晶體三極管選用技巧-教你如何選擇場(chǎng)效應管與三極管

晶體三極管選用技巧

必須了解晶體管的類(lèi)型和材料，常用的有NPN和PNP兩種，這兩種管工作時(shí)對電壓的極性要求不同，所以是這兩種晶體管是不能互相替換的。三極管額材料有鍺材料和硅材料，它們之前最大的差異就是其實(shí)電壓不一樣。

在放大電路中，假如使用同類(lèi)型的鍺管代替同類(lèi)型的硅管，反之替換，一般都是可以的，但都要在基極偏置電壓上進(jìn)行必要的調整。因為他們的起始電壓不一樣，但是在脈沖電路和開(kāi)關(guān)電路中不同材料的三極管是否能互換必須進(jìn)行具體的分析，切不可盲目代換。

選取場(chǎng)效應管只要三步：

1、選擇合適的溝道（N溝道還是P溝道）

2、確定場(chǎng)效應管的額定電流，選好額定電流以后，還需計算導通損耗。

3、確定熱要求，設計人員在設計時(shí)必須考慮到最壞和真實(shí)兩種情況。一般建議采用針對最壞的結果計算，因為這個(gè)結果提供更大的安全余量，能夠確保系統不會(huì )失效。

教你如何選擇場(chǎng)效應管與三極管

隨著(zhù)電子設備升級換代的速度，大家對于電子設備性能的標準也愈來(lái)愈高，在某些電子設備的電路設計與研發(fā)中，不僅是開(kāi)關(guān)電源電路中，也有在攜帶式電子設備的電路中都是會(huì )運用到性能更好的電子元器件 — 場(chǎng)效應晶體管。

因此正確挑選場(chǎng)效應晶體管是硬件工程師常常碰到的難點(diǎn)之一，也是極其重要的一個(gè)環(huán)節，場(chǎng)效應晶體管的挑選，有可能直接影響到一整塊集成運放的速率和制造費，挑選場(chǎng)效應晶體管，可以從下列六大技巧下手。

（一）溝道類(lèi)型

挑選好場(chǎng)效應晶體管電子元件的第一步是取決選用N溝道或是P溝道場(chǎng)效應晶體管。在典型的功率使用中，當一個(gè)場(chǎng)效應晶體管接地，而負載接入到干線(xiàn)電壓上時(shí)，該場(chǎng)效應晶體管就組成了低壓側開(kāi)關(guān)。在低壓側開(kāi)關(guān)中，應選用N溝道場(chǎng)效應晶體管，它是出自于對關(guān)閉或導通電子元件所要電壓的考慮。當場(chǎng)效應晶體管接入到總線(xiàn)及負載接地時(shí)，就需要用高壓側開(kāi)關(guān)。一般會(huì )在這一拓撲中選用P溝道場(chǎng)效應晶體管，這又是出于對電壓驅動(dòng)的考慮。

（二）額定電壓

明確需用的額定電壓，或是電子元件能夠承載的最高電壓。額定電壓越大，電子元件的成本就越高。按照實(shí)踐證明，額定電壓應該高于干線(xiàn)電壓或總線(xiàn)電壓。這樣才可以提供足夠的保護，使場(chǎng)效應晶體管不會(huì )失靈。

就挑選場(chǎng)效應晶體管來(lái)講，務(wù)必明確漏極至源極間將會(huì )承載的最高電壓，即最大VDS。了解場(chǎng)效應晶體管能承載的最高電壓會(huì )隨溫度而變動(dòng)這點(diǎn)非常關(guān)鍵。我們須在整個(gè)操作溫度范圍內檢測電壓的變動(dòng)范圍。額定電壓一定要有足夠的余量覆蓋這一變動(dòng)范圍，保障電路不會(huì )無(wú)效。

需要考慮的其它安全因素包含由開(kāi)關(guān)電子產(chǎn)品（如電機或變壓器）引起的電壓瞬變。不同使用的額定電壓也各有不同，一般來(lái)說(shuō)，便攜式設備為20V、FPGA電源為20～30V、85～220VAC應用為450～600V。

（三）額定電流

該額定電流應是負載在全部狀態(tài)下可以承載的最高電流。與電壓的情形類(lèi)似，保證選定的場(chǎng)效應晶體管能經(jīng)受這一額定電流，即便在系統造成尖峰電流時(shí)。兩個(gè)考慮的電流情形是持續模式和脈沖尖峰。在持續導通模式下，場(chǎng)效應晶體管處在穩態(tài)，這時(shí)電流持續通過(guò)電子元件。脈沖尖峰指的是有大量電涌（或尖峰電流）流經(jīng)電子元件。一旦明確了這些條件下的最高電流，只需直接挑選能承載這個(gè)最高電流的電子元件便可。

（四）導通損耗

在實(shí)際情況下，場(chǎng)效應晶體管并不一定是理想的電子元件，歸因于在導電過(guò)程中會(huì )有電能消耗，這叫做導通損耗。場(chǎng)效應晶體管在“導通”時(shí)好比一個(gè)可變電阻，由電子元件的RDS（ON）所確認，并隨溫度而明顯變動(dòng)。

電子元件的功率損耗可由Iload2×RDS（ON）估算，因為導通電阻隨溫度變動(dòng)，因而功率損耗也會(huì )隨著(zhù)按占比變動(dòng)。對場(chǎng)效應晶體管施加的電壓VGS越高，RDS（ON）就會(huì )越??；反之RDS（ON）就會(huì )越高。注意RDS（ON）電阻會(huì )隨著(zhù)電流輕微升高。關(guān)于RDS（ON）電阻的各類(lèi)電氣叁數變動(dòng)可在生產(chǎn)商出示的技術(shù)資料表里得知。

（五）系統散熱

須考慮二種不一樣的情況，即最壞情況和具體情況。提議選用針對最壞情況的計算結果，由于這一結論提供更大的安全余量，能確保系統不易失靈。在場(chǎng)效應晶體管的材料表上還有一些必須留意的測量數據，電子元件的結溫相當于最大環(huán)境溫度再加熱阻與功率耗散的乘積（結溫=最大環(huán)境溫度+［熱阻×功率耗散］）。

依據這個(gè)式子可解出系統的最大功率損耗，即按定義相當于I2×RDS（ON）。我們已即將通過(guò)電子元件的最大電流，能夠估算出不同溫度下的RDS（ON）。此外，也要搞好電路板以及場(chǎng)效應晶體管的散熱。

雪崩擊穿指的是半導體器件上的反向電壓超出最高值，并產(chǎn)生強電場(chǎng)使電子元件內電流增加。晶片尺寸的增加會(huì )增強抗雪崩能力，最后提高電子元件的穩健性。因而挑選更大的封裝件能夠有效避免雪崩。

（六）開(kāi)關(guān)性能

影響開(kāi)關(guān)性能的叁數有好多，但最關(guān)鍵的是柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容。這些電容會(huì )在電子元件中產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗，因為在每一次開(kāi)關(guān)時(shí)都要對它們充電。場(chǎng)效應晶體管的開(kāi)關(guān)速度因而被減少，電子元件效率也降低。為計算開(kāi)關(guān)過(guò)程中電子元件的總耗損，要計算開(kāi)通過(guò)程中的耗損（Eon）和關(guān)閉過(guò)程中的耗損（Eoff）。

場(chǎng)效應晶體管開(kāi)關(guān)的總功率可用如下方程表達：Psw=（Eon+Eoff）×開(kāi)關(guān)頻率。而柵極電荷（Qgd）對開(kāi)關(guān)性能的影響最大。

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