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了解双极结型晶体管(BJT)的开关特性
2023/1/29 10:09:36    
可通过基极电流开启或关闭双极结型晶体管(BJT)。但是,由于基极-发射极二极管两端的压降在很大程度上取决于温度,因而在许多应用中,需要一个串联电阻将基极电流保持在所需水平,从而确保BJT稳定安全地工作。

为了减少元器件数量、简化电路板设计,配电阻晶体管将一个或两个双极性晶体管与偏置电阻组合在一起,集成在同一个晶片上。替代方案包括在基极-发射极路径上并联第二个集成电阻,以创建用于设置基极电压的分压器。这可以提供更精细的微调和更好的关断特性。由于这些内部电阻的容差高于外部电阻,因而RET适合晶体管在打开或关断状态下工作的开关应用。因此,RET有时被称为数字晶体管。本文讨论了在开关应用中使用RET进行设计时的一些关键操作参数。

IC/IIN是指RET的电流增益hFE,其中的IIN包括基极电流和流经R2的电流(IR2 = VBE/R2)。因此,hFE比RET小,后者只有一个串联基极电阻R1。因为输入电流从基极分流,所以R2值越低,hFE值就越小。

测量hFE的测试条件是施加0.5mA的基极电流和10 mA的集电极电流。Vi(off)是RET器件关闭时的输入电压。在这种情况下,集电极泄漏电流为100μA,集电极-发射极电压(VCE)为5V。该条件必须要满足,以确保RET在关断状态下可以安全运行。当测试处于导通状态的RET时,VI(on)min是最关键的参数。用于驱动RET的电路必须能够提供该电压电平,以确保安全开启。导通状态是指集电极-发射极电压为0.3V时,集电极电流为10mA的状态。RET数据手册中规定的VI额定值仅针对这些测试条件有效。RET需通过更大的基极驱动电压VI(on)来获得更大的开关电流。

在VI(off)条件下,会有一个微小的基极电流流过晶体管(约0.3μA)。关闭RET所需的电压典型值与电阻比R1/R2有关。当晶体管关闭时,可以通过R2或基极-发射极二极管两端的压降目标来计算此值。对于NHDTC系列,该电压大约为580mV。因此,电阻比为1时的VI(off)值具有相同的电压。由于上述原因,当R2为47kΩ,且R1值为2.2kΩ、4.7kΩ或10kΩ时,关断状态的典型电压值均会较低。VI(off) max需为偶数值,以确保器件在图2中最左侧的深绿色阴影区域内运行。


Nexperia的RET产品组合


正确选择电阻分压器至关重要,以确保RET的控制电压范围与驱动级相匹配。所需的集电极或负载电流会影响为导通状态提供的基极电流。可使用较低的R1和/或流经R2的较小旁路电流来设置较高的集电极电流。

除了通用系列,Nexperia还提供具有增强功能的RET器件,例如,NHDTA/NHDTC系列RET的VCEO为80V。这一特性使得这些器件非常适合48V汽车应用。PDTB和PBRN系列RET支持500/600mA的集电极电流,并可用于开关功率继电器和功率LED。


有关温度的注意事项


在实际应用中,需密切关注VI参数的温度漂移。BJT的VBE随温度升高而降低,其中系数约为-1.7mV/K至-2.1mV/K。对于独立的BJT,hFE也会每开尔文增加约1%。

VI(on)为IC的函数,因此在相同的VCE下,需要更高的输入电压来驱动更多的集电极电流。低环境温度需要更高的输入电压,因为VBE增加,hFE会降低。因此需要在低温下打开RET开关,这是应用的关键操作条件,并且需要足够的输入电压才能正确打开器件。

在关断状态下,高温条件非常关键。因此,驱动电路必须设计为在最高应用温度下输出电压远低于VI(off)典型值。RET是一种相对简单的器件,非常适合开关应用。尽管如此,设计人员必须了解影响其运行的参数,包括开关电压和电流,以及其受温度影响的情况。本篇博客文章提供了一些设计技巧,目的是确保Nexperia的RET在目标应用中安全可靠地运行。

查询进一步信息,请访问官方网站http://efficiencywins.nexperia.cn/efficient-products/understanding-the-switching-characteristics-of-rets.html。(Donna Zhang,张底剪报)
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