了解RET的開(kāi)關(guān)特性

可通過(guò)基極電流開(kāi)啟或關(guān)閉雙極結(jié)型晶體管(BJT)。但是，由于基極-發(fā)射極二極管兩端的壓降在很大程度上取決于溫度，因而在許多應(yīng)用中，需要一個(gè)串聯(lián)電阻將基極電流保持在所需水平，從而確保BJT穩(wěn)定安全地工作。了解如何使用RET來(lái)應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)BJT的溫度依賴性。

為了減少元器件數(shù)量、簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)，配電阻晶體管將一個(gè)或兩個(gè)雙極性晶體管與偏置電阻組合在一起，集成在同一個(gè)晶片上。替代方案包括在基極-發(fā)射極路徑上并聯(lián)第二個(gè)集成電阻，以創(chuàng)建用于設(shè)置基極電壓的分壓器。這可以提供更精細(xì)的微調(diào)和更好的關(guān)斷特性。由于這些內(nèi)部電阻的容差高于外部電阻，因而RET適合晶體管在打開(kāi)或關(guān)斷狀態(tài)下工作的開(kāi)關(guān)應(yīng)用。因此，RET有時(shí)被稱為數(shù)字晶體管。本文討論了在開(kāi)關(guān)應(yīng)用中使用RET進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的一些關(guān)鍵操作參數(shù)。

配電阻晶體管(RET)

電壓和電流(VI)參數(shù)

IC/IIN是指RET的電流增益hFE，其中的IIN包括基極電流和流經(jīng)R2的電流（IR2 = VBE/R2）。因此，hFE比RET小，后者只有一個(gè)串聯(lián)基極電阻R1。因?yàn)檩斎腚娏鲝幕鶚O分流，所以R2值越低，hFE值就越小。從表1可看出這一點(diǎn)。VCEsat是RET開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)集電極-發(fā)射極的殘余電壓。

測(cè)量hFE的測(cè)試條件是施加0.5 mA的基極電流和10 mA的集電極電流。Vi(off)是RET器件關(guān)閉時(shí)的輸入電壓。在這種情況下，集電極泄漏電流為100μA，集電極-發(fā)射極電壓(VCE)為5 V。表中提供的V(Ioff)max較低值是RET驅(qū)動(dòng)級(jí)的最大允許輸出電平。該條件必須要滿足，以確保RET在關(guān)斷狀態(tài)下可以安全運(yùn)行。當(dāng)測(cè)試處于導(dǎo)通狀態(tài)的RET時(shí)，VI(on)min是最關(guān)鍵的參數(shù)。用于驅(qū)動(dòng)RET的電路必須能夠提供該電壓電平，以確保安全開(kāi)啟。導(dǎo)通狀態(tài)是指集電極-發(fā)射極電壓為0.3 V時(shí)，集電極電流為10 mA的狀態(tài)。RET數(shù)據(jù)手冊(cè)中規(guī)定的VI額定值僅針對(duì)這些測(cè)試條件有效。RET需通過(guò)更大的基極驅(qū)動(dòng)電壓VI(on)來(lái)獲得更大的開(kāi)關(guān)電流。圖2顯示了RET晶體管的電壓-電流(VI)開(kāi)關(guān)特性。

VI < VI(off)max：所有RET器件均保證處于關(guān)斷狀態(tài)

Vi < Vi(off)typ：典型RET處于關(guān)斷狀態(tài)

Vi < Vi(off)typ：典型RET處于導(dǎo)通狀態(tài)

VI > VI(on)min：所有RET器件均保證處于導(dǎo)通狀態(tài)

表1顯示了導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)的輸入電壓對(duì)Nexperia NHDTC系列RET中的電阻分壓器配置的依賴性。在VI(off)條件下，會(huì)有一個(gè)微小的基極電流流過(guò)晶體管（約0.3 μA）。關(guān)閉RET所需的電壓典型值與電阻比R1/R2有關(guān)。當(dāng)晶體管關(guān)閉時(shí)，可以通過(guò)R2或基極-發(fā)射極二極管兩端的壓降目標(biāo)來(lái)計(jì)算此值。對(duì)于NHDTC系列，該電壓大約為580 mV。因此，電阻比為1時(shí)的VI(off)值具有相同的電壓(表1中的第1-3行)。由于上述原因，當(dāng)R2為47 kΩ，且R1值為2.2 kΩ、4.7 kΩ或10 kΩ時(shí)，關(guān)斷狀態(tài)的典型電壓值均會(huì)較低。VI(off) max需為偶數(shù)值，以確保器件在圖2中最左側(cè)的深綠色陰影區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。

Nexperia的RET產(chǎn)品組合

正確選擇電阻分壓器至關(guān)重要，以確保RET的控制電壓范圍與驅(qū)動(dòng)級(jí)相匹配。所需的集電極或負(fù)載電流會(huì)影響為導(dǎo)通狀態(tài)提供的基極電流?？墒褂幂^低的R1和/或流經(jīng)R2的較小旁路電流來(lái)設(shè)置較高的集電極電流。

除了通用系列，Nexperia還提供具有增強(qiáng)功能的RET器件，例如，NHDTA/NHDTC系列RET(見(jiàn)表1)的VCEO為80 V。這一特性使得這些器件非常適合48 V汽車應(yīng)用。PDTB和PBRN系列RET支持500/600 mA的集電極電流，并可用于開(kāi)關(guān)功率繼電器和功率LED。

有關(guān)溫度的注意事項(xiàng)

在實(shí)際應(yīng)用中，需密切關(guān)注VI參數(shù)的溫度漂移。BJT的VBE隨溫度升高而降低，其中系數(shù)約為-1.7mV/K至-2.1mV/K。如圖3所示，對(duì)于獨(dú)立的BJT，hFE也會(huì)每開(kāi)爾文增加約1%。

典型直流電流增益與集電極電流呈函數(shù)關(guān)系

VI(on)為IC的函數(shù)，因此在相同的VCE下，需要更高的輸入電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)更多的集電極電流。低環(huán)境溫度需要更高的輸入電壓，因?yàn)閂BE增加，hFE會(huì)降低。因此需要在低溫下打開(kāi)RET開(kāi)關(guān)，這是應(yīng)用的關(guān)鍵操作條件，并且需要足夠的輸入電壓才能正確打開(kāi)器件（圖4）。

典型導(dǎo)通狀態(tài)輸入電壓與集電極電流呈函數(shù)關(guān)系

在關(guān)斷狀態(tài)下，高溫條件非常關(guān)鍵。因此，驅(qū)動(dòng)電路必須設(shè)計(jì)為在最高應(yīng)用溫度下輸出電壓遠(yuǎn)低于VI(off)典型值（圖5）。

典型導(dǎo)通狀態(tài)輸入電壓與集電極電流呈函數(shù)關(guān)系

簡(jiǎn)單，但安全可靠

RET是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的器件，非常適合開(kāi)關(guān)應(yīng)用。盡管如此，設(shè)計(jì)人員必須了解影響其運(yùn)行的參數(shù)，包括開(kāi)關(guān)電壓和電流，以及其受溫度影響的情況。本篇博客文章提供了一些設(shè)計(jì)技巧，目的是確保Nexperia的RET在目標(biāo)應(yīng)用中安全可靠地運(yùn)行。

審核編輯：郭婷