晶體管具有放大和開(kāi)關(guān)電信號(hào)的功能。 比如在收音機(jī)中，會(huì)擴(kuò)大（放大）空中傳輸過(guò)來(lái)的非常微弱的信號(hào)，并通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。這就是晶體管的放大作用。 另外，晶體管還能僅在事先確定的信號(hào)到達(dá)時(shí)才工作，這時(shí)發(fā)揮的是開(kāi)關(guān)作用。 我們常聽(tīng)到的“IC”也好“LSI”也好，都是晶體管的集合體，是晶體管構(gòu)成了其功能的基礎(chǔ)。

下面通過(guò)發(fā)射極接地時(shí)的開(kāi)關(guān)工作來(lái)介紹起到開(kāi)關(guān)作用的晶體管。

當(dāng)晶體管的基極引腳被施加電壓（約0.7V以上）并流過(guò)微小電流時(shí)，晶體管會(huì)導(dǎo)通，電流會(huì)在集電極和發(fā)射極之間流動(dòng)。

反之，當(dāng)施加到基極引腳的電壓較低（約0.7V以下）時(shí)，集電極和發(fā)射極處于關(guān)斷狀態(tài)，電流不流動(dòng)。

晶體管的開(kāi)關(guān)工作就像使用基極作為開(kāi)關(guān)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉從集電極流向發(fā)射極的電流。

【開(kāi)關(guān)導(dǎo)通示意圖】

下面通過(guò)比較自來(lái)水供水機(jī)制來(lái)介紹晶體管的功用。晶體管有三個(gè)引腳，分別是發(fā)射極、基極和集電極?；鶚O相當(dāng)于水龍頭開(kāi)關(guān)，發(fā)射極相當(dāng)于水龍頭出水口，集電極相當(dāng)于水箱。用很小的力（向基極輸入信號(hào)）控制水龍頭開(kāi)關(guān)，就會(huì)有大量的水從水箱（集電極）流向水龍頭出水口（發(fā)射極）。通過(guò)這樣的比喻來(lái)思考的話(huà)，可能更容易理解。

現(xiàn)在，我們使用圖1和圖2更詳細(xì)地講解一下晶體管的放大原理。流經(jīng)集電極的電流是與輸入電壓e和偏置電壓E1構(gòu)成的基極-發(fā)射極間電壓 (VBE)成正比的電流(IB)的hfe*1倍電流(IC)。隨著該集電極電流IC流過(guò)電阻器RL，在電阻器RL兩端出現(xiàn)IC×RL的電壓。最終，輸入電壓e被轉(zhuǎn)換（放大）為電壓ICRL并在輸出中體現(xiàn)出來(lái)。 ※1：hfe 晶體管的直流電流放大系數(shù) 

晶體管由PN結(jié)組成，通過(guò)在基極流過(guò)電流，而在集電極-發(fā)射極間流過(guò)電流。

在這里，以NPN晶體管為例來(lái)說(shuō)明其工作原理。 當(dāng)在基極和發(fā)射極之間施加正向電壓（VBE）時(shí)，發(fā)射極的電子（負(fù)電荷）流入基極，部分電子會(huì)與基極的空穴（正電荷）結(jié)合。這就是基極的微小電流（IB）。 基極（P型半導(dǎo)體）在結(jié)構(gòu)上很薄，從發(fā)射極流入基極的大部分電子會(huì)擴(kuò)散到集電極。

電子（負(fù)電荷）被集電極-發(fā)射極間電壓（VCE）吸引并向集電極的電極方向移動(dòng)。這就是集電極電流IC。 ＜電流方向與電子移動(dòng)方向相反＞ 

【晶體管工作示意圖（NPN型）】

晶體管大致可以分為“NPN”和“PNP”兩種類(lèi)型。從右圖中也可以看出，主要是根據(jù)集電極引腳側(cè)在電路中是吸入還是輸出電流來(lái)區(qū)分使用晶體管。

如果想根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)，那么使用NPN型晶體管，發(fā)射極接地。如果想在電源側(cè)進(jìn)行控制，則通常使用PNP型晶體管。

NPN型晶體管的載流子是電子（負(fù)電荷），而PNP型晶體管的載流子是空穴（正電荷）。在PNP型中，通過(guò)施加電壓使發(fā)射極為正電壓，基極為負(fù)電壓，使發(fā)射極空穴（正電荷）流入基極，其中一部分與基極電子（負(fù)電荷）結(jié)合，產(chǎn)生微小的基極電流，其余部分?jǐn)U散到集電極并成為集電極電流。

【NPN型和PNP型晶體管】

1、晶體管于1948年誕生于貝爾實(shí)驗(yàn)室

1948年發(fā)明了晶體管，這對(duì)當(dāng)時(shí)的電子工業(yè)界帶來(lái)了巨大的沖擊。 正是那時(shí)拉開(kāi)了當(dāng)今電子時(shí)代的帷幕。此后，包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的電力電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展。從對(duì)我們的生活帶來(lái)如此巨大的貢獻(xiàn)來(lái)看，貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位物理學(xué)家約翰·巴丁(John Bardeen)、沃爾特·布拉頓(Walter Brattain)、威廉·肖克利(William Shockley)獲得諾貝爾獎(jiǎng)可謂是當(dāng)之無(wú)愧。 之后的發(fā)明，還有什么能與晶體管相匹敵呢？無(wú)論如何，晶體管對(duì)當(dāng)今時(shí)代產(chǎn)生了巨大的影響。

2、從鍺到硅

晶體管最初是由一種叫做“鍺”的物質(zhì)（半導(dǎo)體）制成的。 然而，鍺具有在80℃左右時(shí)會(huì)損壞的缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在大多采用硅材質(zhì)。順便提一下，硅是一種可以承受約180℃高熱的物質(zhì)。

根據(jù)工作原理不同分類(lèi)，分為雙極晶體管和單極晶體管。

雙極晶體管

雙是指Bi（2個(gè)）、極是指Polar（極性）。雙極晶體管，即流經(jīng)構(gòu)成晶體管的半導(dǎo)體的電流由空穴（正極性）和電子（負(fù)極性）產(chǎn)生。一般而言的晶體管是指這種由硅構(gòu)成的晶體管。

FET

Field Effect Transistor的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指場(chǎng)效應(yīng)晶體管。有接合型FET和MOS型FET以及GaAs型。

接合型FET多用于音頻設(shè)備等的模擬電路中，MOS型FET主要用于微控制器等數(shù)字IC。

GaAs型用于衛(wèi)星廣播信號(hào)接收等的微波增幅。

※MOS

Metal Oxide SemicONductor的簡(jiǎn)稱(chēng)，因其構(gòu)造分別是金屬 (Metal)、硅酸化膜 (Oxide)、半導(dǎo)體 (SemicONductor)，故稱(chēng)MOS。MOS還分為P型、N型、C型，因?yàn)橄M(fèi)電流小，用于微控制器等集成度高的IC。

主要以最大額定值的集電極功率PC進(jìn)行區(qū)分的方法。大體分為小信號(hào)晶體管和功率晶體管，一般功率晶體管的功率超過(guò)1W。

小信號(hào)晶體管

最大集電極電流 (IC(max)) 在500mA以下，最大集電極功率 (PC(max)) 不超過(guò)1W的晶體管。相對(duì)功率晶體管而得名，一般以樹(shù)脂封裝居多，這是其特點(diǎn)之一。

功率晶體管

一般功率晶體管的功率超過(guò)1W。相比小信號(hào)晶體管擁有更大的最大集電極電流、最大集電極功率，對(duì)于散熱而言，它本身形狀就很大 ，有的功率晶體管上還覆蓋著金屬散熱片。

晶體管“一詞由Transfer（傳送信號(hào)）和Resistor（電阻器）組成。構(gòu)成晶體管的硅是形成地球的巖石中大量含有的物質(zhì)。因此，晶體管也俗稱(chēng)”石“，設(shè)計(jì)者常用”…之石“的叫法

為滿(mǎn)足客戶(hù)需求，ROHM在分立式晶體管以外，還制造集成多個(gè)晶體管的復(fù)合晶體管。包括內(nèi)置電阻的數(shù)字晶體管、集多個(gè)晶體管于一體的晶體管陣列，還有構(gòu)成簡(jiǎn)單電路的晶體管單元。

※數(shù)字晶體管

內(nèi)置電阻的晶體管。它是在電路設(shè)計(jì)中將頻繁使用的部分標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)物。

根據(jù)功率及安裝形態(tài)，決定了晶體管的外形大小和形狀。大體分為引腳型和表面安裝型。

1、不用擔(dān)心劣化和損壞，在使用上是沒(méi)有問(wèn)題的

2、NPN-Tr的B和C對(duì)稱(chēng)、和E極同樣是N型。

也就是說(shuō)，逆接C、E也同樣有晶體管的功效。即電流由E→C流動(dòng)。

3、逆向晶體管有如下特點(diǎn)。

• hFE低（正向約10%以下）

• 耐壓低 (7 to 8Ｖ 與VEBO一樣低)

↑通用TR的情況，除此之外，還有5V以下 (突破此耐壓范圍，會(huì)發(fā)生hFE低下等特性的劣化，請(qǐng)注意。)

• VCE(sat)及VBE(ON)的特性沒(méi)有太大的變化

定義：是指由于輸入晶體管的電壓、電流產(chǎn)生的功耗在元件發(fā)熱時(shí)，結(jié)溫Tj為絕對(duì)最大額定值限定的溫度(Tj＝150°C)時(shí)的功率。

這里，PC、Ta、△Tx、Px可以由各自測(cè)定時(shí)的設(shè)定值或測(cè)定結(jié)果直接得出，但是只有Tj不能直接得出。因此，如下列出使用VBE的測(cè)試方法。

VBE測(cè)定法 硅晶體管的情況下 基極-發(fā)射極間電壓：VBE根據(jù)溫度變化。

圖1. 熱電阻測(cè)量電路

由此，通過(guò)測(cè)定VBE，可以推測(cè)結(jié)溫。

通過(guò)圖1的測(cè)定電路，對(duì)晶體管輸入封裝功率：PC(max)。

(假設(shè)1W晶體管的情況下，輸入條件為VCB=10V IE=100mA)

如圖2:

• 測(cè)定VBE的初始值VBE1

• 對(duì)晶體管輸入功率，使PN結(jié)熱飽和

• VBE的后續(xù)值：測(cè)定VBE2

從這個(gè)結(jié)果得出△VBE=VBE2-VBE1。

這里，硅晶體管根據(jù)溫度具有一定的溫度系數(shù)。約為ー2.2mV/oC。 （達(dá)林頓晶體管為ー4.4mV/oC）

因此，根據(jù)由輸入功率得出△VBE，可以由以下算式得出上升的結(jié)溫。

圖2. 進(jìn)度表

fT：增益帶寬積指晶體管能夠動(dòng)作的極限頻率。

所謂極限，即基極電流對(duì)集電極電流的比為1（即hFE=1）的情況。

提高基極輸入頻率，hFE變低。

這時(shí)，hFE為1時(shí)的頻率叫做fT（增益帶寬積）。

fT指在該頻率下能夠工作的極限值。

但是，實(shí)際使用時(shí)能夠動(dòng)作的只有fT值的1/5 to 1/10左右。

測(cè)定條件如下

f： 根據(jù)測(cè)定裝置而定。為測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)頻率。

VCE：任意設(shè)定。我公司為一般值。

IC：任意設(shè)定。我公司為一般值。

①使TR達(dá)到飽和的IC/IB的比率是IC/IB=20/1

②輸入電阻：R1是±30% E-B間的電阻：R2/R1=±20%

③VBE是0.55~0.75V

數(shù)字晶體管具有下面的關(guān)系式。

■數(shù)字晶體管直流電流增益率的關(guān)系式

GI：數(shù)字晶體管的直流電流增益率

GI=IO/Iin

hFE=IC/IB

IO=IC , Iin=IB +IR2, IB=IC/hFE , IR2=VBE/R2

電壓關(guān)系式 VIN=VR1+VBE

■集電極電流關(guān)系式

∴ IC= hFE×1) ???①

※這里所說(shuō)的hFE是VCE=5V、IC=1mA時(shí)的值，不是飽和狀態(tài)。

作為開(kāi)關(guān)使用時(shí)，需要飽和狀態(tài)的電流比率IC/IB=20/1

∴ IC= 20×2)???②

將式子①的hFE替換成20/1。

而且，如果在考慮偏差的基礎(chǔ)上計(jì)算 將R1的最大值+30% R2的最小值-20% VBE的最大值0.75V這一組最差數(shù)值代入式子②計(jì)算。 根據(jù)下面的式子選擇數(shù)字晶體管的電阻R1、R2，使數(shù)字晶體管的IC比使用設(shè)備上的最大輸出電流Iomax大。

∴ Iomax≦203)

IC: 能夠通過(guò)晶體管的電流的最大理論值

IO: 能夠作為數(shù)字晶體管使用的電流的最大值

解說(shuō)

DTA/C系列為例，構(gòu)成數(shù)字晶體管的個(gè)別晶體管能流過(guò)100mA電流。

用IC=100mA定義。個(gè)別晶體管連接電阻R1、R2，則成為數(shù)字晶體管。

此數(shù)字晶體管流過(guò)IC=100mA時(shí)，基極電流IB需要相對(duì)應(yīng)的電流値，其結(jié)果需要高的輸入電壓VIN。

根據(jù)絕對(duì)最大額定值限制，由輸入電阻R1的功率許容值（封裝功率）決定輸入電壓VIN(max)。電流IC=100mA流過(guò)時(shí)，可能超過(guò)這個(gè)額定值，在不超過(guò)VIN(max)條件下，數(shù)字晶體管中流過(guò)的電流值定義為IO。

如您所知，絕對(duì)最大額定值被定義為”不能同時(shí)提供2項(xiàng)以上“，僅用IC標(biāo)記沒(méi)有問(wèn)題，但結(jié)合客戶(hù)實(shí)際使用狀態(tài)，合并標(biāo)記為IO。

因此電路設(shè)計(jì)探討中此IO即為絕對(duì)最大額定值。

hFE: 作為晶體管的直流電流增幅率

GI: 作為數(shù)字晶體管的直流電流增幅率

解說(shuō)

GI和hFE都表示發(fā)射極接地直流電流放大率。 數(shù)字晶體管是指普通晶體管上連接2個(gè)電阻器的晶體管。 直流電流放大率為 輸出電流/輸入電流 ，因此不因輸入電阻R1，放大率下降。僅有輸入電阻R1的類(lèi)型 放大率表示為hFE，與個(gè)別晶體管hFE相等。 如果在E-B間附加電阻R2，輸入電流則分為流過(guò)個(gè)別晶體管的電流和流過(guò)E-B間電阻R2的電流。 因此放大率比單體時(shí)下降。此值稱(chēng)為GI，用以區(qū)分。

VI(on)、VI(off)容易被混淆

VI(on): 數(shù)字晶體管為保持ON狀態(tài)的最低電壓、定義VI(on)為min

錯(cuò)誤觀點(diǎn)

1：由0開(kāi)始依次加入輸入電壓。

2：達(dá)到1.8V時(shí)，數(shù)字晶體管啟動(dòng)。

3：因在規(guī)格書(shū)規(guī)定的3V(min) 以下，故判斷為不合格。

正確觀點(diǎn)

A：首先為了啟動(dòng)數(shù)字晶體管，加入足夠的輸入電壓Vin(如10V)

B：漸漸降低電壓，到規(guī)格書(shū)規(guī)定的3V時(shí)停止。 因仍保持ON狀態(tài)，故該產(chǎn)品為合格。

C：如果繼續(xù)降低基極電壓，不能完全保持ON狀態(tài)，而向OFF狀態(tài)變化。 因這一變化點(diǎn)在3V以下，故產(chǎn)品為合格。

根據(jù)環(huán)境溫度、VBE、hFE、R1、R2變化。

hFE的溫度變化率約為0.5％/oC

VBE的溫度系數(shù)約為－2mV/oC(-1.8 to -2.4mV/oC的范圍有偏差)

R1的溫度變化率，如下圖表。

數(shù)字晶體管的輸出電壓-輸出電流特性，按以下測(cè)定方法測(cè)定。

IO（低電流區(qū)域）條件下，個(gè)別晶體管基極沒(méi)有電流流過(guò)。

因此低電流區(qū)域輸出電壓 (VO)[VCE(sat)]上升。

測(cè)定方法 DTC114EKA 的場(chǎng)合 用IO/Ii=20/1測(cè)定。

Ii=IB+IR2、(IR2=VBE/10k=0.65V/10k=65μA)

IB=Ii-IR2=Ii-65μA 即Ii在65μA以下時(shí)，IB沒(méi)有電流流過(guò)，VO [VCE(sat)]上升。 因此，在低電流區(qū)域不能測(cè)定VO。

如圖1，輸入電壓，啟動(dòng)NPN晶體管。

在這個(gè)電路中，基極(B)-發(fā)射極(E)之間輸入順向電壓，注入基極電流。 就是說(shuō)，在基極(B)領(lǐng)域注入+空穴。 如果在基極(B)領(lǐng)域注入+電子，發(fā)射極(E)的載流子-會(huì)被吸引至基極(B)，但是正極(B)領(lǐng)域非常薄，因此通過(guò)加入集電極電壓，載流子可以穿越基極(B)流向集電極(C)。 借此，電流可以由集電極(C)→發(fā)射極(E)流動(dòng)。

晶體管的動(dòng)作有增幅作用和開(kāi)關(guān)作用。 在增幅作用中，通過(guò)注入基極電流IB，能夠通過(guò)增幅hFE倍的集電極IC。 在活性領(lǐng)域中，通過(guò)輸入信號(hào)持續(xù)控制集電極電流，可以得到輸出電流。 在開(kāi)關(guān)作用中，在ON時(shí)電氣性飽和狀態(tài)（降低集電極-發(fā)射極間的飽和電壓）下使用。

VI(on)Min.：輸入電壓 (INPUT ON VOLTAGE)

向OUT引腳、GND引腳間施加正向電壓 (VO)，并得到規(guī)定的輸出電流時(shí)需要的最小輸入電壓，即數(shù)字晶體管導(dǎo)通區(qū)域的最小輸入電壓值。

因此，如果要從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)，需要進(jìn)一步降低該最小輸入電壓值，所以正常產(chǎn)品的電壓值低于這個(gè)數(shù)值。

VI(off)Max.：輸入電壓 (INPUT OFF VOLTAGE)

在向OUT引腳、GND引腳間施加電源電壓 (VCC)、輸出電流 (IO) 的狀態(tài)下，IN引腳、GND引腳間得到的最大輸入電壓，即可以保持?jǐn)?shù)字晶體管OFF狀態(tài)區(qū)域的最大輸入電壓值。 因此，如果要從OFF狀態(tài)變?yōu)镺N狀態(tài)，需要進(jìn)一步升高該最大輸入電壓值，所以正常產(chǎn)品的電壓值高于這個(gè)數(shù)值。

VO(on)：輸出電壓 (OUTPUT VOLTAGE)

在任意輸入條件下不超過(guò)絕對(duì)最大額定值的輸出引腳電壓。GND接地放大電路流過(guò)充足的輸入電流時(shí)，輸出電壓降低，IN、OUT接合也變?yōu)檎珘籂顟B(tài)。在規(guī)定的VO、IO下將II設(shè)定為整數(shù)（通常10~20）分之一進(jìn)行測(cè)定。

II(Max.)：輸入電流 (INPUT CURRENT)

向IN引腳、GND引腳間施加正向電壓 (VI) 時(shí)，IN引腳連續(xù)流過(guò)電流的最大輸入容許值。

GI：GND接地直流電流增益 (DC CURRENT GAIN)

在規(guī)定的VO、IO條件下的IO/II的比值。

R1：輸入電阻 (INPUT RESISTANCE)

在IN引腳、晶體管基極之間內(nèi)置的電阻。R1的公差設(shè)定為±30%。另外，還會(huì)隨著溫度的變化而變化。

R2/R1：電阻比率（RESISTANCE RATIO）

晶體管的基極?發(fā)射極之間的電阻與內(nèi)置輸入電阻的比率。

功率MOSFET在構(gòu)造上，如圖1存在寄生容量。

功率MOSFET在構(gòu)造上，如圖1存在寄生容量 MOSFET的G (柵極) 端子和其他的電極間由氧化膜絕緣，DS (漏極、源極) 間形成PN接合，成為內(nèi)置二極管構(gòu)造。Cgs, Cgd容量根據(jù)氧化膜的靜電容量、Cds根據(jù)內(nèi)置二極管的接合容量決定。

一般而言MOSFET規(guī)格書(shū)上記載的是表1中的Ciss/Coss/Crss三類(lèi)。

容量特性如圖2所示，對(duì)DS (漏極、源極) 間電壓VDS存在依賴(lài)性。VDS大則容量值小。

實(shí)測(cè)例見(jiàn)圖(1) ~ (3)所示

關(guān)于容量特性的溫度依存性幾乎沒(méi)有差異。

柵極電壓ON/OFF之后，MOSFET才ON/OFF。這個(gè)延遲時(shí)間為開(kāi)關(guān)時(shí)間。開(kāi)關(guān)時(shí)間如表1所示種類(lèi)，一般而言，規(guī)格書(shū)上記載td(on)/ tr/ td(off)/ tf。

ROHM根據(jù)圖2電路的測(cè)定值決定規(guī)格書(shū)的typ.值。

實(shí)測(cè)例如圖3(1)~(4)所示。 溫度上升的同時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)間略微增加，但是100°C上升時(shí)增加10%成左右，幾乎沒(méi)有開(kāi)關(guān)特性的溫度依存性。

圖3: 開(kāi)關(guān)溫度特性

ID-VGS特性和界限值溫度特性的實(shí)測(cè)例如圖1、2所示。 如圖1，為了通過(guò)絕大部分電流，需要比較大的柵極電壓。 表1所記載的機(jī)型，其規(guī)格書(shū)上的界限值為2.5V以下，但是為4V驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。 使用時(shí)請(qǐng)輸入使其充分開(kāi)啟的柵極電壓。

如圖2，界限值隨溫度而下降。 通過(guò)觀察界限值電壓變化，能夠計(jì)算元件的通道溫度。

MOSFET工作（啟動(dòng)）時(shí)，漏極和源極間的阻值稱(chēng)為導(dǎo)通電阻 （RDS(ON)）。數(shù)值越小，工作時(shí)的損耗（功率損耗）越小。

晶體管的消耗功率用集電極飽和電壓 （VCE(sat)） 乘以集電極電流（IC）表示。

（集電極損耗PC））＝（集電極飽和電壓VCE(sat) ）x（集電極電流IC）

MOSFET的消耗功率是用漏極源極間導(dǎo)通電阻 （RDS(ON)） 計(jì)算。MOSFET消耗的功率PD用MOSFET自身具有的導(dǎo)通電阻乘以漏極電流（ID)的平方表示。

（功率PD）＝（導(dǎo)通電阻RDS(ON) ） x （漏極電流ID）2

此功率將變成熱量散發(fā)出去。MOSFET的導(dǎo)通電阻一般在Ω極以下，與一般的晶體管相比，消耗功率小。即發(fā)熱小，散熱對(duì)策簡(jiǎn)單。

如左上圖所示，柵極源極間電壓越高，導(dǎo)通電阻越小。另外，柵極源極間電壓相同的條件下，導(dǎo)通電阻因電流不同而不同。計(jì)算功率損耗時(shí)，需要考慮柵極源極間電壓和漏極電流，選擇適合的導(dǎo)通電阻。另外，如右上圖所示，導(dǎo)通電阻因溫度變化而變化，因此需要注意這一特性。

一般MOSFET的芯片尺寸（表面面積）越大，導(dǎo)通電阻越小。 下圖顯示了不同尺寸的小型封裝條件下，羅姆最小導(dǎo)通電阻值的比較。 封裝尺寸越大可搭載的芯片尺寸就越大，因此導(dǎo)通電阻越小。 羅姆針對(duì)各種不同的封裝尺寸，備有低導(dǎo)通電阻的產(chǎn)品。 選擇更大尺寸的封裝，導(dǎo)通電阻會(huì)更小。

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• DFN1006 (1.0x0.6mm)

• DFN2020 (2.0x2.0mm)

“總柵極電荷（Qg）是指為導(dǎo)通（驅(qū)動(dòng)）MOSFET而注入到柵極電極的電荷量。 有時(shí)也稱(chēng)為柵極總電荷。” 單位為庫(kù)侖（C），總柵極電荷值較大，則導(dǎo)通MOSFET所需的電容充電時(shí)間變長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)損耗增加。數(shù)值越小，開(kāi)關(guān)損耗（切換損耗）越小，從而可實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)。

如上所述，總柵極電荷的值越小，開(kāi)關(guān)損耗越小。而且，導(dǎo)通電阻值越小，工作時(shí)的功耗越小。 然而，總柵極電荷和導(dǎo)通電阻的特性處于權(quán)衡關(guān)系。 通常，MOSFET的芯片尺寸（表面積）越小，總電荷量越小，但導(dǎo)通電阻值會(huì)變大。 換句話(huà)說(shuō)，開(kāi)關(guān)損耗與工作時(shí)的功耗之間存在權(quán)衡關(guān)系。

該圖為動(dòng)態(tài)輸入（Qg –VGS）的特性例。 在圖中，常溫下的漏極側(cè)電源電壓（VDD ）和漏極電流（ID ）是固定特性， VDD = 300 V ， ID = 30A 時(shí)所需的最小電荷量約為60nC。此時(shí)的柵源電壓 （VGS ） 為6.5V。 實(shí)際上是在MOSFET完全導(dǎo)通的情況下，調(diào)整有權(quán)衡關(guān)系的導(dǎo)通電阻值，從而設(shè)定柵源電壓（VGS ） 。 此時(shí)，可從圖表讀取設(shè)定電壓和總柵極電荷（Qg）（例如， VGS = 10 V 時(shí)為85nC ， VGS = 15V 時(shí)為 130nC ）。

使晶體管工作會(huì)產(chǎn)生電氣負(fù)載和熱負(fù)載。 對(duì)晶體管來(lái)講，負(fù)載太大壽命會(huì)縮短，最壞的情況下會(huì)導(dǎo)致晶體管被破壞。 為防止這種情況，需要檢查實(shí)際使用狀態(tài)，并確認(rèn)在使用上是否有問(wèn)題。 這里說(shuō)明一下具體的判定方法。為安全使用晶體管，請(qǐng)務(wù)必作為參考。

1、晶體管的選定

從Web、Shortform產(chǎn)品目錄上選定滿(mǎn)足規(guī)格要求的晶體管。

晶體管產(chǎn)品頁(yè)

2、規(guī)格?樣品的獲取

部分樣品可從網(wǎng)上申請(qǐng)。

3、向?qū)嶋H電路（評(píng)估電路）上貼裝晶體管

可否使用的判定按照以下流程進(jìn)行。

確認(rèn)電流、電壓

用示波器確認(rèn)晶體管上的電壓、電流。需要全部滿(mǎn)足規(guī)格書(shū)上記載的額定值，特別應(yīng)該確認(rèn)下列項(xiàng)目。

特別應(yīng)該確認(rèn)的項(xiàng)目

由于隨后要計(jì)算開(kāi)關(guān)時(shí)的功率損耗，所以要確認(rèn)OFF→ON時(shí)和ON→OFF時(shí)的擴(kuò)大波形。

確認(rèn)絕對(duì)最大額定值

確認(rèn)”1. 確認(rèn)電流、電壓“中確認(rèn)的電流、電壓是否超過(guò)了規(guī)格書(shū)中記載的絕對(duì)最大額定值。 例1. 中未確認(rèn)的項(xiàng)目，全部都需要在絕對(duì)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(guò)了絕對(duì)最大額定值也不可使用。如果超過(guò)絕對(duì)最大額定值有可能造成破壞和劣化。

確認(rèn)安全工作區(qū)域 (SOA *1) 1

安全工作區(qū)域（SOA）表示晶體管可安全工作的區(qū)域。 不過(guò)，SOA只是關(guān)于1脈沖的數(shù)據(jù)，在脈沖反復(fù)混入時(shí)，需要所有脈沖都進(jìn)入SOA范圍內(nèi)，并且通過(guò) “4. 確認(rèn)安全工作區(qū)域（SOA）2” 計(jì)算的平均施加功率在額定功率以下。

*1 SOA???安全工作區(qū)域 (Safety Operating Area) 的簡(jiǎn)稱(chēng)。有時(shí)也稱(chēng)ASO (Area of Safe Operating)。

SOA確認(rèn)方法

確認(rèn)”1. 確認(rèn)電流、電壓“中確認(rèn)的波形是否在安全工作區(qū)域 (SOA) 的范圍內(nèi)。即使浪涌電流和浪涌電壓只在一瞬間超過(guò)了絕對(duì)最大額定值也不可使用。 另外，請(qǐng)注意，即使在”2. 確認(rèn)絕對(duì)最大額定值“中確認(rèn)的絕對(duì)最大額定值的范圍內(nèi)，有時(shí)也會(huì)超出SOA的范圍。（參照下例）

*1 按照使用環(huán)境溫度或因晶體管發(fā)熱溫度上升時(shí)的元件溫度來(lái)考慮。

確認(rèn)安全工作區(qū)域 (SOA) 2

由于通常的安全工作區(qū)域 (SOA) 是在常溫 (25oC) 下的數(shù)據(jù)，所以周?chē)鷾囟仍?5oC以上時(shí)，或者因晶體管自身發(fā)熱元件溫度上升時(shí)，需要降低SOA的溫度。

SOA的溫度降低方法（降低的溫度基本是元件的溫度。）

}} 關(guān)于元件溫度的詳細(xì)計(jì)算方法，請(qǐng)參照 "元件溫度的計(jì)算方法"

1. SOA（安全工作區(qū)域）

周?chē)鷾囟仍?5oC以上時(shí)，或者因晶體管自身發(fā)熱元件溫度上升時(shí)，需要降低溫度。前者降低周?chē)鷾囟?，后者降低元件溫度。具體方法就是將SOA線(xiàn)平行移向低電流方向。如圖1所示，下降率根據(jù)區(qū)域不同而不同。

1-1. 熱限制區(qū)域

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

1-2. 2次下降區(qū)域 晶體管存在熱失控引起的2次下降區(qū)域。在2次下降區(qū)域，SOA線(xiàn)具有45o 以上的傾斜度。在該區(qū)域，下降率是0.5%/oC。

例 Ta＝100°C

2-1. 熱限制區(qū)域的降額

例如，周?chē)鷾囟?00oC時(shí)，降額如下。 降額=⊿t×(降額率) =(100°C-25°C) × 0.8% / °C =60%

因此，該區(qū)域的SOA線(xiàn)向低電流方向平行移動(dòng)60%。

2-2. 2次下降區(qū)域的降額 同理，2次下降區(qū)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(qū)域的SOA線(xiàn)向低電流方向平行移動(dòng)37.5%。

功率?發(fā)熱確認(rèn)

單脈沖：如同上電和掉電時(shí)的浪涌電流一樣，只發(fā)生一次脈沖的情形（無(wú)反復(fù)脈沖時(shí)）稱(chēng)為單脈沖，此時(shí)，連續(xù)脈沖：將脈沖反復(fù)發(fā)生的情形稱(chēng)為連續(xù)脈沖，此時(shí)，

額定功率以下的確認(rèn)

周?chē)鷾囟鹊念~定功率以下=元件溫度在絕對(duì)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(xì)內(nèi)容請(qǐng)參照"元件溫度的計(jì)算方法"。

功率計(jì)算方法

基本上，平均功率是以時(shí)間對(duì)電流和電壓的積進(jìn)行積分的值除以時(shí)間所得的值。

這種情況下，將1周期分為4個(gè)區(qū)間計(jì)算。

實(shí)際的積分計(jì)算采用 積分公式。

下面，對(duì)”1.確認(rèn)電流、電壓“確認(rèn)的波形的例子進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。

(1) OFF→ON時(shí)

根據(jù)積分公式，①的區(qū)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(qū)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(shí),合計(jì): 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(shí)

③的區(qū)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(qū)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(qū)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(shí),合計(jì): 8.38×10-6(J)

(4) OFF時(shí)，認(rèn)為電流幾乎為零（實(shí)際上有數(shù)nA~數(shù)10nA的漏電流），并認(rèn)為OFF期間的功耗為零。

合計(jì)以上各區(qū)間計(jì)算的積分值，除以1周期的長(zhǎng)度400μs，為平均功耗，即

而且，這里對(duì)雙極晶體管2SD2673例子的集電極電流IC和集電極-發(fā)射極間電壓VCE進(jìn)行積分計(jì)算。如果對(duì)數(shù)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(jìn)行同樣的積分計(jì)算，即可算出平均功耗。 通過(guò)求得平均功耗，確認(rèn)規(guī)格書(shū)的集電極損耗（MOSFET是漏極損耗）。

例：2SD2673的規(guī)格書(shū)

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(huán)氧樹(shù)脂電路板貼裝時(shí)），所以在周?chē)鷾囟?5oC時(shí)可以使用。（準(zhǔn)確地說(shuō)，集電極容許損耗根據(jù)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(shí)的值為基準(zhǔn)）

周?chē)鷾囟?5oC以上時(shí)，確認(rèn)功率降低曲線(xiàn)并進(jìn)行溫度降低。

元件溫度的詳細(xì)計(jì)算方法請(qǐng)參照"元件溫度的計(jì)算方法"

計(jì)算基于電流I和電壓V的a-b間的積分功率

結(jié)點(diǎn)溫度（或通道溫度）可根據(jù)周?chē)鷾囟群凸挠?jì)算。根據(jù)熱電阻的思考方法，

Tj=Ta+Rth(j-a)×P

Ta:周?chē)鷾囟龋y(cè)量的房間室溫）

Rth(j-a): 結(jié) - 大氣之間的熱阻*

P: 功耗 *Rth(j-a)：結(jié)點(diǎn)-環(huán)境間的熱電阻根據(jù)貼裝的電路板的不同而不同。 向敝公司標(biāo)準(zhǔn)的電路板上貼裝時(shí)的值表示為 “代表性封裝的電阻值” 。 Rth(j-a)的值根據(jù)各個(gè)晶體管的不同而不同，但如果封裝相同，可以認(rèn)為該值幾乎是很接近的值。 功耗不固定，時(shí)間變化時(shí)按照平均功耗近似計(jì)算。（平均功耗的求法請(qǐng)參照 “晶體管可否使用的判定方法” ）

下圖顯示了Rth(j-a)是250oC/W、周?chē)鷾囟仁?5oC時(shí)的功耗和結(jié)點(diǎn)溫度的關(guān)系。

結(jié)點(diǎn)溫度和功耗成比例上升。這時(shí)的比例常數(shù)是Rth(j-a)。Rth(j-a)是250oC/W， 所以功耗每上升0.1W結(jié)點(diǎn)溫度上升25oC。 功耗是0.5W時(shí)結(jié)點(diǎn)溫度是150oC，所以這個(gè)例子中功耗不能超過(guò)0.5W。

另外，Rth(j-a)同樣是250oC/W，要考慮周?chē)鷾囟鹊淖兓?/span>

即，即使施加相同的功率，周?chē)鷾囟壬仙龝r(shí)結(jié)點(diǎn)溫度也相應(yīng)上升，所以能夠施加的功率變小。 不僅熱電阻，周?chē)鷾囟纫矔?huì)影響最大功耗。周?chē)鷾囟?50°C時(shí)能夠施加的功率為零，所以

100% ÷ (150°C-25°C)＝0.8%/°C

可以得知上述比例下的最大功耗變小。

下面的功率降低曲線(xiàn)表示出了該關(guān)系。

功率降低曲線(xiàn)的降低率是用百分比表示的，所以可適用于所有封裝。 例如，MPT3封裝25oC時(shí)的最大施加功率是0.5W，0.8%/oC的比例下可施加的功率變小， 50oC時(shí)變?yōu)樵瓉?lái)的80%（降低20%）即0.4W，100oC時(shí)變?yōu)樵瓉?lái)的40%（降低60%）即0.2W。

在 “1. 根據(jù)周邊溫度（基本）” 中，考慮了連續(xù)施加功率時(shí)的例子。 接著，考慮由于瞬間施加功率引起的溫度上升。 由于瞬間施加功率引起的溫度上升用瞬態(tài)熱阻計(jì)算。

該圖表表示瞬態(tài)性的熱電阻（瞬態(tài)熱阻）。橫軸是脈沖幅度，縱軸是熱阻Rth(j-a)。根據(jù)該圖可知，隨著施加時(shí)間變長(zhǎng)結(jié)點(diǎn)溫度上升，約200秒后熱飽和并達(dá)到一定溫度。

例如，施加時(shí)間為30ms時(shí)Rth(j-a)是20oC/W，所以如果在周?chē)鷾囟?5oC下30ms施加3W功率，可知結(jié)點(diǎn)溫度是：

Tj=Ta+Rth(j-a)×P 　=25°C+(20°C/W)×3W 　=85°C

一次施加瞬間功率時(shí)，可通過(guò)該算式求得結(jié)點(diǎn)溫度。

可根據(jù)管殼溫度求出結(jié)點(diǎn)溫度。計(jì)算方法1或者2中介紹的，用結(jié)點(diǎn)-管殼間的熱電阻代替結(jié)點(diǎn)-環(huán)境間熱電阻：Rth(j-c)的計(jì)算方法。如下。

Tj=Tc+Rth(j-c)×P

Tc: 外殼溫度*

Rth(j-c): 結(jié) - 外殼之間的熱阻

P: 効耗 *羅姆用放射溫度計(jì)測(cè)量標(biāo)記面最高溫點(diǎn)的溫度。請(qǐng)注意，測(cè)量方法不同測(cè)量溫度會(huì)有很大變化。 功耗不固定，時(shí)間變化時(shí)按照平均功耗近似計(jì)算。

不過(guò)，特別是Rth(j-c)的值會(huì)根據(jù)貼裝的電路板和焊接等的散熱條件有很大變化，所以請(qǐng)注意，在敝公司標(biāo)準(zhǔn)電路板上的測(cè)量值很多時(shí)候不適合客戶(hù)的電路板。 作為例子，顯示了隨著電路板集電極land面積的變大Rth(j-c)變小的示例。（除了集電極land的面積、厚度、材質(zhì)，電路板的材質(zhì)、大小、布線(xiàn)尺寸等也會(huì)引起變化。）

例如，施加時(shí)間為30ms時(shí)，因?yàn)镽th(j-a)是20oC/W，所以如果在周?chē)鷾囟?5oC下施加30ms 3W的功率，結(jié)點(diǎn)溫度是

這樣，Rth(j-c)的值容易根據(jù)電路板條件發(fā)生變化，而且正確的管殼溫度測(cè)量又很難，所以作為推定結(jié)點(diǎn)溫度的方法，不怎么推薦。

結(jié)點(diǎn)-管殼間熱電阻Rth(j-c)本來(lái)是將TO220封裝等的自立型器件固定在散熱板上使用的情況下使用的值。在這種情況下，管殼-散熱板之間是主要的散熱路徑，所以通過(guò)測(cè)量該路徑中的管殼溫度可正確地求得結(jié)點(diǎn)溫度。尤其，在假設(shè)使用具有理想散熱性的散熱板（無(wú)限大散熱板）的情況下，有時(shí)會(huì)在認(rèn)為散熱能力無(wú)限大，且管殼溫度=大氣溫度，（顯示Tc=25oC等）管殼溫度=25oC的條件下計(jì)算。（無(wú)限大散熱板的熱電阻：因?yàn)镽th(c-a)=0，所以Rth(j-a)=Rth(j-c)。）

可是，對(duì)于面貼裝型器件，從器件下面的電路板散熱是主要的散熱路徑，所以測(cè)量這部分的管殼溫度比較困難。 由于和總體散熱量相比標(biāo)記面的散熱比例很小，所以即使測(cè)量器件標(biāo)記面的溫度，也不適于作為推定結(jié)點(diǎn)溫度的值。

關(guān)于面貼裝產(chǎn)品，由于大多都要求知道Rth(j-c)的值，所以有時(shí)會(huì)貼裝在敝公司的標(biāo)準(zhǔn)電路板上測(cè)量標(biāo)記面溫度來(lái)提供Rth(j-c)的值。此時(shí)的Rth(j-c)是貼裝在敝公司標(biāo)準(zhǔn)電路板上這一特別條件下的值。在貼裝于和敝公司標(biāo)準(zhǔn)電路板不同的電路板時(shí)，由于從標(biāo)記面的散熱比例會(huì)發(fā)生變化，所以Rth(j-c)的值變化，無(wú)法推定結(jié)點(diǎn)溫度。

• 本數(shù)據(jù)是在測(cè)量特定LOT的基礎(chǔ)上制作的。因此，請(qǐng)作為參考值靈活使用本數(shù)據(jù)。（不是保證值和最大、最小值。）

• Rth(j-a)會(huì)根據(jù)貼裝電路板和焊接決定的散熱條件與溫度測(cè)量方法有很大變化，所以請(qǐng)作為參考值靈活使用。

負(fù)載開(kāi)關(guān)Q1導(dǎo)通瞬間會(huì)暫時(shí)流過(guò)比穩(wěn)態(tài)電流大得多的電流。輸出側(cè)的負(fù)載容量CL的電荷接近零時(shí)，向輸出VO施加電壓的瞬間會(huì)流過(guò)大充電電流。這種流過(guò)大電流的現(xiàn)象稱(chēng)作浪涌電流（Flash Current）。

浪涌電流的峰值大體可以通過(guò)輸入電壓VI、MOSFET Q1的RDS(on)和負(fù)載側(cè)負(fù)載容量CL的ESR確定，輸入電壓VIN變大時(shí)，電流也相應(yīng)變大。 浪涌電流顯著變大時(shí)，有可能會(huì)引起誤動(dòng)作和系統(tǒng)問(wèn)題。 而且，在超過(guò)最大額定電流時(shí)，有導(dǎo)致破壞的危險(xiǎn)。通過(guò)與MOSFET Q1的柵極、源極間電阻R1并聯(lián)追加電容器C2， 并緩慢降低Q1的柵極電壓，可以緩慢地使RDS(on)變小，從而可以抑制浪涌電流。

Nch MOSFET負(fù)載開(kāi)關(guān)等效電路圖

Nch MOSFET 負(fù)載開(kāi)關(guān)：RSQ020N03

VIN=5V, IO=1A,　Q1_1G=1V→12V

• Q2 OFF時(shí)，負(fù)載SWQ1 ON。（Q1的柵極電壓設(shè)定在VO(VGSQ1)之上。）

• Q2 ON時(shí)，負(fù)載SWQ1 OFF。

• Q1 ON時(shí)，由于會(huì)流過(guò)浪涌電流，所以作為應(yīng)對(duì)措施追加C2。

即使在負(fù)載開(kāi)關(guān)Q1從ON到OFF時(shí)，由于存在輸出側(cè)負(fù)載容量CL，所以輸出VO引腳的電壓會(huì)殘留一定時(shí)間。 輸入VI側(cè)比輸出VO側(cè)電壓低時(shí)，由于MOSFET Q1的漏極、源極間存在寄生二極管，所以有時(shí)寄生二極管導(dǎo)通會(huì)發(fā)生從輸出VO側(cè)到輸入VIN側(cè)的逆電流。

要注意，不要超過(guò)MOSFET Q1的額定電流值。 關(guān)于輸入旁路電容器CIN的容量值，請(qǐng)?jiān)诔浞痔接懾?fù)載側(cè)條件、上升時(shí)間后再?zèng)Q定。

使用時(shí)即使是瞬間超過(guò)絕對(duì)最大額定值也不行，那樣有可能出現(xiàn)擊穿而損壞晶體管，或者造成hFE下降等性能退化。單發(fā)脈沖情況下可使用的范圍要確認(rèn)安全工作區(qū)（SOA）。連續(xù)脈沖情況下，需要進(jìn)行功率計(jì)算和元件溫度計(jì)算。具體的判斷步驟請(qǐng)參考?判斷能否使用的方法?、?元件溫度計(jì)算方法?。 (另外，請(qǐng)同時(shí)參考與“降低額定值”相關(guān)的內(nèi)容。）

基極電流的最大額定值是集電極電流最大額定值的1/3（達(dá)林頓連接晶體管是1/10）。

以2SD2656為例。 因?yàn)榧姌O電流的最大額定值在DC情況下是1A，在脈沖情況下是2A，所以基極電流的最大額定值就是DC情況下為333mA，脈沖情況下為666mA。 對(duì)于數(shù)字晶體管，如果遵照規(guī)格說(shuō)明書(shū)上記載的Vin的額定值，那就以輸入電流保持在額定值內(nèi)為前提來(lái)設(shè)定Vin的額定值。

對(duì)于NPN晶體管，發(fā)射極接地，給集電極加上正電壓時(shí)的耐壓是規(guī)格說(shuō)明書(shū)上記載的VCEO。 （對(duì)于PNP晶體管，集電極接地，給發(fā)射極加上正電壓時(shí)的耐壓是VCEO。） 與此相反，（NPN晶體管集電極接地，給發(fā)射極加上正電壓時(shí)）的耐壓與發(fā)射極-基極間的耐壓大致相等。發(fā)射極-基極間的耐壓通常為5-7V左右，所以建議使用時(shí)要使集電極-發(fā)射極間的反向電壓保持在5V以下（如果給集電極-發(fā)射極間加上接近反向耐壓值的電壓，就有可能發(fā)生hFE下降等性能退化的情況）。集電極-發(fā)射極間的反向電壓如果在5V以下，就只有漏電流大小的電流通過(guò)。 

數(shù)字晶體管也如上所述，可對(duì)集電極-發(fā)射極間（OUT-GND間）的反方向施加最大5V的電壓，GND-IN中有電阻的情況，電流會(huì)通過(guò)電阻流過(guò)。

數(shù)字晶體管是雙極晶體管內(nèi)增添了電阻器的一種晶體管。

關(guān)于電阻R1

如果將IC等的電壓輸出直接加到雙極晶體管的輸入（基極）端，利用電壓控制使晶體管工作，它的工作狀態(tài)是不穩(wěn)定的。 IC與基極引腳間接入電阻（輸入電阻）用電流控制使晶體管工作，就可以使它的工作狀態(tài)穩(wěn)定。 （這是因?yàn)檩敵鲭娏鲗?duì)輸入電壓呈指數(shù)函數(shù)變化，但對(duì)輸入電流呈線(xiàn)性變化。） 數(shù)字晶體管中內(nèi)置的R1就是這種輸入電阻。

比較一下輸入是電壓和輸入是電流的晶體管工作狀態(tài)

看一看輸入- 輸出特性便可知：用右邊的電流控制，輸出對(duì)輸入呈線(xiàn)性變化；用左邊的電壓控制，輸出對(duì)輸入就呈指數(shù)函數(shù)變化。就是說(shuō)，用電壓控制時(shí)輸入的極小變化就會(huì)引起輸出電流大的變化，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。

例如右邊的特性曲線(xiàn)，輸入電流從40μA改變?yōu)?倍的80μA時(shí)輸出電流從9mA變成2倍的18mA；而左邊的特性曲線(xiàn)，輸入電壓從0.7V僅僅升高了14％到0.8V，輸出電流就從10mA變成7倍那么高的70mA。 因此，只要有輕微的噪聲進(jìn)入輸入電壓就會(huì)引起輸出電流大幅度變化，也就不適合實(shí)際使用。

就這樣，由于雙極晶體管采用電流控制是穩(wěn)定的，所以就要將IC的輸出電壓轉(zhuǎn)換成基極電流，為此也就需要有輸入電阻R1。因?yàn)閿?shù)字晶體管內(nèi)置有這個(gè)輸入電阻R1，所以有利于削減元器件數(shù)和安裝空間。

關(guān)于電阻R2 電阻R2的作用是吸收漏電流，防止誤動(dòng)作。電阻R2的作用是降低從輸入端進(jìn)來(lái)的漏電流和噪聲等，防止晶體管誤動(dòng)作。

如果輸入電流很小，它就完全進(jìn)入地線(xiàn)。但是，如果輸入電流大，部分輸入電流開(kāi)始進(jìn)入晶體管的基極，晶體管導(dǎo)通。

如果輸入電流小，它就完全進(jìn)入地線(xiàn)，晶體管不導(dǎo)通。（沒(méi)有漏電流等引起的誤動(dòng)作） 如果輸入電流大，部分輸入電流就進(jìn)入基極，晶體管開(kāi)始導(dǎo)通。（處于通常的導(dǎo)通狀態(tài)）

以DTC114EKA為例做如下說(shuō)明。

數(shù)字晶體管工作時(shí)，為使內(nèi)置晶體管的發(fā)射極-基極間（EB間）的正方向有基極電流通過(guò)，EB 間需要加正向電壓（25℃下約為0.7V）。由于數(shù)字晶體管內(nèi)置晶體管的EB 間與電阻R2并聯(lián)，所以R2也同樣外加了0.7V電壓。從而可知，R2上有IR2= 0.7V/10KΩ=70μA的電流通過(guò)。

當(dāng)輸入電壓Vin為5V時(shí)，IN 引腳的電位就是 5V，因?yàn)閮?nèi)置晶體管的EB 間電位差是0.7V，所以電阻R1兩端的電壓是 5V-0.7V = 4.3V 。 從而可知，R1上有IR1= 4.3V/10KΩ = 430uA的電流通過(guò)。

從而可知，內(nèi)置晶體管的基極有430μA-70μA= 360μA的電流通過(guò)。

這樣計(jì)算就可以計(jì)算出流過(guò)內(nèi)置晶體管的基極電流。要使數(shù)字晶體管充分導(dǎo)通（ = 降低輸出電壓Vo（on）) 就要調(diào)整輸出電流 Io 和輸入電壓Vin，以使輸出電流 Io 達(dá)到進(jìn)入內(nèi)置晶體管的基極電流的10～20倍以下。如果輸入電壓Vin 不夠高，輸出電流不夠大，就要使用輸入電阻R1小那種型號(hào)的數(shù)字晶體管。

溫度為25℃時(shí)，發(fā)射極－基極間正向電壓約為0.7V。溫度變化時(shí)，溫度每上升1℃該正向電壓便減小約2.2mV。例如，50℃時(shí)約為0.7V- (50℃-25℃)×2.2mV= 0.645V。反之，溫度降低到-40℃時(shí)約為0.7+ (25℃- (-40℃))×2.2mV= 0.843V。 請(qǐng)注意，就是這樣，正向電壓VF也受溫度影響而變化。而且，25℃時(shí)的正向電壓無(wú)論如何也就大致為0.7V，有±0.1上下的偏差。

對(duì)于數(shù)字晶體管，內(nèi)置電阻R1、R2有±30％上下的偏差，所以要考慮并計(jì)算電阻值為最不利的情況。 由于正向電壓和電阻值都有偏差，所以可以認(rèn)為上述計(jì)算方法得到的結(jié)果無(wú)論如何也就是大致的基準(zhǔn)值。

每種產(chǎn)品都有SOA（Safe Operating Area)，如果在此區(qū)域內(nèi)那肯定能用。 例如：VDS=20V、Idpeak=2A、Pw=100μs 時(shí) ?　Pw=100μs 的區(qū)域內(nèi)，可以使用。

容許損耗（Pc)需要降低（降低額定值），以便與環(huán)境溫度（Ta）相適應(yīng)。請(qǐng)根據(jù)下面的特性曲線(xiàn)使晶體管的消耗功率降低到與環(huán)境溫度相適應(yīng)的程度。

也有必要降低安全工作區(qū)（SOA)的額定值，具體情況請(qǐng)參考「為了放心使用ROHM的晶體管-TR能否使用的判斷方法」。 而且，電特性（ 以雙極晶體管/數(shù)字晶體管的輸入電壓(VBE， VI(on)， VI(off) )和 hFE， GI為例）受溫度影響會(huì)有變化。所以，設(shè)計(jì)時(shí)要參考電特性曲線(xiàn)，以保證溫度變化時(shí)也能正常工作。MOSFET也要這樣考慮。

由于晶體管、二極管產(chǎn)品屬于固體，因此MSDS的制作及提供在本產(chǎn)品中不適用。

小信號(hào)產(chǎn)品可以認(rèn)為相同，沒(méi)太大差異。 但功率產(chǎn)品根據(jù)額定值不同，相同封裝下熱阻值卻不同。