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--- whatistransistor [2023/05/17 17:33]
meiling
+++ whatistransistor [2023/05/24 11:00] (当前版本)
meiling
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-====== 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。
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 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。
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+{{ ::1684220822294.png ?500 |}}
 <WRAP centeralign>【晶体管的基本功能示意图】</WRAP>
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 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
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 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
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 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
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 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
 ####  MOSFET的静电容量
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 {{ ::all_what5_tr_8_.png |}}
-##  导通电阻
+##  六、导通电阻
 ###  何谓导通电阻？
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-##  总栅极电荷（Qg）
+##  七、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。"
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 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 ）。
-##  安全使用晶体管的选定方法
+##  八、安全使用晶体管的选定方法
 使晶体管工作会产生电气负载和热负载。
 对晶体管来讲，负载太大寿命会缩短，最坏的情况下会导致晶体管被破坏。
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 {{ ::trwhat6_02.png |}}
-##  元件温度计算方法
+##  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，
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 {{ ::tr_what7_cn_11_.png |}}
-  * [[tr_what1|晶体管的功能]]
+##  十、负载开关
-  * [[tr_what2|概略]]
+###  关于负载开关ON时的浪涌电流
-  * [[tr_what3|晶体管]]
+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）。
-  * [[tr_what4|数字晶体管的原理]]
-  * [[tr_what5|MOSFET特性]]
-  * [[tr_what6|导通电阻]]
-  * [[tr_what7|总栅极电荷（Qg）]]
-  * [[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]]
+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。
+{{:faq_01.gif|}}
+{{:faq_02.gif|}}
+{{:faq_03.gif|}}
+{{:faq_04.gif|}}
+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。
+###  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。
+{{::faq_05.gif|}}
+**关于电阻R1**
+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。
+{{::faq_06.gif|}}
+{{::faq_07.gif|}}
+比较一下输入是电压和输入是电流的晶体管工作状态
+{{::1684307379236.png|}}
+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。
+{{::faq_08.gif|}}
+**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。
+{{::faq_15.gif|}}
+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。
+{{::faq_20.gif|}}
+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。
+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。
+{{::faq_21.gif|}}
+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。
+{{::faq_22.gif|}}
+从而可知，内置晶体管的基极有430μA-70μA= 360μA的电流通过。
+{{::faq_23.gif|}}
+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。
+{{::faq_24.gif|}}
+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。
+{{::faq_31.gif|}}
+###  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。
+{{::faq_28.gif|}}
+###  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。