在本章中將介紹判斷所選的晶體管在實際工作中是否適用的方法和步驟。

本篇將介紹右側(cè)流程圖的④確認(rèn)在使用環(huán)境溫度下降額的SOA范圍內(nèi)。

①測量實際的電流/電壓波形
②確認(rèn)在絕對最大額定值范圍內(nèi)
③確認(rèn)在SOA（安全工作區(qū)）范圍內(nèi)
④確認(rèn)在使用環(huán)境溫度下降額的SOA范圍內(nèi)
⑤連續(xù)脈沖（開關(guān)工作）
⑥確認(rèn)平均功耗在額定功率范圍內(nèi)
⑦確認(rèn)芯片溫度

④確認(rèn)在使用環(huán)境溫度下降額的SOA范圍內(nèi)

前一篇就什么是SOA以及相關(guān)圖表等的使用方法等進(jìn)行了說明，還強調(diào)了一些注意事項。本文將結(jié)合其注意事項之一“SOA曲線圖數(shù)據(jù)為環(huán)境（周圍，Ta）溫度25℃時的數(shù)據(jù)”，通過計算實際使用溫度下的SOA，確認(rèn)恰當(dāng)?shù)木w管使用條件。在本文標(biāo)題中已經(jīng)使用了“降額”這個詞，這是因為實際的工作環(huán)境溫度大多數(shù)情況下高于25℃，致使需要進(jìn)行25℃的SOA降額。

什么是SOA的降額？

我想您應(yīng)該明白“降額”的含義。有關(guān)SOA也是一樣，對于25℃條件下給出的數(shù)據(jù)，在實際使用晶體管的更高溫度條件下，需要降低電流和電壓等來作為SOA（安全工作區(qū)）。下面是雙極晶體管和MOSFET的SOA降額示意圖。

SOA的降額基本上以“容許功率”即“熱”來考量，最終以Tjmax來考量。舉個普通的例子，從上圖中可知，雙極晶體管在熱限制區(qū)的降額為0.8%/℃，二次擊穿區(qū)的降額為0.5%/℃。另外還給出了MOSFET因?qū)娮柙黾訋淼淖畲箅娏鹘殿~和熱限制區(qū)降額0.8%/℃。

下面再具體一點進(jìn)行說明。下圖摘自技術(shù)規(guī)格書，是這里用來舉例的MOSFET R6020ENZ的SOA曲線圖和容許功率損耗的降額曲線圖。

這里實際的晶體管Tj為75℃。前面談的都是環(huán)境溫度（即Ta），但從晶體管容許損耗的角度考量的話，最終還是需要探討Tj的。

來稍微整理一下溫度的關(guān)系。上一篇文章提到的注意事項中有“數(shù)據(jù)為單脈沖條件下的數(shù)據(jù)”。連續(xù)使用時的條件稍微麻煩些，不過加上單脈沖的條件可以認(rèn)為Ta≒Tj。這是一般的解釋，是基于“因為是短時間的脈沖，所以晶體管基本沒有芯片溫升”來考慮的。包括晶體管在內(nèi)的半導(dǎo)體元器件的參數(shù)試驗中，在伴隨著發(fā)熱的情況下通常通過脈沖試驗使Ta≒Tj的情況很多。因此，該SOA數(shù)據(jù)按Ta≒Tj≒25℃來考慮。

而另一方面，晶體管需要根據(jù)損耗功率、封裝熱阻θja和Ta、或θjc和Tc求Tj。由于熱計算是很普通的，所以在這里省略相關(guān)介紹。

從上圖左側(cè)的容許功率損耗的降額曲線可以看出，相對于Tj＝25℃，Tj＝75℃時需要降額至60%。接下來只需要使用該比率，像示例計算中那樣進(jìn)行降額即可。如果有必要，先求出（100%-60%）÷｜25℃-75℃｜＝0.8%/℃這個比率系數(shù)就可以很快計算出來，也可以像曲線圖中的藍(lán)線一樣繪制一條SOA的降額曲線。

最后，確認(rèn)晶體管的實際使用條件是否在降額的SOA范圍內(nèi)，并判斷使用條件是否恰當(dāng)。

　　審核編輯：湯梓紅