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【技术资料】三极管的常见损坏因素和选型技巧

一、三极管损坏常见因素


1、功率击穿或过载击穿

指电路中的电压、电流、功率等过大导致三极管击穿损坏,主要与集电极-发射极电压VCEO、集电极-基极电压VCBO、集电极-发射极电流IC、基极驱动电流IB等参数有关。只要电路中这些参数超过三极管的最大参数都可能发生三极管击穿现象。


2、热击穿

三极管规格书所标注的参数,通常是常温25℃状态下的值,而三极管在高温环境或高结温状态下工作时,VCEO和VCBO都会随温度升高而下降,同时三极管发射极-基极漏流IEBO和集电极-基极漏流ICBO也会增加,而IEBO与ICBO的增加造成芯片结温上升,以此形成反复的叠加循环,结温持续升高,最终导致热击穿发生。


3、外因产生的损坏

①、机械应力损伤:受外力如碰撞、振动(如锁螺丝)、跌落等导致三极管破损、分层、芯片晶裂等损伤,工作时因损伤造成IEBO与ICBO上升,最终发生热击穿。

②、热应力损伤:三极管焊接或固定位置因高温发生PCB变形、散热片高温变形、三极管封装内部的框架高温变形、内部连接结构高温变形等,引起芯片表面压力、扭曲力、张力等发生变化,同样会发生三极管漏流IEBO和ICBO等上升,最终发生热击穿。

③、三极管所在环境湿度上升、表面粉尘堆积吸湿性增加、化学品腐蚀等都会发生漏流增大的情况,最终损坏三极管。


二、三极管选型技巧


1、开关电路中,三极管选型偏向IC大,饱和压降VCE(sat)小,而击穿电压VCEO和VCBO可适当放宽,由于在硅半导体中,电压与电流是一组相矛盾的参数,优先电流必牺牲电压,两全其美必会增加成本。同时除了选好的三极管,电路中也要注意:IC电流不变时,增加IB,IB不变时,减小IC,可以使三极管快速饱和(开)和关断,避免关不断的情况发生。


2、高压电路中,为延长三极管寿命,除了电压满足电路需求以外,重点关注漏流IEBO和ICBO要小,热稳定性要高(在不同温度条件下漏流变化小)。


3、放大电路中,主要考虑放大倍数HFE输出线性要好(IB与IC间的关系呈线性),工作区宽(IB与IC间呈线性关系的范围大)。


4、高频电路中,主要考虑FT特征频率,同时必须与线路板匹配,三极管周边的电容、电感等都可能影响三极管的频率特性。


5、功率放大电路中、除电性参数满足要求以外,还要考虑散热性能,尽量选用大体积封装、可以外加散热片结构、三极管安装位置和放置空间大通风好。以便减小温度对三极管的影响。