Рейтинги и комплектации транзисторов (BJT)

Как и все электрические и электронные компоненты, транзисторы ограничены по величине напряжения и тока, с которыми каждый из них может справиться без повреждений. Поскольку транзисторы более сложны, чем некоторые другие компоненты, которые вы привыкли видеть на этом этапе, у них, как правило, больше номиналов. Ниже приводится подробное описание некоторых типичных характеристик транзисторов.

Рассеиваемая мощность

Когда транзистор проводит ток между коллектором и эмиттером, он также падает между этими двумя точками. В любой момент времени мощность, рассеиваемая транзистором, равна произведению тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер. Как и резисторы, транзисторы рассчитаны на то, сколько ватт каждый может безопасно рассеять без повреждений.

Высокая температура - смертельный враг всех полупроводниковых устройств, а биполярные транзисторы, как правило, более подвержены тепловому повреждению, чем большинство из них. Номинальные значения мощности всегда относятся к температуре окружающего (окружающего) воздуха. Когда транзисторы должны использоваться в более горячих условиях> 25 ^o , их номинальная мощность должна быть снижена чтобы избежать сокращения срока службы.

Обратные напряжения

Как и диоды, биполярные транзисторы рассчитаны на максимально допустимое напряжение обратного смещения на их PN-переходах. Сюда входят номинальные напряжения для перехода эмиттер-база V _EB , коллектор-база V _CB , а также от коллектора к эмиттеру V _CE .

V _EB максимальное обратное напряжение от эмиттера к базе составляет примерно 7 В для некоторых малосигнальных транзисторов. Некоторые разработчики схем используют дискретные BJT в качестве стабилитронов на 7 В с последовательным токоограничивающим резистором. Транзисторные входы аналоговых интегральных схем также имеют V _EB рейтинг, превышение которого приведет к повреждению, стабилизация входов не допускается.

Номинальное значение максимального напряжения коллектор-эмиттер V _CE можно рассматривать как максимальное напряжение, которое он может выдерживать в режиме отсечки (без тока базы). Этот рейтинг особенно важен при использовании биполярного транзистора в качестве переключателя. Типичное значение для малосигнального транзистора составляет от 60 до 80 В. В силовых транзисторах это может быть до 1000 В, например, для транзистора горизонтального отклонения в дисплее на электронно-лучевой трубке.

Коллекторный ток

Максимальное значение тока коллектора IC будет указано производителем в амперах. Типичные значения для малосигнальных транзисторов составляют от 10 до 100 мА, а для силовых транзисторов - 10 с. Поймите, что это максимальное значение предполагает состояние насыщения (минимальное падение напряжения коллектор-эмиттер). Если транзистор нет при насыщении и значительном падении напряжения между коллектором и эмиттером максимальное значение рассеиваемой мощности, вероятно, будет превышено до максимального номинального тока коллектора. Просто о чем следует помнить при проектировании транзисторной схемы

Напряжения насыщения

В идеале насыщенный транзистор действует как замкнутый переключающий контакт между коллектором и эмиттером, сбрасывая нулевое напряжение при полном токе коллектора. На самом деле это никогда истинный. Производители указывают максимальное падение напряжения на транзисторе при насыщении как между коллектором и эмиттером, так и между базой и эмиттером (прямое падение напряжения на этом PN-переходе). Падение напряжения коллектор-эмиттер при насыщении обычно ожидается на уровне 0,3 В или меньше, но это значение, конечно, зависит от конкретного типа транзистора. Транзисторы низкого напряжения, низкое напряжение _CE , показывают более низкие напряжения насыщения. Напряжение насыщения также ниже при более высоком базовом токе возбуждения.

Прямое падение напряжения база-эмиттер, В _BE , аналогичен эквивалентному диоду, 0,7 В, что неудивительно.

Бета

Отношение тока коллектора к току базы, β - основной параметр, характеризующий усилительную способность биполярного транзистора . . В схемных расчетах обычно предполагается, что β является постоянной величиной, но, к сожалению, на практике это далеко не так. Таким образом, производители предоставляют набор β (или «h _fe ”) Значения для данного транзистора в широком диапазоне условий эксплуатации, обычно в форме максимальных / минимальных / типичных значений. Вы можете удивиться, увидев, насколько широко можно ожидать изменения β в пределах нормальных рабочих пределов. Один популярный малосигнальный транзистор, 2N3903, рекламируется как имеющий β в диапазоне от 15 до 150 в зависимости от величины тока коллектора. Как правило, значение β является самым высоким для средних токов коллектора, снижаясь при очень низких и очень высоких токах коллектора. h _fe - усиление переменного тока слабого сигнала; hFE - большое усиление сигнала переменного или постоянного тока.

Альфа

Отношение тока коллектора к току эмиттера, α =I _C / I _E . α может быть получено из β, будучи α =β / (β + 1). Биполярные транзисторы выпускаются в самых разных физических корпусах. Тип корпуса в первую очередь зависит от требуемой рассеиваемой мощности транзистора, как и резисторы:чем больше максимальная рассеиваемая мощность, тем больше должно быть устройство, чтобы оставаться холодным. На рисунке ниже показано несколько стандартных типов корпусов для трехполюсных полупроводниковых устройств, любой из которых может использоваться для размещения биполярного транзистора. Есть много других полупроводниковых устройств, помимо биполярных транзисторов, которые имеют три точки подключения. Обратите внимание, что выводы пластиковых транзисторов могут отличаться в пределах одного типа корпуса, например ТО-92 на рисунке ниже. Это невозможно для точной идентификации трехконтактного полупроводникового устройства без ссылки на номер детали, напечатанного на нем, и без проведения ряда электрических испытаний.

Пакеты транзисторов, размеры в мм.

Небольшие пластиковые корпуса транзисторов, такие как TO-92, могут рассеивать несколько сотен милливатт. Металлические банки ТО-18 и ТО-39 могут рассеивать больше энергии, несколько сотен милливатт. Пластиковые корпуса силовых транзисторов, такие как TO-220 и TO-247, рассеивают более 100 Вт, приближаясь к рассеиваемой мощности полностью металлического TO-3. Показатели рассеивания, указанные на рисунке выше, являются максимальными, когда-либо встречавшимися автором для высокомощных устройств. Большинство силовых транзисторов рассчитаны на половину или меньше указанной мощности. Фактические характеристики см. В технических паспортах конкретных устройств. Полупроводниковый кристалл в пластиковых корпусах TO-220 и TO-247 установлен на теплопроводной металлической вставке, которая передает тепло от задней части корпуса к металлическому радиатору , не показано. Перед установкой транзистора на радиатор на металл наносится тонкий слой теплопроводящей смазки. Так как заглушки ТО-220 и ТО-247, а также корпус ТО-3 подключены к коллектору, иногда необходимо электрически изолировать их от заземленного радиатора с помощью вставной слюдяной или полимерной шайбы. Паспортные данные для силовых агрегатов действительны только при установке на радиатор. Без радиатора TO-220 безопасно рассеивает примерно 1 ватт на открытом воздухе.

Паспортные данные максимальной мощности рассеиваемой мощности трудно достичь на практике. Максимальное рассеивание мощности основано на радиаторе, поддерживающем температуру корпуса транзистора не выше 25 ° C. Это сложно сделать с радиатором с воздушным охлаждением. Допустимая рассеиваемая мощность уменьшается с повышением температуры. Это называется снижением номинальных характеристик. Многие технические описания силовых устройств включают график зависимости рассеиваемой энергии от температуры корпуса.

ОБЗОР:

• Рассеиваемая мощность :максимально допустимая рассеиваемая мощность на постоянной основе.
• Обратные напряжения :максимально допустимый VCE, V _CB , V _EB .
• Коллекторный ток :максимально допустимый ток коллектора.
• Напряжение насыщения это V _CE падение напряжения на насыщенном (полностью проводящем) транзисторе.
• Бета :β =I _C / I _B
• Альфа :α =I _C / I _E , α =β / (β + 1)
• Транзисторные Пакеты являются основным фактором рассеивания мощности. Пакеты большего размера рассеивают больше энергии.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ

• Рабочий лист теории биполярного переходного транзистора (BJT)