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且關(guān)鍵的元件。今天，我們就來深入了解一下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，可用于汽車及其他有獨(dú)特場地和控制變更要求的應(yīng)用，并且通過了AEC - Q101認(rèn)證，具備PPAP能力。同時(shí)，這些器件無鉛、無鹵/無溴化阻燃劑，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兩種類型，它們在電壓和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，超過最大額定值表中列出的應(yīng)力可能會損壞器件。如果超過這些限制，不能保證器件的功能，可能會發(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)溫和存儲溫度范圍為 - 55℃至 + 150℃。

晶體管熱特性對性能的影響

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)。從熱特性的角度來看，我們可以深入理解其對晶體管性能的影響。

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逐漸降低。當(dāng)晶體管在工作過程中產(chǎn)生的熱量超過其耗散能力時(shí)，就會導(dǎo)致溫度進(jìn)一步上升，從而可能影響其電性能。例如，過高的溫度可能會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)沒有充分考慮到功率耗散和溫度降額的問題，晶體管可能會因?yàn)檫^熱而損壞，導(dǎo)致電路無法正常工作。

熱阻（ReJA）為328°C/W也對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)境的傳遞相對困難，容易導(dǎo)致結(jié)溫升高。結(jié)溫過高可能會加速晶體管內(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，從而影響其開關(guān)速度和信號處理能力。

結(jié)溫和存儲溫度范圍為 - 55℃至 + 150℃規(guī)定了晶體管正常工作和存儲的溫度區(qū)間。超出這個(gè)范圍，晶體管的性能可能會出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。在低溫環(huán)境下，晶體管的材料特性可能會發(fā)生變化，如半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性可能會降低，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題外，還可能會引發(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。可以通過合理的散熱設(shè)計(jì)，如添加散熱片、風(fēng)扇等，來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)中有沒有遇到過熱特性相關(guān)的問題呢？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型對應(yīng)的擊穿電壓為負(fù)值。這反映了它們在承受反向電壓時(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型和運(yùn)動方向有關(guān)。

導(dǎo)通特性上，直流電流增益（hFE）在不同型號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)了它們在電壓極性上的差異。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)這些特性來選擇晶體管類型的呢？

四、典型特性曲線

（一）NPN型典型特性曲線

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。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，分別從不同角度反映了晶體管的性能。
2. BC847
   • 同樣具有類似的特性曲線，如直流電流增益與集電極電流關(guān)系（圖17）等，這些曲線可以幫助工程師更好地了解該型號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

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，與NPN型的曲線有相似之處，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，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（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PNP型晶體管的性能。

這些典型特性曲線在電路設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過分析這些曲線，工程師可以預(yù)測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，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，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，是否有遇到過因?yàn)樘匦郧€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（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)載線必須落在適用曲線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)不會因?yàn)殡娏骰螂妷哼^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)曲線來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)溫和存儲溫度等參數(shù)。總器件耗散功率在不同條件下有不同的值，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)溫和存儲溫度范圍為 - 55°C 至 + 150°C。這些熱特性參數(shù)對于設(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)來選擇散熱方式的呢？

六、封裝與訂購信息

（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）訂購信息

提供了不同型號的訂購信息，包括器件型號、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3000 個(gè)，以卷帶包裝。這些訂購信息方便工程師在采購時(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、安全工作區(qū)、熱特性以及封裝和訂購信息等。通過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)過程中，還需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和要求，對這些參數(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？歡迎在評論區(qū)分享。