晶體管的耗散功率知識

晶體管耗散功率也稱集電極最大允許耗散功率PCM，是指晶體管參數變化不超過規定允許值時的最大集電極耗散功率。耗散功率與晶體管的最高允許結溫和集電極最大電流有密切關系。硅管的結溫允許值大約為150°C，鍺管的結溫允許值為85°C左右。要保證管子結溫不超過允許值,就必須將產生的熱散發出去.晶體管在使用時，其實際功耗不允許超過PCM值，否則會造成晶體管因過載而損壞。

2分類/耗散功率!

通常將耗散功率PCM小于1W的晶體管稱為小功率晶體管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶體管被稱為中功率晶體管，將PCM等于或大于5W的晶體管稱為大功率晶體管。

3原理/耗散功率編輯

如果給晶體管發射結施加正向偏壓，給集電結施加反向偏壓，使晶體管正常工作，那么電源在晶體管總的耗散功率為：.實際使用時，集電極允許耗散功率和散熱條件與工作環境溫度有關,增加散熱片或增加風冷卻,可提高PCM。所以在使用中應特別注意值IC不能過大，散熱條件要好。

耗散功率和晶體管的熱阻有很大的關系.而晶體管的熱阻是表征晶體管散熱能力的一個基本參量,該參量對于大功率晶體管的設計,制造和使用尤為重要.所謂熱阻就是單位耗散功率引起結溫升高的度數，其單位為℃/W。可由下面的公式表示:

由熱傳導的途徑，可以把一般晶體管的熱阻分為兩部分，即：

其中的是熱流由管子底座向周圍空氣或其他介質散熱的熱阻，是熱流由集電結至晶體管底座的熱阻。熱阻和晶體管的封裝有很大的關系。

集成電路的熱阻和晶體管的熱阻大至相同.集成電路(IC)的散熱主要有兩個方向，一個是由封裝上表面傳到空氣中，另一個則是由IC向下傳到PCB板上，再由板傳到空氣中。當IC以自然對流方式傳熱時，向上傳的部分很小，而向下傳到板子則占了大部分，以導線腳或是以球連接于板上的方式，其詳細的散熱模式不盡相同。

封裝熱阻的改善手段主要可透過結構設計、材料性質改變以及外加散熱增進裝置三種方式.其中影響最大的加裝散熱器,但這會增加制造成本和復雜性[1]。

4設計計算/耗散功率編輯編輯

雙極型晶體管

BJT的總耗散功率為Pc=IeVbe+IcVcb+Icrcs≈IcVcb），并且Pc關系到輸出的最大交流功率Po：Po=(供給晶體管的直流功率Pd)–(晶體管耗散的功率Pc)=[η/(1–η)]Pc∝Pc，即輸出交流功率與晶體管的耗散功率成正比（η=Po/Pd是轉換效率）。晶體管功率的耗散(消耗)即發熱，如果此熱量不能及時散發掉,則將使集電結的結溫Tj升高,這就限制了輸出功率的提高；最高結溫Tjm（一般定為175oC）時所對應的耗散功率即為最大耗散功率Pcm。為了提高Po，就要求提高Pc,但Pc的提高又受到結溫的限制，為使結溫不超過Tjm，就需要減小晶體管的熱阻Rt；最大耗散功率Pcm∝1/Rt。最高結溫Tjm時所對應的最大耗散功率為(Pcms≥Pcm)：穩態時，Pcm=(Tjm–Ta)/Rt；瞬態時，Pcms=(Tjm–Ta)/Rts。

提高PCM的措施，主要是降低熱阻RT和降低環境溫度Ta；同時，晶體管在脈沖和高頻工作時,PC增大,安全工作區擴大，則最大耗散功率增大，輸出功率也相應提高。

MOSFET

其最大輸出功率也要受到器件散熱能力的限制：Pcm=(Tjm–Ta)/Rt，MOSFET的最高結溫Tjm仍然定為175oC,發熱中心是在漏結附近的溝道表面處,則Rt主要是芯片的熱阻(熱阻需要采用計算傳輸線特征阻抗的方法來求出)。

5三極管的耗散功率編輯

三極管耗散功率也稱集[2]電極最大允許耗散功率PCM，是指三極管參數變化不超過規定允許值時的最大集電極耗散功率。耗散功率與晶體管的最高允許結溫和集電極最大電流有密切關系。硅管的結溫允許值大約為150°C，鍺管的結溫允許值為85°C左右。

要保證管子結溫不超過允許值,就必須將產生的熱散發出去.晶體管在使用時，其實際功耗不允許超過PCM值，否則會造成晶體管因過載而損壞。

通常將耗散功率PCM小于1W的晶體管稱為小功率晶體管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶體管被稱為中功率晶體管，將PCM等于或大于5W的晶體管稱為大功率晶體管。

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