使晶體管工作會產生電氣負載和熱負載。對晶體管來講，負載太大壽命會縮短，最壞的情況下會導致晶體管被破壞。

為防止這種情況，需要檢查實際使用狀態，并確認在使用上是否有問題。這里說明一下具體的判定方法。為安全使用晶體管，請務必作為參考。

判定前：晶體管的選定～貼裝的流程

1. 晶體管的選定

從Web、Shortform產品目錄上選定滿足規格要求的晶體管。
晶體管產品頁

2. 規格?樣品的獲取

部分樣品可從網上申請。

3. 向實際電路（評估電路）上貼裝晶體管

請確認

選定的晶體管是否在實際電路上安全工作？

在工作的情況下，是否長期（可靠）穩定地工作？
等等，還需要考慮電氣裕量。

晶體管可否使用的判定方法

可否使用的判定按照以下流程進行。

1. 測定實際的電流、電壓波形

確認電流、電壓

用示波器確認晶體管上的電壓、電流。
需要全部滿足規格書上記載的額定值，特別應該確認下列項目。

特別應該確認的項目

例：開關雙極晶體管2SD2673時的波形(100μs/div)

由于隨后要計算開關時的功率損耗，所以要確認OFF→ON時和ON→OFF時的擴大波形。

2. 是否一直滿足絕對最大額定值？

確認絕對最大額定值

確認"1. 確認電流、電壓"中確認的電流、電壓是否超過了規格書中記載的絕對最大額定值。
例1. 中未確認的項目，全部都需要在絕對最大額定值以下。即使浪涌電流和浪涌電壓只在一瞬間超過了絕對最大額定值也不可使用。如果超過絕對最大額定值有可能造成破壞和劣化。

例 : 2SD2673的規格書（記載了絕對最大額定值）

例：瞬間超過絕對最大額定值的例子（不可使用）

3. 是否在SOA范圍內？

確認安全工作區域 (SOA*1) 1

安全工作區域（SOA）表示晶體管可安全工作的區域。
不過，SOA只是關于1脈沖的數據，在脈沖反復混入時，需要所有脈沖都進入SOA范圍內，并且通過 "4. 確認安全工作區域（SOA）2" 計算的平均施加功率在額定功率以下。

*1SOA???安全工作區域 (Safety Operating Area) 的簡稱。有時也稱ASO (Area of Safe Operating)。

SOA確認方法

確認"1. 確認電流、電壓"中確認的波形是否在安全工作區域 (SOA) 的范圍內。即使浪涌電流和浪涌電壓只在一瞬間超過了絕對最大額定值也不可使用。
另外，請注意，即使在"2. 確認絕對最大額定值"中確認的絕對最大額定值的范圍內，有時也會超出SOA的范圍。（參照下例）

例：2SD2673 ?安全工作區域

此波形在嚴格意義上電流并非方形波，但考慮到余量，
IC=5.8A, VCE=10V, Pw=1ms視為方形波。
雖然處于絕對最大額定值以下，
但因為超過了安全工作區域，所以不可使用。

4. 在使用環境溫度*1下是否在下降的SOA范圍內？

*1按照使用環境溫度或因晶體管發熱溫度上升時的元件溫度來考慮。

確認安全工作區域 (SOA) 2

由于通常的安全工作區域 (SOA) 是在常溫 (25oC) 下的數據，所以周圍溫度在25oC以上時，或者因晶體管自身發熱元件溫度上升時，需要降低SOA的溫度。

SOA的溫度降低方法
雙極晶體管篇??MOSFET篇

※降低的溫度基本是元件的溫度。

關于元件溫度的詳細計算方法，請參照 "元件溫度的計算方法" 。

附屬 SOA（安全工作區域）的溫度降低方法

1. SOA（安全工作區域）

周圍溫度在25oC以上時，或者因晶體管自身發熱元件溫度上升時，需要降低溫度。前者降低周圍溫度，后者降低元件溫度。具體方法就是將SOA線平行移向低電流方向。如圖1所示，下降率根據區域不同而不同。

1-1. 熱限制區域

在該區域，SOA線具有45o 的傾斜度（功率固定線）。
在該區域，下降率是0.8%/oC。

1-2. 2次下降區域

晶體管存在熱失控引起的2次下降區域。
在2次下降區域，SOA線具有45o 以上的傾斜度。
在該區域，下降率是0.5%/oC。

圖1: SOA的溫度降額

例 Ta＝100°C

2-1. 熱限制區域的降額

例如，周圍溫度100oC時，降額如下。

降額=⊿t×(降額率)

=(100°C-25°C) × 0.8% / °C

=60%

因此，該區域的SOA線向低電流方向平行移動60%。

2-2. 2次下降區域的降額

同理，2次下降區域的降額如下。

降額=⊿t×(降額率)

=(100°C-25°C) × 0.5% / °C

=37.5%

因此，該區域的SOA線向低電流方向平行移動37.5%。

圖2: SOA的溫度降額

5. 連續脈沖？單脈沖？

功率?發熱確認

單脈沖

如同上電和掉電時的浪涌電流一樣，只發生一次脈沖的情形（無反復脈沖時）稱為單脈沖，

此時，

確認處于SOA范圍時
可以使用→ 請使用

連續脈沖

將脈沖反復發生的情形稱為連續脈沖，此時，

周圍溫度條件下，處于額定功率以下嗎？
需要確認確認額定功率以下

6. 平均功耗是否在周圍溫度的額定功率以下？

額定功率以下的確認

周圍溫度的額定功率以下=元件溫度在絕對最大額定值150oC以下。使元件溫度升到150oC的功率定為額定功率。
詳細內容請參照"元件溫度的計算方法"。

功率計算方法

基本上，平均功率是以時間對電流和電壓的積進行積分的值除以時間所得的值。

這種情況下，將1周期分為4個區間計算。

實際的積分計算采用積分公式。
下面，對"1.確認電流、電壓"確認的波形的例子進行實際計算。

(1) OFF→ON時

根據積分公式，①的區間

∫ IVdt =(1/6)×100ns×(2?0A?5V+0A?2V+1.3A?5V+2?1.3A?2V)

=1.95×10-7(J)

②的區間

∫ IVdt =(1/6)×230ns×(2?1.3A?2V+1.3A?0.4V+1.3A?2V+2?1.3A?0.4V)

=3.59 × 10-7(J)

OFF→ON時

合計: 5.54×10-7(J)

(2) ON期間中

∫IVdt=100μs×0.4V×1.3A

=5.2×10-5(J)

(3) ON→OFF時

③的區間

∫IVdt =(1/6)×1480ns×(2?1.3A?0V+1.3A?7V+1.15A?0V+2?1.15A?7V)

=6.22×10-6(J)

④的區間

∫IVdt =(1/6)×120ns×(2?1.15A?7V+1.15A?28V+0.5A?7V+2?0.5A?28V)

=1.6×10-6(J)

⑤的區間

∫IVdt =(1/6)×80ns×(2?0.5A?28V+0.5A?28V+0A?28V+2?0A?28V)

=0.56×10-6(J)

OFF→ON時

合計: 8.38×10-6(J)

(4) OFF時，認為電流幾乎為零（實際上有數nA~數10nA的漏電流），并認為OFF期間的功耗為零。

合計以上各區間計算的積分值，除以1周期的長度400μs，為平均功耗，即

而且，這里對雙極晶體管2SD2673例子的集電極電流IC和集電極-發射極間電壓VCE進行積分計算。如果對數字晶體管的輸出電流IO和輸出電壓VO，MOSFET的漏極電流Id和漏極-源極間電壓VDS進行同樣的積分計算，即可算出平均功耗。

通過求得平均功耗，確認規格書的集電極損耗（MOSFET是漏極損耗）。

例：2SD2673的規格書

在這種情況下，平均施加功率是0.153W，集電極容許損耗是0.5W（推薦接地層：玻璃環氧樹脂電路板貼裝時），所以在周圍溫度25oC時可以使用。（準確地說，集電極容許損耗根據貼裝電路板和land面積等決定的散熱條件而不同，但以推薦接地層貼裝時的值為基準）

周圍溫度25oC以上時，確認功率降低曲線并進行溫度降低。

元件溫度的詳細計算方法請參照"元件溫度的計算方法"。

責任編輯：haq