land的面积、厚度、材质,电路板的材质、大小、布线尺寸等也会引起变化。)
 +
 +例如,施加时间为30ms时,因为Rth(j-a)是20ºC/​W,所以如果在周围温度25ºC下施加30ms 3W的功率,结点温度是
 +{{ ::​tr_what7_cn_5_.png |}}
 +
 +这样,Rth(j-c)的值容易根据电路板条件发生变化,而且正确的管壳温度测量又很难,所以作为推定结点温度的方法,不怎么推荐。
 +
 +###  关于结点-管壳间热电阻Rth(j-c)
 +结点-管壳间热电阻Rth(j-c)本来是将TO220封装等的自立型器件固定在散热板上使用的情况下使用的值。在这种情况下,管壳-散热板之间是主要的散热路径,所以通过测量该路径中的管壳温度可正确地求得结点温度。尤其,在假设使用具有理想散热性的散热板(无限大散热板)的情况下,有时会在认为散热能力无限大,且管壳温度=大气温度,(显示Tc=25ºC等)管壳温度=25ºC的条件下计算。(无限大散热板的热电阻:因为Rth(c-a)=0,所以Rth(j-a)=Rth(j-c)。)
 +{{ ::​tr_what7_cn_6_.png |}}
 +
 +可是,对于面贴装型器件,从器件下面的电路板散热是主要的散热路径,所以测量这部分的管壳温度比较困难。
 +由于和总体散热量相比标记面的散热比例很小,所以即使测量器件标记面的温度,也不适于作为推定结点温度的值。
 +{{ ::​tr_what7_cn_7_.png |}}
 +
 +关于面贴装产品,由于大多都要求知道Rth(j-c)的值,所以有时会贴装在敝公司的标准电路板上测量标记面温度来提供Rth(j-c)的值。此时的Rth(j-c)是贴装在敝公司标准电路板上这一特别条件下的值。在贴装于和敝公司标准电路板不同的电路板时,由于从标记面的散热比例会发生变化,所以Rth(j-c)的值变化,无法推定结点温度。
 +
 +###  代表性封装的电阻值
 +  * 本数据是在测量特定LOT的基础上制作的。因此,请作为参考值灵活使用本数据。(不是保证值和最大、最小值。)
 +  * Rth(j-a)会根据贴装电路板和焊接决定的散热条件与温度测量方法有很大变化,所以请作为参考值灵活使用。
 +{{ ::​tr_what7_cn_8_.png |}}
 +{{ ::​tr_what7_cn_9_.png |}}
 +{{ ::​tr_what7_cn_10_.png |}}
 +{{ ::​tr_what7_cn_11_.png |}}
 +
 +##  十、负载开关
 +###  关于负载开关ON时的浪涌电流
 +负载开关Q1导通瞬间会暂时流过比稳态电流大得多的电流。输出侧的负载容量CL的电荷接近零时,向输出VO施加电压的瞬间会流过大充电电流。这种流过大电流的现象称作浪涌电流(Flash Current)。
 +
 +浪涌电流的峰值大体可以通过输入电压VI、MOSFET Q1的RDS(on)和负载侧负载容量CL的ESR确定,输入电压VIN变大时,电流也相应变大。
 +浪涌电流显著变大时,有可能会引起误动作和系统问题。
 +而且,在超过最大额定电流时,有导致破坏的危险。通过与MOSFET Q1的栅极、源极间电阻R1并联追加电容器C2, 并缓慢降低Q1的栅极电压,可以缓慢地使RDS(on)变小,从而可以抑制浪涌电流。
 +
 +<WRAP centeralign>​
 +=== 负载开关等效电路图 ===
 +
 +
 +</​WRAP>​
 +
 +{{ ::​tr_what8_cn_1_.png |}}
 +
 +
 +###  关于Nch MOSFET负载开关ON时的浪涌电流应对措施
 +**Nch MOSFET负载开关等效电路图**
 +
 +Nch MOSFET 负载开关:[[https://​www.rohm.com.cn/​products/​mosfets/​small-signal/​single-nch/​rsq020n03-product|RSQ020N03]]
 +
 +VIN=5V, IO=1A,​ Q1_1G=1V→12V
 +
 +  * Q2 OFF时,负载SWQ1 ON。(Q1的栅极电压设定在VO(VGSQ1)之上。)
 +  * Q2 ON时,负载SWQ1 OFF。
 +  * Q1 ON时,由于会流过浪涌电流,所以作为应对措施追加C2。
 +{{ ::​tr_what8_cn.gif |}}
 +
 +###  关于负载开关OFF时的逆电流
 +即使在负载开关Q1从ON到OFF时,由于存在输出侧负载容量CL,所以输出VO引脚的电压会残留一定时间。
 +输入VI侧比输出VO侧电压低时,由于MOSFET Q1的漏极、源极间存在寄生二极管,所以有时寄生二极管导通会发生从输出VO侧到输入VIN侧的逆电流。
 +
 +要注意,不要超过MOSFET Q1的额定电流值。
 +关于输入旁路电容器CIN的容量值,请在充分探讨负载侧条件、上升时间后再决定。
 +{{ ::​tr_what8_cn_4_.png |}}
 +
 +##  常见问题
 +### 使用时只是瞬间超过绝对最大额定值可以吗?
 +使用时即使是瞬间超过绝对最大额定值也不行,那样有可能出现击穿而损坏晶体管,或者造成hFE下降等性能退化。单发脉冲情况下可使用的范围要确认安全工作区(SOA)。连续脉冲情况下,需要进行功率计算和元件温度计算。具体的判断步骤请参考「判断能否使用的方法」、「元件温度计算方法」。
 +(另外,请同时参考与“降低额定值”相关的内容。)
 +
 +###  基极电流的最大额定值是多少?
 +基极电流的最大额定值是集电极电流最大额定值的1/​3(达林顿连接晶体管是1/​10)。
 +
 +以2SD2656为例。
 +因为集电极电流的最大额定值在DC情况下是1A,在脉冲情况下是2A,所以基极电流的最大额定值就是DC情况下为333mA,脉冲情况下为666mA。
 +对于数字晶体管,如果遵照规格说明书上记载的Vin的额定值,那就以输入电流保持在额定值内为前提来设定Vin的额定值。
 +
 +###  集电极-发射极间可以加上与耐压反向的电压吗?
 +对于NPN晶体管,发射极接地,给集电极加上正电压时的耐压是规格说明书上记载的VCEO。
 +(对于PNP晶体管,集电极接地,给发射极加上正电压时的耐压是VCEO。)
 +与此相反,(NPN晶体管集电极接地,给发射极加上正电压时)的耐压与发射极-基极间的耐压大致相等。发射极-基极间的耐压通常为5-7V左右,所以建议使用时要使集电极-发射极间的反向电压保持在5V以下(如果给集电极-发射极间加上接近反向耐压值的电压,就有可能发生hFE下降等性能退化的情况)。集电极-发射极间的反向电压如果在5V以下,就只有漏电流大小的电流通过。
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 +数字晶体管也如上所述,可对集电极-发射极间(OUT-GND间)的反方向施加最大5V的电压,GND-IN中有电阻的情况,电流会通过电阻流过。
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 +###  请说明数字晶体管的基本概念。
 +数字晶体管是双极晶体管内增添了电阻器的一种晶体管。
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 +**关于电阻R1**
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 +如果将IC等的电压输出直接加到双极晶体管的输入(基极)端,利用电压控制使晶体管工作,它的工作状态是不稳定的。
 +IC与基极引脚间接入电阻(输入电阻)用电流控制使晶体管工作,就可以使它的工作状态稳定。
 +(这是因为输出电流对输入电压呈指数函数变化,但对输入电流呈线性变化。)
 +数字晶体管中内置的R1就是这种输入电阻。
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 +比较一下输入是电压和输入是电流的晶体管工作状态
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 +看一看输入- 输出特性便可知:用右边的电流控制,输出对输入呈线性变化;用左边的电压控制,输出对输入就呈指数函数变化。就是说,用电压控制时输入的极小变化就会引起输出电流大的变化,工作状态不稳定。
 +
 +例如右边的特性曲线,输入电流从40μA改变为2倍的80μA时输出电流从9mA变成2倍的18mA;而左边的特性曲线,输入电压从0.7V仅仅升高了14%到0.8V,输出电流就从10mA变成7倍那么高的70mA。
 +因此,只要有轻微的噪声进入输入电压就会引起输出电流大幅度变化,也就不适合实际使用。
 +
 +就这样,由于双极晶体管采用电流控制是稳定的,所以就要将IC的输出电压转换成基极电流,为此也就需要有输入电阻R1。因为数字晶体管内置有这个输入电阻R1,所以有利于削减元器件数和安装空间。
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 +**关于电阻R2**
 +电阻R2的作用是吸收漏电流,防止误动作。电阻R2的作用是降低从输入端进来的漏电流和噪声等,防止晶体管误动作。
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 +如果输入电流很小,它就完全进入地线。但是,如果输入电流大,部分输入电流开始进入晶体管的基极,晶体管导通。
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 +如果输入电流小,它就完全进入地线,晶体管不导通。(没有漏电流等引起的误动作)
 +如果输入电流大,部分输入电流就进入基极,晶体管开始导通。(处于通常的导通状态)
 +
 +###  进入数字晶体管内置晶体管的基极电流怎样计算?
 +以DTC114EKA为例做如下说明。
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 +数字晶体管工作时,为使内置晶体管的发射极-基极间(EB间)的正方向有基极电流通过,EB 间需要加正向电压(25℃下约为0.7V)。由于数字晶体管内置晶体管的EB 间与电阻R2并联,所以R2也同样外加了0.7V电压。从而可知,R2上有IR2= 0.7V/​10KΩ=70μA的电流通过。
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 +当输入电压Vin为5V时,IN 引脚的电位就是 5V,因为内置晶体管的EB 间电位差是0.7V,所以电阻R1两端的电压是 5V-0.7V = 4.3V 。
 +从而可知,R1上有IR1= 4.3V/10KΩ = 430uA的电流通过。
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 +从而可知,内置晶体管的基极有430μA-70μA= 360μA的电流通过。
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 +
 +这样计算就可以计算出流过内置晶体管的基极电流。要使数字晶体管充分导通( = 降低输出电压Vo(on)) 就要调整输出电流 Io 和输入电压Vin,以使输出电流 Io 达到进入内置晶体管的基极电流的10~20倍以下。如果输入电压Vin 不够高,输出电流不够大,就要使用输入电阻R1小那种型号的数字晶体管。
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 +温度为25℃时,发射极-基极间正向电压约为0.7V。温度变化时,温度每上升1℃该正向电压便减小约2.2mV。例如,50℃时约为0.7V- (50℃-25℃)×2.2mV= 0.645V。反之,温度降低到-40℃时约为0.7+ (25℃- (-40℃))×2.2mV= 0.843V。
 +请注意,就是这样,正向电压VF也受温度影响而变化。而且,25℃时的正向电压无论如何也就大致为0.7V,有±0.1上下的偏差。
 +
 +对于数字晶体管,内置电阻R1、R2有±30%上下的偏差,所以要考虑并计算电阻值为最不利的情况。
 +由于正向电压和电阻值都有偏差,所以可以认为上述计算方法得到的结果无论如何也就是大致的基准值。
 +
 +###  瞬间有超过额定值电流的电流通过,如何判断能否使用呢?
 +每种产品都有SOA(Safe Operating Area),如果在此区域内那肯定能用。
 +例如:VDS=20V、Idpeak=2A、Pw=100μs 时 ⇒ Pw=100μs 的区域内,可以使用。
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 +###  环境温度变化时必须注意哪些问题?
 +容许损耗(Pc)需要降低(降低额定值),以便与环境温度(Ta)相适应。请根据下面的特性曲线使晶体管的消耗功率降低到与环境温度相适应的程度。
 +
 +也有必要降低安全工作区(SOA)的额定值,具体情况请参考「为了放心使用ROHM的晶体管-TR能否使用的判断方法」。
 +而且,电特性( 以双极晶体管/​数字晶体管的输入电压(VBE, VI(on), VI(off) )和 hFE, GI为例)受温度影响会有变化。所以,设计时要参考电特性曲线,以保证温度变化时也能正常工作。MOSFET也要这样考虑。
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 +###  晶体管/​二极管产品有MSDS(SDS)吗?
 +由于晶体管、二极管产品属于固体,因此MSDS的制作及提供在本产品中不适用。
 +
 +###  关于晶体管的热电阻,可以认为相同封装的产品通道外热电阻都相同吗?
 +小信号产品可以认为相同,没太大差异。
 +但功率产品根据额定值不同,相同封装下热阻值却不同。