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双极型晶体管的直流增益曲线

信息来源：本站　日期：2017-05-19　

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对于MOS管双极型晶体管，由于电流增益随输出电流的上升急剧下降，当输出电流显著增加时，其基极电流的增加是无法接受的，所以最大输出电流受到限制。图 9.13 给出了 2N6542 双极型晶体管 (SA、400V )电流增益与集电极电流的关系曲线。

图 9.13 双极型晶体管的直流增益曲线。双极型晶体管的增益随着输出电流的增大而减小，而MOSFET 管不存在这种情况，MOSFET 管最大电流只受结点温升的限制

对于 MOSFET 管，输出输入增益（即跨导 dlctsfdVgs ）不会随输出电流增加而下降，如图9.14 所示。这样限制漏极电流的唯一因素就是损耗，即 MOSFET 管的最大结点温度。

图9.14 不同温度下 IRF330 的跨导与漏极电流的关系曲线。双极型晶体管的增益随输电流的增大而减小，而 MOSFET 管不存在这种情况。MOSFET 管最大电流只受结点温升的限制

MOSFET 管最大结点温度是 150℃。结点、温度的理想值为 105℃，最高不会超过 125℃。为器件载流能力，称为器件漏极最大持续电流。最大持续电流 lct 定义为，在最大导通压降比如和占空比为 100%时，产生的功率损耗使 MOSFET 管结点温度上升到最大值 150℃ （外壳温度为 100℃）时的漏极电流。因此

式中，Vcts＜则是150℃时最大漏源极间导通压降：R出为热阻，单位为℃/W。在开关电源设计中通过给定的最大尖峰电流来选择MOSFET管时，h值不能作为参考值，

因为实际使用中占空比不会达到 100%。出于可靠性的考虑，希望结点温度的设计值为 125℃ 或 105℃ （军用）。但值可以说明不同 MOS管在占空比为 100%的工作情况下的相对载流能力。

一般来说，输出功率确定时，有两种方法可以选择MOSFET 管。首先，根据输出功率和最小直流输入电压，计算出等效的初级电流值，推挽变换器、正变换器、半桥及全桥电路的电流值可分别由公式（2.9）、式（2.28）、式C3.1）及式C3.7）计算得出。从得出的电流值就可以计算出MOSFET管的值，能使导通漏源极间电压 Upn rds ）不超过最小直流输入电压的 2% ，即导通电压不超过变压器最小初级电压的 2%。

根据前面计算出的值选择电子器件 ，应注意表 9.1 中的数据是在温度为 25 ℃的条件下给出的。由于受温度等参数影响较大，所以选择MOSFET管时要注意图 9.9 和图 9.10 中随温度和器件额定电压变化的曲线。图 9.10 说明额定电压为 400V 的 MOSFET 管在温度为 100℃的条件下的是 25℃时的 1.6 倍。

．下面以一个工作于 115V 线电压的 150W 正激变换器为例进行说明。假设整流后最大和最小直流线电压分别是 184V 和 136V，由式（ 2.88 ）计算出等效平顶波电流 lptt=3.13× 050÷136 )= 3.45A ，那么由于 MOS管跨导主要作用电压占最小电源电压的 2%

表 9.1 给出了 Motorola 公司生产的塑料封装、额定电压为 450V 的 MOSFET 管的各种数据。

对于设计人员来说，选择器件要兼顾性能和成本。额定电流为 7A 的 MTH7N45 管士作在漏极电流为 3.45A 时，其导通压降为 2.72V o 这会使它的工作温度比 MTH13N45 管的高一些，但如果要求不高也可以使用，因为 MTH7N45 管有成本低的优势。

边择 MOSFET 管还有 A 个方法，就是设它的最大结点温度一一比如说可以将其设为 100℃。然后假设一个合理的较低的 MOSFET 管结点到外壳的温升（这样就小需里太低的外壳散热温度因为器件外壳温度比结点温低的越多，需要的散热器越大）。比如l可以假定合理的结点到外壳的温升为 5℃，则有

中，是 MOSFET 管的有效电流。对于一个正激变换器，每个周期的最大导通时间是0.8T / 2 ，有效电流是那么对于上由的例f 中，功率为

这种额定电流和封装尺寸的 MOSFET 管热阳一般为 0.83℃1W 为

这是在结点温度为 100℃时的 rcts ，当尖峰电流为 3.45A 且导通比为 0.4% 时，它产生了 5℃的结点到外壳的温差。结点温度为 25°C 时，这样，在结点到外壳的温差为 5℃时，表 9.1 表明 MTH7N45 管是 A 个合适的选择。但在 100℃时，它的导通压降为。如果不考虑成本，MTH13N45管会是更加合适选择。