雙極型晶體管的直流增益曲線
信息來源：本站 日期：2017-05-19
對(duì)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(dāng)輸出電流顯著增加時(shí)， 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(diǎn)溫升的限制
對(duì)于 MOSFET 管，輸出輸入增益 （ 即跨導(dǎo) dlctsfdVgs ） 不會(huì)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(diǎn)溫度。
圖9.14 不同溫度下 IRF330 的跨導(dǎo)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(diǎn)溫升的限制
MOSFET 管最大結(jié)點(diǎn)溫度是 150℃。結(jié)點(diǎn)、溫度的理想值為 105℃，最高不會(huì)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(dǎo)通壓降 比如和占空比為 100%時(shí)，產(chǎn)生的功率損耗使 MOSFET 管結(jié)點(diǎn)溫度上升到最大值 150℃ （ 外殼溫度為 100℃） 時(shí)的漏極電流。因此
因?yàn)閷?shí)際使用中 占空比不會(huì)達(dá)到 100%。出于可靠性的考慮，希望結(jié)點(diǎn)溫度的設(shè)計(jì)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(duì)載流能力。
一般來說，輸出功率確定時(shí) ，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(jì)算出等效的初級(jí)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(jì)算得出。從得出的電流值就可以計(jì)算出MOSFET管的值，能使導(dǎo)通漏源極間電壓 Upn rds ） 不超過最小直流 輸入電壓的 2% ，即導(dǎo)通電壓不超過變壓器最小初級(jí)電壓的 2%。
根據(jù)前面計(jì)算出的值選擇電子器件 ，應(yīng)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(shí)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(shí)的 1.6 倍。
．下面以一個(gè)工作于 115V 線電壓的 150W 正激變換器為例進(jìn)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(jì)算出等效平頂波電流 lptt=3.13× 050÷136 )= 3.45A ，那么由于 MOS管跨導(dǎo)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(duì)于設(shè)計(jì)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(shí)，其導(dǎo)通壓降為 2.72V o 這會(huì)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?yàn)?MTH7N45 管有成本低的優(yōu)勢(shì) 。
邊擇 MOSFET 管還有 A 個(gè)方法 ，就是設(shè)它的最大結(jié)點(diǎn)溫度一一比如說可以將其設(shè)為 100℃。然后假設(shè)一個(gè)合理的較低的 MOSFET 管結(jié)點(diǎn)到外殼的溫升 （ 這樣就小需里太低的外殼散熱溫度 因?yàn)槠骷鈿囟缺冉Y(jié)點(diǎn)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(diǎn)到外殼的溫升為 5℃，則有
中，是 MOSFET 管的有效電流 。對(duì)于一個(gè)正激變換器 ， 每個(gè)周期的最大導(dǎo)通時(shí)間是0.8T / 2 ，有效電流是
那么對(duì)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(diǎn)溫度為 100℃時(shí)的 rcts ，當(dāng)尖峰電流為 3.45A 且導(dǎo)通比為 0.4% 時(shí)，它產(chǎn)生了 5℃的結(jié)點(diǎn)到外殼的溫差 。結(jié)點(diǎn)溫度為 25°C 時(shí)，
這樣 ，在結(jié)點(diǎn)到外殼的溫差為 5℃時(shí)，表 9.1 表明 MTH7N45 管是 A 個(gè)合適的選擇 。但在 100℃時(shí)，它的導(dǎo)通壓降為 
。如果不考慮成本 ，MTH13N45管會(huì)是更加合適選擇。
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