晶体管知识讲座

•晶体管的分类和构造原理
•晶体管的命名方法
•晶体管的封装形式
•晶体管的结构和制造工艺
•晶体管的电参数和测试仪器介绍•常见失效模式和机理
•使用和设计注意问题
一、晶体管的分类
•
封装本身有诸多优点使得塑料封装成为•按参予运输的载流子分，晶体管可分
型和单极型两种，单极型是指场效应MOSFET管。

双极型晶体管使用很普遍效应管是一种电压控制电流的器件。

其是输入电阻极高，噪声系数低，受温度射影晌小。

因而特别适用干高灵敏、低
噪声电路中。

体等三极管。

锗三极管的增益大、频率特好，尤其适用予低电压的线路．硅材料稳定好，硅三极管的反向漏电流小、耐压高、漂移小，且能在较高的温度下工作和
的功率损耗。

化合物半导体的电子漂移速度迁移率较高，适合于微波和高速器件，
半导体以砷化镓发展比较成熟。

但其制作难度较大。

•按功能作用分有：高低频放大、开关、功率
大等。

NPN和PNP型：
•国内命名方法：3DG1815-Y
•第一部分用阿拉伯字表示器件的电极数目
•2：表示二极管；3：表示三极管
•第二部分表示器件的材料和极性
•A：PNP锗；B：NPN锗；C：PNP硅；D：硅；E：化合物材料
•第三部分表示器件的类型
•G：高频小功率；D：低频大功率；A：高开关管；X：低频小功率
•大于等于1W为大功率管，小于1W为小功率管，是很大，封装比较大为中功率管
•第四部分用阿拉伯字表示序号（型号）
•第五部分表示器件的规格（放大档次）
•第一部分用数字表示类型或有效电极数
1：表示二极管；2：表示三极管
•第二部分“S”表示日本电子工业协会（EIAJ）册产品
•第三部分用字母表示器件的极性及类型
A：PNP高频；B：PNP低频；C：NPN高频；
D：NPN低频；J：P沟道场效应管；
K：N沟道场效应管
•第四部分用数字表示在日本电子工业协会登记顺序号
•第五部分表示器件的规格（放大档次）
常见封装形式
四•管芯
•框架
•内引线（金丝）
•
塑封料晶体管的四大件和原材料
：
•双极型三极管管芯结构示意图
•划片粘片压焊塑封上锡分离测试打印
装
分测试打印
分测试打印
分测试打印
分测试打印
分测试打印
上锡分测试打印
分离测试打印
分测试打印
分测试打印
分测试打印
•PC 指集电极最大允许耗散功率，使用时不能功率，
•IC 指集电极允许最大直流电流
•IB 指基极允许最大直流电流
•Tj结温度，指PN结温度
•VCEO（集电极—发射极击穿电压）基极开路，E之间的反向击穿电压。

•VCBO（集电极—基极击穿电压）发射极开路，B之间的反向击穿电压。

•VEBO（发射极—基极击穿电压）集电极开路，
B之间的反向击穿电压。

电路中，输出电压保持不变时，直流输出电与直流输入电流之比。

•ICBO（集电极—基极截止电流）：当
开路时，在规定的集电极—基极电压下，流集电极—基极结的反向电流。

•IEBO（发射极—基极截止电流）：当集电开路时，在规定的发射极—基极电压下，流发射极—基极结的反向电流。

•VCE（SAT）（集电极—发射极饱和压降晶体管工作于饱和区时，在规定的基极电流集电极电流下，集电极端子与发射极端子
的电压
•fT（特征频率）：共发射极小信向电流传输比的模数下降到1时的•Cob（共基极输出电容）：在共基
电路中，输入交流开路时的输出
•自动测试系统（全直流参数测试）•XJ4810半导体管特性图示仪（测击穿电压等）
•BJ2950A晶体三极管工作电压（测饱和压降）
•JS2C晶体三极管反向电流测试仪
•Ft参数测试仪
机理
•晶体管常见的失效模式是开路、
电参数漂移，其主要失效部位
理是：
–过电应力（EOS）损伤
–静电放电（ESD）损伤
–封装失效
–引线键合失效
–芯片粘接失效
•供电电源处于开关的瞬间、交流电源的电稳定或接地不良，发生雷击等情况下，
器件受到一种随机的短时间的高电压或强冲击，这时，瞬时功率远远超过器件的额率，引起器件芯片发生过电应力损伤，轻过电应力会引起器件的PN结漏电，强大的电应力会引起芯片穿通、金属化互连线或
线发热烧毁和开路。

–交流电网负载通断
–雷击
–接地不良
–电容电感元件的通断
•由于摩擦和感应作用，人体或物体可带有高压静电，带电体接触MOS器静电敏感器件，会引起接触电极对地瞬态大电流，造成介质层、PN结的
或明显的损伤。

3. 封装失效
•封装泄漏或封入水汽，都会导致封装器件内属化层腐蚀和器件参数漂移或失效
4. 引线键合失效
•半导体器件的内引线可分为金线和铝
金线键合失效主要表现是金内引线与
的铝层上的压焊点发生固相反应，形
紫斑的AuAl2化合物层，导致接触不
脱落。

引线键合失效的其它形式还有
部断开，内引线下弯及其它电极金属
生短路等。

5. 芯片粘接失效
•芯片粘接的目的是把芯片固定在外或引线框架上同时解决了电
改善散热条件。

芯片粘接失效会引电特性退化和芯片局部温度升高。

片粘接失效与工艺不良有关。

经通和断电引起的高低温变化，功率器的芯片和外壳或框架间的焊料发生
劳现象，也会出现芯片粘接失效。

七. 使用和设计注意问题•1. 晶体管损坏原因
（1）电路中的电压、电流、输出过载引起损坏
•在晶体管电路中主要与集电极－发射极的电压VCC、集电极－基极VCB与
有的特性参数(如VCBO、VCEO、ICEO、PCM)及工作条件有关。

如果电晶体管的集电极VCEO电压超过了最大
就会造成晶体管的损坏。

•（2）热损坏在晶体管手册中一般所最大电压，通常是常温(25℃)下的值。

此，在环境温度较高或在最高结温下时，晶体管工作的实际最大电压将小于温时的值，此时晶体管的ICBO和IEBO 会增加，造成结温上升，而结温升高又使ICBO和IEBO更进一步增大而形成
现象，结果热击穿而损坏。

•（3）二次击穿引起的损坏在
中，当集电极电压升高时首先会出现一击穿，使IC急剧增加。

当其电压增加到一临界值后压降会突然降低，形成很大过电流，造成二次击穿而损坏。

•（4）外界环境变化引起的损坏外
变化是指机械振动、外力冲击、潮湿、
学物品的侵蚀等外界因素造成的损坏。

•不论是静态、动态或不稳定定态（如路开启、关闭时），均防止电流、电超出最大极限值，也不得有两项或两以上参数同时达到极限值。

•选用三极管主要应注意极性和下列PCM、ICM、BVCEO、BVEBO、一般设计稳定工作时PCM不可超过额的70%，ICM不可超过额定的70% BVCEO不超过额定的2/3，一般高频作时要求fT=（5～10）f，f为工
开关电路工作时则应考虑三极管的
参数。

•工作于开关状态的三极管，因
较低，所以要考虑是否要在基极回路护线路，以防止发射结被击守；如集负载为感性（如继电器的工作线圈）须加保护线路（如线圈两端并联续流管），以防线圈反电势损坏三极管。

•管子应避兔靠近发热元件，减小温度和保证管壳散热良好。

功率放大管功率较大时，应加散热板。

管壳与散应紧贴牢故。

散热装置应垂直安装。

于空气自然对流。

环境温度每升高10
度，失效率增加10~25%。

3. 晶体管的保护
•（1）规范操作不要使负载短路和开路不要突然加很强的信号，不要使用波动频率不稳定的市电。

另外应加散热装置计保护电路。

•（2）增大功率采用功率管并联以降低管的功率，但并联时要求管子性能尽可能致，必要时配对的功率管参数应选择完全致。

•（3）改善大功率晶体管的工作环境工环境是指温度、振动等。

使用带有大功率体管的电器产品时，应尽量放置在通风的地方，以改善其工作环境。

VCEO VCE 安全工作区（SOA ）由最大集电极ICM 、极限电VCEO 、最PCM 和界线PSB 所限区域，界限由实验确
4. 晶体管使用技巧
•用于开关线路，则偏向选用电流比较大，饱和压降小的管，对管的耐压要可适当放宽。

因为耐压和电流是一相矛盾的参数，要两全其美的话必然加成本。

为了能进入饱和状态，避免现关不断的情况，除了选好管之外，线路偏置很重要。

通常在IC保持不况下增大IB的电流，或IC保持不
下减小IB电流。

•用于普通放大，主要考虑HFE输出的线要好，工作区宽，静态工作点最好选择HFE的测试条件，即HFE分档的测试条•用于高频线路，主要考虑是fT参数，要跟线路板相匹配，PCB板上
都会影响其使用。

•用于功率放大，主要考虑其功率的围，管装上后管体发热情况怎样，境温度如何，散热通风是否良好。

PCM=(TJM-TA)/RT
PC（T）=PCM(TJM-T)/(TJM-TA)。