晶体三极管选用技巧-教你如何选择场效应管与三极管

晶体三极管选用技巧

必须了解晶(jing)体管的(de)类型和材(cai)(cai)料，常(chang)用的(de)有NPN和PNP两种(zhong)，这(zhei)两种(zhong)管工作时对电压的(de)极性要求不同，所以(yi)是这(zhei)两种(zhong)晶(jing)体管是不能互相替换的(de)。三极管额材(cai)(cai)料有锗材(cai)(cai)料和硅材(cai)(cai)料，它们之前最大的(de)差(cha)异(yi)就是其实电压不一(yi)样(yang)。

在(zai)放大电(dian)(dian)路中，假如使用同(tong)类(lei)型(xing)(xing)的锗管代替同(tong)类(lei)型(xing)(xing)的硅管，反之替换，一(yi)般都是可以的，但都要(yao)在(zai)基(ji)极偏置电(dian)(dian)压上(shang)进(jin)(jin)行(xing)必要(yao)的调整。因(yin)为他们(men)的起始电(dian)(dian)压不(bu)一(yi)样，但是在(zai)脉(mai)冲电(dian)(dian)路和开关(guan)电(dian)(dian)路中不(bu)同(tong)材料的三极管是否能互换必须进(jin)(jin)行(xing)具体的分析，切(qie)不(bu)可盲(mang)目代换。

选取场效应管只要三步：

1、选择(ze)合适的沟(gou)道（N沟(gou)道还是(shi)P沟(gou)道）

2、确定场(chang)效应管的(de)额定电流(liu)，选(xuan)好额定电流(liu)以后，还需(xu)计算导通(tong)损耗。

3、确定热要求，设(she)计(ji)人员(yuan)在设(she)计(ji)时(shi)必须考虑到最坏和真实两种情况。一般建议采用(yong)针对(dui)最坏的(de)结果计(ji)算，因为这个结果提供更(geng)大的(de)安全余量，能够确保(bao)系统不会失(shi)效。

教你如何选择场效应管与三极管

随着电子设(she)备(bei)升级(ji)换代的速度(du)，大家对于电子设(she)备(bei)性能(neng)的标准也(ye)(ye)愈来愈高，在某(mou)些电子设(she)备(bei)的电路(lu)设(she)计与研发(fa)中，不仅是开关电源电路(lu)中，也(ye)(ye)有在携带式(shi)电子设(she)备(bei)的电路(lu)中都是会运用到(dao)性能(neng)更好的电子元器件 — 场效应晶(jing)体(ti)管。

因此正确挑(tiao)选场效应晶体管(guan)是(shi)硬(ying)件工程师(shi)常常碰到的(de)难点之一，也是(shi)极其重要(yao)的(de)一个(ge)环节，场效应晶体管(guan)的(de)挑(tiao)选，有可能直接影(ying)响到一整块集成运放的(de)速率(lv)和制造费，挑(tiao)选场效应晶体管(guan)，可以从(cong)下列六大技(ji)巧下手。

（一）沟道类型

挑选(xuan)好(hao)场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管电(dian)子元件(jian)的第一步是取决选(xuan)用N沟(gou)道或是P沟(gou)道场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管。在典(dian)型(xing)的功率使用中(zhong)(zhong)，当一个(ge)场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管接(jie)(jie)地，而(er)负(fu)载接(jie)(jie)入到干线(xian)电(dian)压上时，该场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管就(jiu)组成(cheng)了低(di)压侧(ce)开关。在低(di)压侧(ce)开关中(zhong)(zhong)，应(ying)(ying)选(xuan)用N沟(gou)道场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管，它是出(chu)自(zi)于对关闭或导通(tong)电(dian)子元件(jian)所要电(dian)压的考虑。当场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管接(jie)(jie)入到总线(xian)及(ji)负(fu)载接(jie)(jie)地时，就(jiu)需要用高压侧(ce)开关。一般会在这一拓扑中(zhong)(zhong)选(xuan)用P沟(gou)道场(chang)效(xiao)(xiao)应(ying)(ying)晶(jing)(jing)体(ti)管，这又是出(chu)于对电(dian)压驱动(dong)的考虑。

（二）额定电压

明确(que)需用的(de)(de)额定(ding)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)，或是电(dian)(dian)子元件能够(gou)承载(zai)的(de)(de)最高(gao)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)。额定(ding)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)越大，电(dian)(dian)子元件的(de)(de)成本(ben)就越高(gao)。按照实(shi)践证明，额定(ding)电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)应该(gai)高(gao)于干线电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)或总线电(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)。这样(yang)才(cai)可以提供足(zu)够(gou)的(de)(de)保(bao)护，使场效应晶体管不会失灵。

就挑选场(chang)效(xiao)应(ying)晶(jing)体管来讲，务(wu)必(bi)明(ming)确漏(lou)极(ji)至源极(ji)间将会(hui)承(cheng)(cheng)载的最高电压(ya)，即最大VDS。了解场(chang)效(xiao)应(ying)晶(jing)体管能承(cheng)(cheng)载的最高电压(ya)会(hui)随(sui)温度而变(bian)动(dong)这点非常关键(jian)。我(wo)们须在整个操(cao)作温度范围(wei)内检测电压(ya)的变(bian)动(dong)范围(wei)。额定(ding)电压(ya)一定(ding)要(yao)有足够的余量覆盖这一变(bian)动(dong)范围(wei)，保障电路(lu)不会(hui)无效(xiao)。

需(xu)要考(kao)虑的其它安(an)全因素包(bao)含由开关电(dian)(dian)子产品（如电(dian)(dian)机(ji)或变压器）引起的电(dian)(dian)压瞬变。不同使用的额(e)定电(dian)(dian)压也各(ge)有不同，一般来说(shuo)，便携式设备为20V、FPGA电(dian)(dian)源为20～30V、85～220VAC应(ying)用为450～600V。

（三）额定电流

该额定(ding)(ding)电(dian)(dian)(dian)流应(ying)是负载(zai)在全部(bu)状态(tai)下可(ke)以承(cheng)载(zai)的(de)最高电(dian)(dian)(dian)流。与电(dian)(dian)(dian)压(ya)的(de)情形类似，保(bao)证选(xuan)(xuan)定(ding)(ding)的(de)场(chang)效应(ying)晶体管(guan)能(neng)经(jing)受(shou)这(zhei)一额定(ding)(ding)电(dian)(dian)(dian)流，即(ji)便在系统(tong)造成尖(jian)峰(feng)(feng)(feng)电(dian)(dian)(dian)流时(shi)。两(liang)个(ge)(ge)考虑的(de)电(dian)(dian)(dian)流情形是持续(xu)模式(shi)和脉冲尖(jian)峰(feng)(feng)(feng)。在持续(xu)导通模式(shi)下，场(chang)效应(ying)晶体管(guan)处在稳态(tai)，这(zhei)时(shi)电(dian)(dian)(dian)流持续(xu)通过电(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件。脉冲尖(jian)峰(feng)(feng)(feng)指的(de)是有大量电(dian)(dian)(dian)涌（或尖(jian)峰(feng)(feng)(feng)电(dian)(dian)(dian)流）流经(jing)电(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件。一旦(dan)明确了这(zhei)些条件下的(de)最高电(dian)(dian)(dian)流，只需(xu)直接(jie)挑(tiao)选(xuan)(xuan)能(neng)承(cheng)载(zai)这(zhei)个(ge)(ge)最高电(dian)(dian)(dian)流的(de)电(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件便可(ke)。

（四）导通损耗

在(zai)实际情况下，场效(xiao)应晶(jing)体管(guan)并不一定是理想的电(dian)(dian)子元件，归因于在(zai)导电(dian)(dian)过程中会有电(dian)(dian)能(neng)消(xiao)耗(hao)，这叫做(zuo)导通损耗(hao)。场效(xiao)应晶(jing)体管(guan)在(zai)“导通”时好比一个可变电(dian)(dian)阻，由电(dian)(dian)子元件的RDS（ON）所确认，并随(sui)温(wen)度(du)而明显变动。

电(dian)(dian)子(zi)元件的(de)功(gong)率(lv)损耗可由Iload2×RDS（ON）估(gu)算，因为导通(tong)电(dian)(dian)阻(zu)随(sui)(sui)温度(du)变动(dong)，因而功(gong)率(lv)损耗也会随(sui)(sui)着按占比变动(dong)。对场效应晶体管(guan)施(shi)加的(de)电(dian)(dian)压VGS越高，RDS（ON）就会越小；反之RDS（ON）就会越高。注意(yi)RDS（ON）电(dian)(dian)阻(zu)会随(sui)(sui)着电(dian)(dian)流轻微(wei)升高。关于RDS（ON）电(dian)(dian)阻(zu)的(de)各类电(dian)(dian)气叁数变动(dong)可在生产商(shang)出示的(de)技术资料表里得知(zhi)。

（五）系统散热

须考虑二种不(bu)一(yi)样的(de)(de)情况(kuang)，即最坏情况(kuang)和具体情况(kuang)。提(ti)(ti)议选用(yong)针对最坏情况(kuang)的(de)(de)计算结(jie)果(guo)，由于这一(yi)结(jie)论提(ti)(ti)供(gong)更(geng)大(da)的(de)(de)安全余量，能确(que)保系统不(bu)易失灵(ling)。在场效应(ying)晶体管的(de)(de)材(cai)料表上还有一(yi)些(xie)必须留意的(de)(de)测(ce)量数(shu)据(ju)，电子元件的(de)(de)结(jie)温(wen)相当于最大(da)环境温(wen)度再加热(re)阻与功率(lv)耗散的(de)(de)乘(cheng)积（结(jie)温(wen)=最大(da)环境温(wen)度+［热(re)阻×功率(lv)耗散］）。

依据这个式子可解出系统的(de)最大功(gong)率损耗，即按定义(yi)相当于(yu)I2×RDS（ON）。我(wo)们已(yi)即将(jiang)通过电(dian)子元(yuan)件(jian)的(de)最大电(dian)流，能够估算(suan)出不同溫度下的(de)RDS（ON）。此(ci)外，也要搞(gao)好电(dian)路板(ban)以及场效(xiao)应晶(jing)体管的(de)散热。

雪(xue)崩击穿指的是半导体(ti)器件上的反向电(dian)压超出最高(gao)值，并(bing)产(chan)生(sheng)强电(dian)场使电(dian)子元件内(nei)电(dian)流增加(jia)。晶片(pian)尺寸(cun)的增加(jia)会增强抗(kang)雪(xue)崩能(neng)力，最后(hou)提高(gao)电(dian)子元件的稳健性。因而(er)挑选(xuan)更大的封(feng)裝件能(neng)够有(you)效避免雪(xue)崩。

（六）开关性能

影响开(kai)(kai)关(guan)(guan)性能的(de)叁数有好多(duo)，但最关(guan)(guan)键的(de)是栅(zha)极/漏极、栅(zha)极/源(yuan)极及漏极/源(yuan)极电(dian)容。这些电(dian)容会在(zai)电(dian)子(zi)元(yuan)件中(zhong)产生开(kai)(kai)关(guan)(guan)损(sun)耗，因为(wei)在(zai)每一次开(kai)(kai)关(guan)(guan)时都要(yao)对它们(men)充(chong)电(dian)。场效(xiao)应(ying)晶体管的(de)开(kai)(kai)关(guan)(guan)速度因而被减少，电(dian)子(zi)元(yuan)件效(xiao)率(lv)也降低。为(wei)计(ji)算开(kai)(kai)关(guan)(guan)过程(cheng)(cheng)中(zhong)电(dian)子(zi)元(yuan)件的(de)总耗损(sun)，要(yao)计(ji)算开(kai)(kai)通(tong)过程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)耗损(sun)（Eon）和关(guan)(guan)闭(bi)过程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)耗损(sun)（Eoff）。

场效应晶体管开(kai)关(guan)的总功率(lv)可用(yong)如下方(fang)程表达(da)：Psw=（Eon+Eoff）×开(kai)关(guan)频率(lv)。而(er)栅极电(dian)荷（Qgd）对开(kai)关(guan)性能的影响最(zui)大。

联系方式：邹(zou)先生

联(lian)系电话(hua)：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联(lian)系地址(zhi)：深圳市(shi)福田区车公庙天(tian)安数(shu)码城天(tian)吉大厦CD座5C1

请搜微信(xin)公(gong)众号:“KIA半导(dao)体”或扫(sao)一扫(sao)下图(tu)“关注”官(guan)方微信(xin)公(gong)众号

请(qing)“关注”官方(fang)微信公众号:提供 MOS管 技术(shu)帮助(zhu)