Giải thích các thông số kỹ thuật transistor

Có rất  nhiều các transistor lưỡng cực có chân và dán được thiết kế để đáp ứng nhiều ứng dụng khác nhau trong mọi lĩnh vực điện tử.

Có nhiều thông số kỹ thuật khác nhau được sử dụng. Mỗi thông số kỹ thuật của transistor xác định một khía cạnh của hiệu suất của nó.

Các nhà sản xuất transistor có các bảng thông số kỹ thuật cho các transistor của họ có thể tìm trên Internet.

Đối với thiết kế mạch điện tử, việc lựa chọn transistor phù hợp sẽ cần một số thông số phù hợp với yêu cầu của mạch điện. Do đó, một loạt các tham số sẽ cần phải được đối sánh cẩn thận.

Không phải tất cả các thông số đều là điện mà còn ở các khía cạnh khác như kích thước gói hay thiết bị có phải là transistor dán hay không. Với hầu hết việc lắp ráp PCB hiện nay sử dụng công nghệ SMT để hỗ trợ sản xuất thiết bị và sản phẩm điện tử tự động, hầu hết các transistor được sản xuất ngày nay là transistor SMD.

Trong khi hầu hết các transistor được sản xuất hiện nay là transistor SMD do các kỹ thuật lắp ráp PCB tự động được sử dụng thì vẫn còn có nhiều thiết bị có chân. Các part number transistor cụ thể thường có sẵn dưới dạng phiên bản có chân và cũng cho transistor SMD có cùng thông số kỹ thuật điện, mặc dù các khía cạnh như tản nhiệt sẽ khác nhau do các kiểu gói khác nhau.

Các thông số đặc điểm kỹ thuật của bóng bán dẫn

Có một số thông số tiêu chuẩn với các chữ viết tắt được sử dụng để xác định hiệu suất của transistor.

Số loại: Số loại của thiết bị là số nhận dạng duy nhất được cấp cho mỗi loại transistor. Nó cho phép kiểm tra toàn bộ dữ liệu về thông số kỹ thuật trên datasheet của nhà sản xuất để kiểm tra hiệu suấ.

Có ba chương trình sơ đồ được sử dụng rộng rãi: sơ đồ Pro-Electron của Châu Âu; US JEDEC (số bắt đầu bằng 2N cho transistor); và hệ thống Nhật Bản (số bắt đầu bằng 2S).

Ngoài việc chỉ cung cấp một số loại được tiêu chuẩn hóa cho các transistor, các sơ đồ này có thể cung cấp thông tin về hiệu suất. Sơ đồ Pro-Electron của Châu Âu đặc biệt tốt cho việc này vì nó phân biệt giữa các loại transistor khác nhau, ví dụ BC109 là transistor công suất thấp tần số âm thanh silicon và BFR90 là transistor RF công suất thấp.

Phân cực: Có hai loại transistor: transistor NPN và transistor PNP. Điều quan trọng là phải chọn đúng loại nếu không tất cả các cực của mạch sẽ bị sai.

Các transistor NPN được sử dụng rộng rãi hơn. Nó cung cấp hiệu suất tốt hơn transistor PNP vì các điện tử là hạt mang điện đa số và tính di động của chúng cao hơn so với các lỗ trống là hạt mang điện đa số trong transistor PNP. Các mạch cơ bản cho transistor NPN cũng phù hợp tốt với đất âm thường được sử dụng trong hệ thống DC.

Chất liệu: Một đặc điểm kỹ thuật chính của transistor sẽ được cung cấp cho bất kỳ transistor nào là vật liệu mà nó được sản xuất. Loại vật liệu chính được sử dụng cho các thiết bị bán dẫn là silicon.

Mặc dù các vật liệu khác như gecmani và gali arsenide có sẵn, nhưng silicon là phổ biến nhất vì nó rẻ hơn để xử lý và thêm vào đó, quá trình xử lý tiên tiến hơn so với các vật liệu khác. Vì nó được sử dụng cho nhiều thiết bị bán dẫn khác nên có rất nhiều lợi ích về quy mô và công nghệ.

Silicon cung cấp hiệu suất tổng thể tốt với điện áp bật tiếp giáp cực gốc cực phát khoảng 0,6V so với 0,2 đến 0,3V của germani.

VCBO: Tham số này là điện áp đánh thủng cực góp đến cực gốc của transistor lưỡng cực. Nó là điện áp cực góp cực gốc cực đại, thường được đo bằng mạch hở bên trái của cực phát. Giá trị này không được vượt quá trong hoạt động của mạch.

Thông số này rất quan trọng vì một số dòng điện rò rỉ sẽ chạy giữa cực góp và cực gốc, khiến cho linh kiện nóng lên. Ngoài ra, điện áp quá cao có thể làm hỏng tiếp giáp cực góp cực gốc. Vì hư hỏng cực có thể xảy ra đối với transistor lưỡng cực, định mức này không được vượt quá.

Khi hoạt động, tiếp giáp cực góp cực gốc được phân cực nghịch và một dòng điện nghịch nhỏ sẽ chạy (ICBO). Khi tăng điện áp nghịch, điện trường trong vùng cạn kiệt của tiếp giáp cực góp cực gốc tăng và dòng điện nghịch bắt đầu tăng lên khi hạt mang điện thiểu số thu được đủ năng lượng để tạo ra các cặp electron lỗ trống, sau đó làm tăng dòng điện nghịch. Cuối cùng xảy ra đánh thủng kiểu thác. . Điều này giới hạn điện áp tối đa có thể đặt vào transistor.

VCBO thường cao hơn VCEO bởi vì với cực gốc của BJT mở, bất kỳ dòng điện rò nào cũng sẽ giống như dòng điện cực gốc đặt bên ngoài và được khuếch đại bởi transistor. Điều này sẽ khiến dòng điện chạy qua thiết bị nhiều hơn, làm nóng thiết bị và vì lý do này, VCEO thường thấp hơn VCBO.

VCEO: điện áp đánh thủng cực góp đến cực phát. Thông số kỹ thuật này là điện áp tối đa có thể được đặt từ cực góp đến cực phát. Nó thường được đo bằng mạch hở cực gốc, do đó có chữ "O" trong chữ viết tắt. Trong giai đoạn thiết kế mạch điện tử, điều cần thiết là đảm bảo rằng giá trị này không được vượt quá khi hoạt động, nếu không có thể xảy ra hư hỏng. 

Thường thì chỉ nên cho phép điện áp tối đa tăng đến 50 hoặc 60% giá trị lớn nhất để hoạt động. Lưu ý rằng đối với các mạch sử dụng cuộn cảm trong mạch cực góp, điện áp cực góp có thể tăng lên gấp đôi điện áp đường ray.

Nếu điện áp đặt giữa cực góp và cực phát cao, và số lượng hạt mang điện tăng lên sẽ bắt đầu khuếch tán vào vùng cực góp từ cực gốc. Điều này làm cho diode cực gốc cực phát trong transistor lưỡng cực bắt đầu trở thành phân cực thuận và gây ra dòng điện chạy giữa cực góp và cực phát, mặc dù không có dòng điện cực gốc bên ngoài nào đặt vào. Khi đạt đến một điện áp VCEO nhất định transistor có thể bật hoàn toàn, và trong một số trường hợp, điều này có thể dẫn đến hư hỏng cực của thiết bị.

IC: Đặc điểm kỹ thuật dòng cực góp của transistor thường được xác định bằng miliampe, nhưng transistor công suất cao có thể được tính bằng ampe. Thông số quan trọng là dòng điện cực góp mức cực đại. Con số này không được vượt quá nếu không transistor có thể bị hỏng.

VCEsat: Điện áp bão hòa của cực góp cực phát, tức là điện áp trên transistor (cực góp đến cực phát) khi transistor được bật mạnh. Nó thường được trích dẫn cho một cực gốc cụ thể và các giá trị dòng điện của cực góp.

Trong những trường hợp này, điện áp giữa cực góp và cực phát nhỏ hơn điện áp trên tiếp giáp cực gốc cực phát, thường là khoảng 0,2V.

hFE & hfe: Đây là độ lợi dòng điện của transistor được biểu thị dưới dạng tham số h hoặc tham số lai. Chữ "f" chỉ ra rằng nó là một đặc tính truyền thuận, và chữ "e" cho biết nó là cho cấu hình cực phát chung. Giá trị của hfe gần giống với β.

Hai phiên bản của thông số này: hFE đề cập đến thông số được đo trong điều kiện DC, trong khi hfe đề cập đến thông số cho tín hiệu AC.

FT: Chuyển đổi tần số - thông số kỹ thuật này nêu chi tiết tần số mà độ lợi dòng điện giảm xuống mức thống nhất. Các transistor thường phải được hoạt động dưới tần số này.

Ptot: Tổng công suất tiêu hao cho thiết bị. Nó thường được trích dẫn cho nhiệt độ môi trường bên ngoài là 25 ° C trừ khi có quy định khác. Sự tiêu tán thực tế trên thiết bị là dòng điện chạy qua cực góp nhân với điện áp trên chính thiết bị.

Loại gói: Các transistor có thể được lắp trong nhiều gói tùy theo ứng dụng của chúng. Có các thiết bị có chân có nhiều gói khác nhau. Những gói này thường tuân theo tiêu chuẩn JEDEC và bắt đầu bằng các chữ cái TO viết tắt của transistor outline. Tiếp theo là dấu gạch ngang và một chữ số thường có tối đa ba chữ số.

Kích thước linh kiện có chân phổ biến bao gồm TO5 (vỏ kim loại, đường kính 8,1 mm), TO18 (vỏ kim loại với đường kính 4,5-4,95mm) và TO92 (còn được gọi là SOT54, vỏ nhựa có kích thước khác nhau nhưng chân thẳng có khoảng cách 1,27mm).

Các transistor dán SMD được sử dụng với số lượng lớn vì hầu hết việc sản xuất thiết bị điện tử và lắp ráp PCB được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật tự động và công nghệ gắn kết bề mặt. Kích thước phổ biến bao gồm các outline SOT-23 và SOT-223.

Sơ đồ mã hóa và đánh dấu transistor: Hầu hết các transistor được sử dụng đều có part number phù hợp với sơ đồ JEDEC hoặc Pro-Electron. Những con số như BC107, BC109, 2N2222A và nhiều số khác rất quen thuộc với bất kỳ ai tham gia thiết kế và sản xuất điện tử.

Tuy nhiên, khi sử dụng các kỹ thuật lắp ráp PCB tự động và các thiết bị gắn kết bề mặt, người ta thấy rằng nhiều transistor quá nhỏ để mang đầy đủ số có thể được sử dụng trong datasheet. Kết quả là, một hệ thống mã hóa khá tùy tiện đã được phát triển, theo đó gói thiết bị mang một mã nhận dạng hai hoặc ba ký tự đơn giản.

Điều này thường có thể đáp ứng trên các gói diode dán nhỏ. Tuy nhiên, việc xác định số loại của nhà sản xuất của diode SMD từ mã gói có thể không dễ dàng. Có một số sách mã SMD cung cấp dữ liệu cho các thiết bị này.

Có nhiều yếu tố khác nhau đối với các thông số kỹ thuật của transistor, cả transistor có chân và transistor dán. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất điện tử, có rất nhiều loại transistor để bạn lựa chọn. Tuy nhiên vẫn tương đối dễ dàng để chọn một transistor khi sử dụng kiến thức cơ bản về các thông số kỹ thuật khác nhau.

Đối với các ứng dụng mục đích chung, nhiều transistor sẽ đáp ứng được, nhưng đối với các ứng dụng chuyên biệt hơn, điều cần thiết là phải chọn đúng loại transistor.