트랜지스터 정격 및 패키지(BJT)

모든 전기 및 전자 부품과 마찬가지로 트랜지스터도 손상 없이 처리할 수 있는 전압과 전류의 양이 제한되어 있습니다. 트랜지스터는 이 시점에서 보았던 다른 구성 요소보다 더 복잡하기 때문에 더 많은 종류의 정격을 갖는 경향이 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 트랜지스터 정격에 대한 항목별 설명입니다.

전력 소모

트랜지스터가 컬렉터와 이미 터 사이에 전류를 전도하면 두 지점 사이의 전압도 떨어집니다. 주어진 시간에 트랜지스터가 소비하는 전력은 컬렉터 전류와 컬렉터-이미터 전압의 곱과 같습니다. 저항과 마찬가지로 트랜지스터도 손상을 입지 않고 안전하게 소산될 수 있는 와트의 등급이 지정됩니다.

고온은 모든 반도체 장치의 치명적인 적이며 바이폴라 트랜지스터는 대부분의 것보다 열 손상에 더 민감한 경향이 있습니다. 전력 등급은 항상 주변(주변) 공기의 온도를 기준으로 합니다. 트랜지스터가 더 뜨거운 환경에서 사용되는 경우>25 ^o , 전력 등급을 감소해야 합니다. 수명 단축을 피하기 위해.

역전압

다이오드와 마찬가지로 바이폴라 트랜지스터는 PN 접합에서 최대 허용 역 바이어스 전압에 대해 정격이 지정됩니다. 여기에는 에미터-베이스 접합 V_EB에 대한 정격 전압이 포함됩니다. , 컬렉터-베이스 접합 V_CB , 또한 컬렉터에서 에미터로 V_CE .

V_EB , 이미터에서 베이스로의 최대 역 전압은 일부 소신호 트랜지스터의 경우 약 7V입니다. 일부 회로 설계자는 개별 BJT를 직렬 전류 제한 저항이 있는 7V 제너 다이오드로 사용합니다. 아날로그 집적 회로에 대한 트랜지스터 입력에는 V_EB도 있습니다. 정격을 초과하면 손상을 일으킬 수 있으며 입력의 제너링은 허용되지 않습니다.

최대 컬렉터-이미터 전압 정격 V_CE 차단 모드(기본 전류 없음)에 있는 동안 견딜 수 있는 최대 전압으로 생각할 수 있습니다. 이 등급은 바이폴라 트랜지스터를 스위치로 사용할 때 특히 중요합니다. 소신호 트랜지스터의 일반적인 값은 60~80V입니다. 전력 트랜지스터에서 이 값은 예를 들어 음극선관 디스플레이의 수평 편향 트랜지스터와 같이 1000V에 이릅니다.

현재 수집가

컬렉터 전류 IC의 최대값은 제조업체에서 암페어 단위로 제공합니다. 소신호 트랜지스터의 일반적인 값은 mA의 10초에서 100초, 전력 트랜지스터의 경우 10초입니다. 이 최대 수치는 포화 상태(최소 컬렉터-이미터 전압 강하)를 가정한 것임을 이해하십시오. 트랜지스터가 아닌 경우 포화 상태이고 컬렉터와 이미 터 사이에 상당한 전압이 떨어지면 최대 컬렉터 정격 전류보다 최대 전력 손실 정격이 초과될 수 있습니다. 트랜지스터 회로를 설계할 때 염두에 두어야 할 사항

포화 전압

이상적으로 포화 트랜지스터는 컬렉터와 에미터 사이의 닫힌 스위치 접점으로 작동하여 전체 컬렉터 전류에서 0 전압을 떨어뜨립니다. 실제로 이것은 절대 진실. 제조업체는 컬렉터와 에미터 사이 및 베이스와 에미터 사이의 포화 상태에서 트랜지스터의 최대 전압 강하를 지정합니다(해당 PN 접합의 순방향 전압 강하). 포화 시 컬렉터-이미터 전압 강하는 일반적으로 0.3볼트 이하로 예상되지만 이 수치는 물론 특정 유형의 트랜지스터에 따라 다릅니다. 저전압 트랜지스터, 낮은 V_CE , 낮은 포화 전압을 보여줍니다. 포화 전압은 기본 구동 전류가 높을수록 낮아집니다.

베이스 이미터 순방향 전압 강하, V_BE , 이는 등가 다이오드의 ≅0.7V와 유사하며 이는 놀라운 일이 아닙니다.

베타

베이스 전류에 대한 콜렉터 전류의 비율, β는 바이폴라 트랜지스터의 증폭 능력을 특성화하는 기본 매개변수입니다. . β는 일반적으로 회로 계산에서 일정한 수치로 가정되지만 불행히도 이것은 실제로는 사실과 거리가 멉니다. 따라서 제조업체는 β(또는 "h_fe ”) 광범위한 작동 조건에서 주어진 트랜지스터에 대한 수치로, 일반적으로 최대/최소/일반 정격의 형태입니다. 정상 작동 한계 내에서 β가 얼마나 광범위하게 변할 것으로 예상되는지 알면 놀랄 수 있습니다. 인기 있는 소신호 트랜지스터 중 하나인 2N3903은 컬렉터 전류의 양에 따라 15에서 150 범위의 β를 갖는 것으로 광고됩니다. 일반적으로 β는 중간 컬렉터 전류에서 가장 높고 매우 낮거나 매우 높은 컬렉터 전류에서 감소합니다. h_fe 소신호 AC 이득입니다. hFE의 큰 AC 신호 이득 또는 DC 이득.

알파

에미터 전류에 대한 컬렉터 전류의 비율, α=I_C /나_E . α는 α=β/(β+1)인 β로부터 유도될 수 있다. 바이폴라 트랜지스터는 다양한 물리적 패키지로 제공됩니다. 패키지 유형은 주로 저항과 마찬가지로 트랜지스터에 필요한 전력 손실에 따라 다릅니다. 최대 전력 손실이 클수록 냉각 상태를 유지하기 위해 장치가 커야 합니다. 아래 그림은 3단자 반도체 장치에 대한 몇 가지 표준화된 패키지 유형을 보여줍니다. 이들 중 어느 것이든 바이폴라 트랜지스터를 수용하는 데 사용할 수 있습니다. 3개의 연결점이 있는 바이폴라 트랜지스터 외에 다른 많은 반도체 장치가 있습니다. 플라스틱 트랜지스터의 핀아웃은 단일 패키지 유형 내에서 다를 수 있습니다. 아래 그림의 TO-92. 불가능 인쇄된 부품 번호를 참조하거나 일련의 전기 테스트를 거치지 않고 3단자 반도체 장치를 확실하게 식별합니다.

트랜지스터 패키지, 치수(mm).

TO-92와 같은 소형 플라스틱 트랜지스터 패키지는 수백 밀리와트를 소비할 수 있습니다. TO-18 및 TO-39라는 금속 캔은 수백 밀리와트의 더 많은 전력을 소비할 수 있습니다. TO-220 및 TO-247과 같은 플라스틱 전력 트랜지스터 패키지는 100와트 이상을 소비하여 전체 금속 TO-3의 손실에 접근합니다. 위의 그림에 나열된 소산 등급은 작성자가 고전력 장치에 대해 경험한 최대값입니다. 대부분의 전력 트랜지스터는 표시된 전력량의 절반 이하로 평가됩니다. 실제 등급은 특정 장치 데이터시트를 참조하십시오. TO-220 및 TO-247 플라스틱 패키지의 반도체 다이는 패키지 후면에서 금속 방열판으로 열을 전달하는 열 전도성 금속 슬러그에 장착됩니다. , 표시되지 않습니다. 트랜지스터를 히트싱크에 장착하기 전에 금속에 열전도성 그리스를 얇게 코팅합니다. TO-220 및 TO-247 슬러그와 TO-3 케이스가 컬렉터에 연결되어 있기 때문에 삽입된 운모 또는 폴리머 와셔를 사용하여 접지된 방열판에서 이들을 전기적으로 분리해야 하는 경우가 있습니다. 전원 패키지에 대한 데이터시트 등급은 방열판에 장착된 경우에만 유효합니다. 방열판 없이 TO-220은 자유 공기에서 약 1와트를 안전하게 소비합니다.

데이터시트의 최대 전력 손실 등급은 실제로 달성하기 어렵습니다. 최대 전력 손실은 트랜지스터 케이스를 25°C 이하로 유지하는 방열판을 기반으로 합니다. 이것은 공랭식 방열판에서는 어렵습니다. 허용 가능한 전력 손실은 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이것을 경감이라고 합니다. 많은 전력 장치 데이터시트에는 소실 대 케이스 온도 그래프가 포함되어 있습니다.

검토:

<울>

전력 소모 :지속적으로 최대 허용 전력 손실.

역전압 :최대 허용 VCE, V_CB , V_EB .

현재 수집가 :최대 허용 컬렉터 전류.

포화 전압 V_CE입니다. 포화(완전 전도성) 트랜지스터의 전압 강하.

베타 :β=I_C /나_B

알파 :α=I_C /나_E , α=β/(β+1)

트랜지스터 패키지 전력 손실의 주요 요인입니다. 더 큰 패키지는 더 많은 전력을 소모합니다.

관련 워크시트

<울>

BJT(Bipolar Junction Transistor) 이론 워크시트