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雙極型晶體管的直流增益曲線

信息來源：本站　日期：2017-05-19　

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對于MOS管雙極型晶體管，由于電流增益隨輸出電流的上升急劇下降，當輸出電流顯著增加時，其基極電流的增加是無法接受的，所以最大輸出電流受到限制。圖 9.13 給出了 2N6542 雙極型晶體管 (SA、400V )電流增益與集電極電流的關(guān)系曲線。

圖 9.13 雙極型晶體管的直流增益曲線。雙極型晶體管的增益隨著輸出電流的增大而減小，而MOSFET 管不存在這種情況，MOSFET 管最大電流只受結(jié)點溫升的限制

對于 MOSFET 管，輸出輸入增益（即跨導 dlctsfdVgs ）不會隨輸出電流增加而下降，如圖9.14 所示。這樣限制漏極電流的唯一因素就是損耗，即 MOSFET 管的最大結(jié)點溫度。

圖9.14 不同溫度下 IRF330 的跨導與漏極電流的關(guān)系曲線。雙極型晶體管的增益隨輸電流的增大而減小，而 MOSFET 管不存在這種情況。MOSFET 管最大電流只受結(jié)點溫升的限制

MOSFET 管最大結(jié)點溫度是 150℃。結(jié)點、溫度的理想值為 105℃，最高不會超過 125℃。為器件載流能力，稱為器件漏極最大持續(xù)電流。最大持續(xù)電流 lct 定義為，在最大導通壓降比如和占空比為 100%時，產(chǎn)生的功率損耗使 MOSFET 管結(jié)點溫度上升到最大值 150℃ （外殼溫度為 100℃）時的漏極電流。因此

式中，Vcts＜則是150℃時最大漏源極間導通壓降：R出為熱阻，單位為℃/W。在開關(guān)電源設(shè)計中通過給定的最大尖峰電流來選擇MOSFET管時，h值不能作為參考值，

因為實際使用中占空比不會達到 100%。出于可靠性的考慮，希望結(jié)點溫度的設(shè)計值為 125℃ 或 105℃ （軍用）。但值可以說明不同 MOS管在占空比為 100%的工作情況下的相對載流能力。

一般來說，輸出功率確定時，有兩種方法可以選擇MOSFET 管。首先，根據(jù)輸出功率和最小直流輸入電壓，計算出等效的初級電流值，推挽變換器、正變換器、半橋及全橋電路的電流值可分別由公式（2.9）、式（2.28）、式C3.1）及式C3.7）計算得出。從得出的電流值就可以計算出MOSFET管的值，能使導通漏源極間電壓 Upn rds ）不超過最小直流輸入電壓的 2% ，即導通電壓不超過變壓器最小初級電壓的 2%。

根據(jù)前面計算出的值選擇電子器件 ，應注意表 9.1 中的數(shù)據(jù)是在溫度為 25 ℃的條件下給出的。由于受溫度等參數(shù)影響較大，所以選擇MOSFET管時要注意圖 9.9 和圖 9.10 中隨溫度和器件額定電壓變化的曲線。圖 9.10 說明額定電壓為 400V 的 MOSFET 管在溫度為 100℃的條件下的是 25℃時的 1.6 倍。

．下面以一個工作于 115V 線電壓的 150W 正激變換器為例進行說明。假設(shè)整流后最大和最小直流線電壓分別是 184V 和 136V，由式（ 2.88 ）計算出等效平頂波電流 lptt=3.13× 050÷136 )= 3.45A ，那么由于 MOS管跨導主要作用電壓占最小電源電壓的 2%

表 9.1 給出了 Motorola 公司生產(chǎn)的塑料封裝、額定電壓為 450V 的 MOSFET 管的各種數(shù)據(jù)。

對于設(shè)計人員來說，選擇器件要兼顧性能和成本。額定電流為 7A 的 MTH7N45 管士作在漏極電流為 3.45A 時，其導通壓降為 2.72V o 這會使它的工作溫度比 MTH13N45 管的高一些，但如果要求不高也可以使用，因為 MTH7N45 管有成本低的優(yōu)勢。

邊擇 MOSFET 管還有 A 個方法，就是設(shè)它的最大結(jié)點溫度一一比如說可以將其設(shè)為 100℃。然后假設(shè)一個合理的較低的 MOSFET 管結(jié)點到外殼的溫升（這樣就小需里太低的外殼散熱溫度因為器件外殼溫度比結(jié)點溫低的越多，需要的散熱器越大）。比如l可以假定合理的結(jié)點到外殼的溫升為 5℃，則有

中，是 MOSFET 管的有效電流。對于一個正激變換器，每個周期的最大導通時間是0.8T / 2 ，有效電流是那么對于上由的例f 中，功率為

這種額定電流和封裝尺寸的 MOSFET 管熱陽一般為 0.83℃1W 為

這是在結(jié)點溫度為 100℃時的 rcts ，當尖峰電流為 3.45A 且導通比為 0.4% 時，它產(chǎn)生了 5℃的結(jié)點到外殼的溫差。結(jié)點溫度為 25°C 時，這樣，在結(jié)點到外殼的溫差為 5℃時，表 9.1 表明 MTH7N45 管是 A 個合適的選擇。但在 100℃時，它的導通壓降為。如果不考慮成本，MTH13N45管會是更加合適選擇。