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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 管的最大結點溫度。

圖9.14 不同溫度下 IRF330 的跨導與漏極電流的關系曲線。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 管最大電流只受結點溫升的限制

MOSFET 管最大結點溫度是 150℃。結點、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電流。最大持續電流 lct 定義為，在最大導通壓降比如和占空比為 100%時，產生的功率損耗使 MOSFET 管結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。在開關電源設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，希望結點溫度的設計值為 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%。

根據前面計算出的值選擇電子器件 ，應注意表 9.1 中的數據是在溫度為 25 ℃的條件下給出的。由于受溫度等參數影響較大，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 公司生產的塑料封裝、額定電壓為 450V 的 MOSFET 管的各種數據。

對于設計人員來說，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 管有成本低的優勢。

邊擇 MOSFET 管還有 A 個方法，就是設它的最大結點溫度一一比如說可以將其設為 100℃。然后假設一個合理的較低的 MOSFET 管結點到外殼的溫升（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，它產生了 5℃的結點到外殼的溫差。結點溫度為 25°C 時，這樣，在結點到外殼的溫差為 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。