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双极产品常见问题

发布日期:2016-07-12 09:45

 双极产品:

 1. 什么是双极型晶体管(或三极管)? 

双极型晶体管,也称为双极结型晶体管(BJT),是一种结型晶体管。而场效应管是一种单极性器件,双极晶体管是如此命名是因为它的运作涉及到两种载流子,电子和空穴。 因为双极型晶体管是第一晶体管被发明出来的,当一个简单地说“晶体管”,一般指双极晶体管。下面为一个NPN双极型晶体管的例子 : 


 

2.什么是功率晶体管的安全工作区(SOA)?

功率晶体管的安全工作区(SOA)由集电极最大电流Icm线、击穿电压BVceo线、集电极最大耗散功率Pcm线和二次击穿功耗Psb线组成。由于使用时工作电流和最大电压的设计都不会超过三极管的额定值,因此,正常情况下,集电极耗散功率和二次击穿特性就是造成三极管失效烧毁的主要因素。用于功率晶体管的操作是非常重要的因为SOA图指定的电压和电流的条件下,功率晶体管可以安全使用。

3.为什么三极管要设定最高工作结温?

由于三极管的工作电流受温度的影响很大,因此当三极管工作时,耗散功率转化为热,使集电结结温升高,集电结结电流进一步加大,会造成恶性循环使三极管烧毁。这种情况叫热击穿。将三极管不发生热击穿的最高工作温度定义为最高工作结温。

4.使用过程中如何考虑三极管热失效? 

每个器件具有不同的热传导路径,但基本上需要计算从封装体到环境空气中的半导体芯片的热阻。考虑散热系统设计时也要使用此信息,通常电力设备有相当大的损失,这显著的影响系统的可靠性和寿命时间。考虑热设计时应注意的极端情况,最大允许结温通常设定为120℃或150℃。

5.三极管在使用过程中如何避免或减少失效?

很明显降低三极管的失效重要的是要尽量降低三极管工作时的功率、改善二次击穿特性,这两者其实是相关的。由二次击穿的发生机理可知,温度上升,导致三极管HFE增大,开关性能变差,二次击穿特性变差(更容易发生二次击穿);温度的升高,也使得三极管的实际耗散功率参数变差,三极管的安全工作区变小了。反过来,由于三极管的耗散功率主要和三极管的热阻有关,耗散功率小,实际上也就是其所能承受的电流、电压低,散热性能差,同样也影响到了二次击穿特性。因此,防止工作时三极管温升过高、提高三极管的耗散功率,是避免或减少三极管失效的有效办法。

6.外加过大机械应力会对三极管造成怎样的损伤和失效?

机械应力:包括机械冲击、振动引起的惯性力。过大的机械应力可造成样管失效,在受到撞击或挤压后,样管内芯片会因外力而导致变形,甚至导致芯片和散热片之间脱落,导致散热不良而损坏,电性上表现为半通路状态等。在我司做过的大量失效分析数据中,大部分机械应力都来自制造安装过程中的打螺丝工艺。

 

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