使晶體管工作會(huì)產(chǎn)生電氣負(fù)載和熱負(fù)載。對(duì)晶體管來(lái)講，負(fù)載太大壽命會(huì)縮短，最壞的情況下會(huì)導(dǎo)致晶體管被破壞。

為防止這種情況，需要檢查實(shí)際使用狀態(tài)，并確認(rèn)在使用上是否有問(wèn)題。這里說(shuō)明一下具體的判定方法。為安全使用晶體管，請(qǐng)務(wù)必作為參考。

判定前：晶體管的選定～貼裝的流程

1. 晶體管的選定

從Web、Shortform產(chǎn)品目錄上選定滿足規(guī)格要求的晶體管。
晶體管產(chǎn)品頁(yè)

2. 規(guī)格?樣品的獲取

部分樣品可從網(wǎng)上申請(qǐng)。

3. 向?qū)嶋H電路（評(píng)估電路）上貼裝晶體管

請(qǐng)確認(rèn)

選定的晶體管是否在實(shí)際電路上安全工作？

在工作的情況下，是否長(zhǎng)期（可靠）穩(wěn)定地工作？
等等，還需要考慮電氣裕量。

晶體管可否使用的判定方法

可否使用的判定按照以下流程進(jìn)行。

1. 測(cè)定實(shí)際的電流、電壓波形

確認(rèn)電流、電壓

用示波器確認(rèn)晶體管上的電壓、電流。
需要全部滿足規(guī)格書上記載的額定值，特別應(yīng)該確認(rèn)下列項(xiàng)目。

特別應(yīng)該確認(rèn)的項(xiàng)目

例：開(kāi)關(guān)雙極晶體管2SD2673時(shí)的波形(100μs/div)

由于隨后要計(jì)算開(kāi)關(guān)時(shí)的功率損耗，所以要確認(rèn)OFF→ON時(shí)和ON→OFF時(shí)的擴(kuò)大波形。

2. 是否一直滿足絕對(duì)最大額定值？

確認(rèn)絕對(duì)最大額定值

確認(rèn)"1. 確認(rèn)電流、電壓"中確認(rèn)的電流、電壓是否超過(guò)了規(guī)格書中記載的絕對(duì)最大額定值。
例1. 中未確認(rèn)的項(xiàng)目，全部都需要在絕對(duì)最大額定值以下。即使浪涌電流和浪涌電壓只在一瞬間超過(guò)了絕對(duì)最大額定值也不可使用。如果超過(guò)絕對(duì)最大額定值有可能造成破壞和劣化。

例 : 2SD2673的規(guī)格書（記載了絕對(duì)最大額定值）

例：瞬間超過(guò)絕對(duì)最大額定值的例子（不可使用）

3. 是否在SOA范圍內(nèi)？

確認(rèn)安全工作區(qū)域 (SOA*1) 1

安全工作區(qū)域（SOA）表示晶體管可安全工作的區(qū)域。
不過(guò)，SOA只是關(guān)于1脈沖的數(shù)據(jù)，在脈沖反復(fù)混入時(shí)，需要所有脈沖都進(jìn)入SOA范圍內(nèi)，并且通過(guò) "4. 確認(rèn)安全工作區(qū)域（SOA）2" 計(jì)算的平均施加功率在額定功率以下。

*1SOA???安全工作區(qū)域 (Safety Operating Area) 的簡(jiǎn)稱。有時(shí)也稱ASO (Area of Safe Operating)。

SOA確認(rèn)方法

確認(rèn)"1. 確認(rèn)電流、電壓"中確認(rèn)的波形是否在安全工作區(qū)域 (SOA) 的范圍內(nèi)。即使浪涌電流和浪涌電壓只在一瞬間超過(guò)了絕對(duì)最大額定值也不可使用。
另外，請(qǐng)注意，即使在"2. 確認(rèn)絕對(duì)最大額定值"中確認(rèn)的絕對(duì)最大額定值的范圍內(nèi)，有時(shí)也會(huì)超出SOA的范圍。（參照下例）

例：2SD2673 ?安全工作區(qū)域

此波形在嚴(yán)格意義上電流并非方形波，但考慮到余量，
IC=5.8A, VCE=10V, Pw=1ms視為方形波。
雖然處于絕對(duì)最大額定值以下，
但因?yàn)槌^(guò)了安全工作區(qū)域，所以不可使用。

4. 在使用環(huán)境溫度*1下是否在下降的SOA范圍內(nèi)？

*1按照使用環(huán)境溫度或因晶體管發(fā)熱溫度上升時(shí)的元件溫度來(lái)考慮。

確認(rèn)安全工作區(qū)域 (SOA) 2

由于通常的安全工作區(qū)域 (SOA) 是在常溫 (25oC) 下的數(shù)據(jù)，所以周圍溫度在25oC以上時(shí)，或者因晶體管自身發(fā)熱元件溫度上升時(shí)，需要降低SOA的溫度。

SOA的溫度降低方法
雙極晶體管篇??MOSFET篇

※降低的溫度基本是元件的溫度。

關(guān)于元件溫度的詳細(xì)計(jì)算方法，請(qǐng)參照 "元件溫度的計(jì)算方法" 。

附屬 SOA（安全工作區(qū)域）的溫度降低方法

1. SOA（安全工作區(qū)域）

周圍溫度在25oC以上時(shí)，或者因晶體管自身發(fā)熱元件溫度上升時(shí)，需要降低溫度。前者降低周圍溫度，后者降低元件溫度。具體方法就是將SOA線平行移向低電流方向。如圖1所示，下降率根據(jù)區(qū)域不同而不同。

1-1. 熱限制區(qū)域

在該區(qū)域，SOA線具有45o 的傾斜度（功率固定線）。
在該區(qū)域，下降率是0.8%/oC。

1-2. 2次下降區(qū)域

晶體管存在熱失控引起的2次下降區(qū)域。
在2次下降區(qū)域，SOA線具有45o 以上的傾斜度。
在該區(qū)域，下降率是0.5%/oC。

圖1: SOA的溫度降額

例 Ta＝100°C

2-1. 熱限制區(qū)域的降額

例如，周圍溫度100oC時(shí)，降額如下。

降額=⊿t×(降額率)

=(100°C-25°C) × 0.8% / °C

=60%

因此，該區(qū)域的SOA線向低電流方向平行移動(dòng)60%。

2-2. 2次下降區(qū)域的降額

同理，2次下降區(qū)域的降額如下。

降額=⊿t×(降額率)

=(100°C-25°C) × 0.5% / °C

=37.5%

因此，該區(qū)域的SOA線向低電流方向平行移動(dòng)37.5%。

圖2: SOA的溫度降額

5. 連續(xù)脈沖？單脈沖？

功率?發(fā)熱確認(rèn)

單脈沖

如同上電和掉電時(shí)的浪涌電流一樣，只發(fā)生一次脈沖的情形（無(wú)反復(fù)脈沖時(shí)）稱為單脈沖，

此時(shí)，

確認(rèn)處于SOA范圍時(shí)
可以使用→ 請(qǐng)使用

連續(xù)脈沖

將脈沖反復(fù)發(fā)生的情形稱為連續(xù)脈沖，此時(shí)，

周圍溫度條件下，處于額定功率以下嗎？
需要確認(rèn)確認(rèn)額定功率以下

6. 平均功耗是否在周圍溫度的額定功率以下？

額定功率以下的確認(rèn)

周圍溫度的額定功率以下=元件溫度在絕對(duì)最大額定值150oC以下。使元件溫度升到150oC的功率定為額定功率。
詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參照"元件溫度的計(jì)算方法"。

功率計(jì)算方法

基本上，平均功率是以時(shí)間對(duì)電流和電壓的積進(jìn)行積分的值除以時(shí)間所得的值。

這種情況下，將1周期分為4個(gè)區(qū)間計(jì)算。

實(shí)際的積分計(jì)算采用積分公式。
下面，對(duì)"1.確認(rèn)電流、電壓"確認(rèn)的波形的例子進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。

(1) OFF→ON時(shí)

根據(jù)積分公式，①的區(qū)間

∫ IVdt =(1/6)×100ns×(2?0A?5V+0A?2V+1.3A?5V+2?1.3A?2V)

=1.95×10-7(J)

②的區(qū)間

∫ 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時(shí)

合計(jì): 5.54×10-7(J)

(2) ON期間中

∫IVdt=100μs×0.4V×1.3A

=5.2×10-5(J)

(3) ON→OFF時(shí)

③的區(qū)間

∫IVdt =(1/6)×1480ns×(2?1.3A?0V+1.3A?7V+1.15A?0V+2?1.15A?7V)

=6.22×10-6(J)

④的區(qū)間

∫IVdt =(1/6)×120ns×(2?1.15A?7V+1.15A?28V+0.5A?7V+2?0.5A?28V)

=1.6×10-6(J)

⑤的區(qū)間

∫IVdt =(1/6)×80ns×(2?0.5A?28V+0.5A?28V+0A?28V+2?0A?28V)

=0.56×10-6(J)

OFF→ON時(shí)

合計(jì): 8.38×10-6(J)

(4) OFF時(shí)，認(rèn)為電流幾乎為零（實(shí)際上有數(shù)nA~數(shù)10nA的漏電流），并認(rèn)為OFF期間的功耗為零。

合計(jì)以上各區(qū)間計(jì)算的積分值，除以1周期的長(zhǎng)度400μs，為平均功耗，即

而且，這里對(duì)雙極晶體管2SD2673例子的集電極電流IC和集電極-發(fā)射極間電壓VCE進(jìn)行積分計(jì)算。如果對(duì)數(shù)字晶體管的輸出電流IO和輸出電壓VO，MOSFET的漏極電流Id和漏極-源極間電壓VDS進(jìn)行同樣的積分計(jì)算，即可算出平均功耗。

通過(guò)求得平均功耗，確認(rèn)規(guī)格書的集電極損耗（MOSFET是漏極損耗）。

例：2SD2673的規(guī)格書

在這種情況下，平均施加功率是0.153W，集電極容許損耗是0.5W（推薦接地層：玻璃環(huán)氧樹(shù)脂電路板貼裝時(shí)），所以在周圍溫度25oC時(shí)可以使用。（準(zhǔn)確地說(shuō)，集電極容許損耗根據(jù)貼裝電路板和land面積等決定的散熱條件而不同，但以推薦接地層貼裝時(shí)的值為基準(zhǔn)）

周圍溫度25oC以上時(shí)，確認(rèn)功率降低曲線并進(jìn)行溫度降低。

元件溫度的詳細(xì)計(jì)算方法請(qǐng)參照"元件溫度的計(jì)算方法"。

責(zé)任編輯：haq