onsemi雙通用晶體管BC846BPDW1、BC847BPDW1、BC848CPDW1系列解析

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，通用晶體管是極為常見(jiàn)且關(guān)鍵的元件。今天，我們就來(lái)深入了解一下onsemi的BC846BPDW1、BC847BPDW1、BC848CPDW1系列雙通用晶體管。

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一、產(chǎn)品概述

這些晶體管專(zhuān)為通用放大器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用SOT - 363/SC - 88封裝，這種封裝適用于低功率表面貼裝應(yīng)用。該系列產(chǎn)品具有“S”前綴，可用于汽車(chē)及其他有獨(dú)特場(chǎng)地和控制變更要求的應(yīng)用，并且通過(guò)了AEC - Q101認(rèn)證，具備PPAP能力。同時(shí)，這些器件無(wú)鉛、無(wú)鹵/無(wú)溴化阻燃劑，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

二、產(chǎn)品特性

（一）最大額定值

該系列晶體管分為NPN和PNP兩種類(lèi)型，它們?cè)陔妷汉?a href="http://m.makelele.cn/tags/電流/" target="_blank">電流方面有不同的最大額定值。

1. NPN型
   • 集電極 - 發(fā)射極電壓（VCEO）：BC846為65V，BC847為45V，BC848為30V。
   • 集電極 - 基極電壓（VCBO）：BC846為80V，BC847為50V，BC848為30V。
   • 發(fā)射極 - 基極電壓（VEBO）為6.0V。
   • 集電極連續(xù)電流（IC）為100mAdc，集電極峰值電流（ICM）為200mAdc。
2. PNP型
   • 集電極 - 發(fā)射極電壓（VCEO）：BC846為 - 65V，BC847為 - 45V，BC848為 - 30V。
   • 集電極 - 基極電壓（VCBO）：BC846為 - 80V，BC847為 - 50V，BC848為 - 30V。
   • 發(fā)射極 - 基極電壓（VEBO）為 - 6.0V。
   • 集電極連續(xù)電流（IC）為 - 100mAdc，集電極峰值電流（ICM）為 - 200mAdc。

需要注意的是，超過(guò)最大額定值表中列出的應(yīng)力可能會(huì)損壞器件。如果超過(guò)這些限制，不能保證器件的功能，可能會(huì)發(fā)生損壞并影響可靠性。

（二）熱特性

1. 總器件耗散功率：在FR - 5板上，最大為380mW；在TA = 25℃時(shí)，為250mW，高于25°C時(shí)，以3.0mW/°C的速率降額。
2. 熱阻（ReJA）為328°C/W。
3. 結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55℃至 + 150℃。

晶體管熱特性對(duì)性能的影響

晶體管的熱特性在其實(shí)際應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用，它與晶體管的性能和可靠性緊密相關(guān)。從熱特性的角度來(lái)看，我們可以深入理解其對(duì)晶體管性能的影響。

熱特性中的總器件耗散功率是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。在FR - 5板上，該系列晶體管最大為380mW；在TA = 25℃時(shí)，為250mW，高于25°C時(shí)，以3.0mW/°C的速率降額。這意味著隨著溫度的升高，晶體管能夠承受的功率會(huì)逐漸降低。當(dāng)晶體管在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量超過(guò)其耗散能力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致溫度進(jìn)一步上升，從而可能影響其電性能。例如，過(guò)高的溫度可能會(huì)使晶體管的電流增益發(fā)生變化，進(jìn)而影響其放大能力。如果在設(shè)計(jì)電路時(shí)沒(méi)有充分考慮到功率耗散和溫度降額的問(wèn)題，晶體管可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而損壞，導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作。

熱阻（ReJA）為328°C/W也對(duì)晶體管性能有著重要影響。熱阻反映了晶體管結(jié)溫與環(huán)境溫度之間的熱傳遞能力。較大的熱阻意味著熱量從晶體管結(jié)到環(huán)境的傳遞相對(duì)困難，容易導(dǎo)致結(jié)溫升高。結(jié)溫過(guò)高可能會(huì)加速晶體管內(nèi)部材料的老化，降低其使用壽命。而且，結(jié)溫的變化還會(huì)影響晶體管的一些參數(shù)，如閾值電壓、載流子遷移率等，從而影響其開(kāi)關(guān)速度和信號(hào)處理能力。

結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55℃至 + 150℃規(guī)定了晶體管正常工作和存儲(chǔ)的溫度區(qū)間。超出這個(gè)范圍，晶體管的性能可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。在低溫環(huán)境下，晶體管的材料特性可能會(huì)發(fā)生變化，如半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性可能會(huì)降低，導(dǎo)致晶體管的導(dǎo)通電阻增大，從而影響電路的效率。而在高溫環(huán)境下，除了前面提到的功率耗散和熱阻問(wèn)題外，還可能會(huì)引發(fā)熱擊穿等現(xiàn)象，使晶體管永久性損壞。

在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，電子工程師需要充分考慮晶體管的熱特性?？梢酝ㄟ^(guò)合理的散熱設(shè)計(jì)，如添加散熱片、風(fēng)扇等，來(lái)降低晶體管的工作溫度，保證其在安全的溫度范圍內(nèi)工作。同時(shí)，在選擇晶體管時(shí)，也需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和工作條件，綜合考慮其熱特性參數(shù)，以確保電路的性能和可靠性。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中有沒(méi)有遇到過(guò)熱特性相關(guān)的問(wèn)題呢？又是如何解決的呢？

三、電氣特性

（一）NPN型電氣特性

1. 截止特性
   • 集電極 - 基極擊穿電壓（V(BR)CBO）：BC846為80V，BC847為50V。
   • 發(fā)射極 - 基極擊穿電壓（V(BR)EBO）：BC847和BC848為6.0V。
   • 集電極截止電流（ICBO）：在VcB = 30V時(shí)，有一定的數(shù)值范圍，在VcB = 30V且TA = 150℃時(shí)，數(shù)值會(huì)有所變化。
2. 導(dǎo)通特性
   • 直流電流增益（hFE）：在不同的集電極電流和集電極 - 發(fā)射極電壓條件下有不同的值。例如，在lc = 10A，VcE = 5.0V時(shí)，BC846B和BC847B為150，BC848C為270；在lc = 2.0mA，VcE = 5.0V時(shí)，BC846B和BC847B的范圍是200 - 475，BC848C的范圍是420 - 800。
   • 集電極 - 發(fā)射極飽和電壓（VcE(sat)）：不同器件和不同集電極電流、基極電流條件下有不同的值。
   • 基極 - 發(fā)射極飽和電壓（VBE(sat)）和基極 - 發(fā)射極電壓（VBE(on)）也有相應(yīng)的數(shù)值范圍。
3. 小信號(hào)特性
   • 電流 - 增益 - 帶寬積（f）為100MHz。
   • 輸出電容（Gobo）為4.5pF。
   • 噪聲系數(shù)（NF）為10dB。

（二）PNP型電氣特性

1. 截止特性
   • 集電極 - 發(fā)射極擊穿電壓（V(BR)CEO）、集電極 - 基極擊穿電壓（V(BR)CES）和發(fā)射極 - 基極擊穿電壓（V(BR)EBO）都有相應(yīng)的負(fù)值，不同型號(hào)數(shù)值不同。
   • 集電極截止電流（CBO）在不同條件下有不同的數(shù)值。
2. 導(dǎo)通特性
   • 直流電流增益（hFE）與NPN型類(lèi)似，在不同條件下有不同的值。
   • 集電極 - 發(fā)射極飽和電壓（VcE(sat)）、基極 - 發(fā)射極飽和電壓（VBE(sat)）和基極 - 發(fā)射極電壓（VBE(on)）也有相應(yīng)的負(fù)值和數(shù)值范圍。
3. 小信號(hào)特性
   • 電流 - 增益 - 帶寬積（f）為100MHz。
   • 輸出電容（Cob）為4.5pF。
   • 噪聲系數(shù)（NF）為10dB。

NPN和PNP型晶體管的電氣特性存在明顯差異，這些差異源于它們的結(jié)構(gòu)和工作原理。NPN型晶體管是用B→E的電流（IB）控制C→E的電流（IC），E極電位最低，正常放大時(shí)通常C極電位最高，即VC>VB>VE；而PNP型晶體管是用E→B的電流（IB）控制E→C的電流（IC），E極電位最高，正常放大時(shí)通常C極電位最低，即VC

在截止特性方面，NPN型的集電極 - 基極擊穿電壓和發(fā)射極 - 基極擊穿電壓為正值，而PNP型對(duì)應(yīng)的擊穿電壓為負(fù)值。這反映了它們?cè)诔惺芊聪螂妷簳r(shí)的不同能力，NPN型在正向電壓下工作，而PNP型在反向電壓下工作。集電極截止電流方面，兩者在不同條件下也有不同的數(shù)值表現(xiàn)，這與它們的載流子類(lèi)型和運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。

導(dǎo)通特性上，直流電流增益（hFE）在不同型號(hào)和工作條件下有所不同，但整體上NPN和PNP型都有各自的變化規(guī)律。集電極 - 發(fā)射極飽和電壓、基極 - 發(fā)射極飽和電壓和基極 - 發(fā)射極電壓，NPN型為正值，PNP型為負(fù)值，這再次體現(xiàn)了它們?cè)陔妷簶O性上的差異。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，這種電壓極性的不同決定了它們的連接方式和電源配置。

小信號(hào)特性方面，兩者的電流 - 增益 - 帶寬積、輸出電容和噪聲系數(shù)基本相同。這表明在處理小信號(hào)時(shí)，它們具有相似的頻率響應(yīng)和噪聲性能。但由于前面提到的電壓和電流極性差異，在具體的小信號(hào)電路應(yīng)用中，仍需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的晶體管類(lèi)型。

在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求來(lái)選擇NPN或PNP型晶體管。如果需要將輸入的高電平轉(zhuǎn)換為低電平輸出，通常會(huì)優(yōu)先選擇NPN型晶體管；而如果需要將輸入的低電平轉(zhuǎn)換為低電平輸出，則可能會(huì)選擇PNP型晶體管。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是如何根據(jù)這些特性來(lái)選擇晶體管類(lèi)型的呢？

四、典型特性曲線(xiàn)

（一）NPN型典型特性曲線(xiàn)

1. BC846
   • 直流電流增益與集電極電流關(guān)系：從圖1可以看出，隨著集電極電流的變化，直流電流增益呈現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)。在不同的集電極電流下，晶體管的放大能力有所不同。
   • 集電極 - 發(fā)射極飽和電壓與集電極電流關(guān)系：圖2展示了兩者之間的關(guān)系，這對(duì)于理解晶體管在飽和狀態(tài)下的性能非常重要。
   • 還有基極 - 發(fā)射極飽和電壓、基極 - 發(fā)射極電壓、集電極飽和區(qū)域、基極 - 發(fā)射極溫度系數(shù)、電容、電流 - 增益 - 帶寬積等特性曲線(xiàn)，分別從不同角度反映了晶體管的性能。
2. BC847
   • 同樣具有類(lèi)似的特性曲線(xiàn)，如直流電流增益與集電極電流關(guān)系（圖17）等，這些曲線(xiàn)可以幫助工程師更好地了解該型號(hào)晶體管在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。
3. BC848
   • 其典型特性曲線(xiàn)也為工程師提供了詳細(xì)的性能信息，例如直流電流增益與集電極電流關(guān)系（圖33）等。

（二）PNP型典型特性曲線(xiàn)

1. BC846
   • 包括直流電流增益與集電極電流關(guān)系（圖9）、集電極 - 發(fā)射極飽和電壓與集電極電流關(guān)系（圖10）等特性曲線(xiàn)，與NPN型的曲線(xiàn)有相似之處，但也存在由于極性不同而導(dǎo)致的差異。
2. BC847
   • 具有相應(yīng)的典型特性曲線(xiàn)，如直流電流增益與集電極電流關(guān)系（圖25）等，為PNP型晶體管的應(yīng)用提供了參考。
3. BC848
   • 其特性曲線(xiàn)（如直流電流增益與集電極電流關(guān)系圖41）有助于工程師在設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確把握該型號(hào)PNP型晶體管的性能。

這些典型特性曲線(xiàn)在電路設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)分析這些曲線(xiàn)，工程師可以預(yù)測(cè)晶體管在不同工作條件下的性能，從而優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。例如，在設(shè)計(jì)放大器電路時(shí)，可以根據(jù)直流電流增益與集電極電流的關(guān)系曲線(xiàn)，選擇合適的工作點(diǎn)，以獲得最佳的放大效果。在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電路時(shí)，可以參考集電極 - 發(fā)射極飽和電壓與集電極電流的關(guān)系曲線(xiàn)，確保晶體管能夠在飽和和截止?fàn)顟B(tài)之間快速切換。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否有遇到過(guò)因?yàn)樘匦郧€(xiàn)分析不準(zhǔn)確而導(dǎo)致電路性能不佳的情況呢？

五、安全工作區(qū)與熱特性

（一）安全工作區(qū)

安全工作區(qū)曲線(xiàn)（圖50 - 52）表示了晶體管在可靠工作時(shí)必須遵守的 $I{C}-V{CE}$ 限制。在設(shè)計(jì)具體電路時(shí)，集電極負(fù)載線(xiàn)必須落在適用曲線(xiàn)所指示的限制范圍內(nèi)。這是為了確保晶體管在正常工作時(shí)不會(huì)因?yàn)殡娏骰螂妷哼^(guò)大而損壞，保證電路的穩(wěn)定性和可靠性。例如，在設(shè)計(jì)功率放大電路時(shí)，需要根據(jù)安全工作區(qū)曲線(xiàn)來(lái)選擇合適的晶體管和負(fù)載電阻，以避免晶體管進(jìn)入危險(xiǎn)的工作區(qū)域。

（二）熱特性

熱特性方面，文檔給出了總器件耗散功率、熱阻、結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度等參數(shù)?？偲骷纳⒐β试诓煌瑮l件下有不同的值，如在FR - 5 板上為380mW，在 $T{A}=25℃$ 時(shí)為250mW，超過(guò)25°C 后需要進(jìn)行降額處理，降額系數(shù)為3.0mW/°C。熱阻（$R{θJA}$）為328°C/W，結(jié)溫和存儲(chǔ)溫度范圍為 - 55°C 至 + 150°C。這些熱特性參數(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)非常重要，在設(shè)計(jì)高功率電路時(shí)，需要根據(jù)這些參數(shù)來(lái)選擇合適的散熱片或其他散熱措施，以保證晶體管的溫度在安全范圍內(nèi)。大家在設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí)，是如何根據(jù)這些熱特性參數(shù)來(lái)選擇散熱方式的呢？

六、封裝與訂購(gòu)信息

（一）封裝信息

該系列晶體管采用SOT - 363/SC - 88封裝，這種封裝適用于低功率表面貼裝應(yīng)用。文檔還給出了封裝的尺寸信息（圖），包括各個(gè)引腳的定義和尺寸公差等。在進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)這些封裝尺寸信息來(lái)合理布局晶體管的位置和引腳連接，確保電路板的組裝和焊接質(zhì)量。

（二）訂購(gòu)信息

提供了不同型號(hào)的訂購(gòu)信息，包括器件型號(hào)、封裝形式、標(biāo)記和包裝數(shù)量等。例如，BC846BPDW1T1G 采用SOT - 363封裝，每盤(pán)3000 個(gè)，以卷帶包裝。這些訂購(gòu)信息方便工程師在采購(gòu)時(shí)進(jìn)行選擇，確保能夠獲得符合設(shè)計(jì)要求的晶體管。

七、總結(jié)

onsemi 的 BC846BPDW1、BC847BPDW1、BC848CPDW1 系列雙通用晶體管具有多種特性和參數(shù)，適用于通用放大器等應(yīng)用。電子工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要充分考慮這些特性和參數(shù)，包括電氣特性、典型特性曲線(xiàn)、安全工作區(qū)、熱特性以及封裝和訂購(gòu)信息等。通過(guò)合理選擇和使用這些晶體管，可以設(shè)計(jì)出性能穩(wěn)定、可靠的電路。同時(shí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和要求，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和優(yōu)化。大家在使用這些晶體管進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，還有哪些其他的經(jīng)驗(yàn)和心得呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。