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贴片式三极管的识别与使用

时间:2014-07-08 21:40来源:未知 作者:admin 点击:
应用指南 应用中有两个主要问题:其一是过去习惯使用通孔装配式三极管,如何找对应的片状三极管;其二是从参数电路上找到的三极管型号市场上却无法购得,如何代换。这也往往是设计、开发人员及维修人员在应用中较大
 贴片式三极管可分为双极型三极管及场效应管,一般称为片状三极管及片状场效应管。贴片式三极管是由传统引线式三极管发展过来的,管芯相同、仅封装不同,并且大部分沿用引线式的原型号。
    随着便携式电子产品的发展,开发出很多新型片状三极管。例如,过去采用TO-220封装的功率MOSFET,由于减小了导通电阻(几毫欧~几十毫欧),并采用新型散热良好的结构,现在可用D-PAK封装、SOT-89封装或SO-8封装。为增加安装密度,进一步减小印制板尺寸,开发出了带阻三极管、组合三极管。近年来,通信系统的频率越来越高,又开发出不少通信专用三极管,如砷化镓微波三极管及功放管等。
    本文主要介绍片状三极管的基本知识、片状带阻三极管、片状组合三极管(复合三极管)、通用片状场效应管及应用指南。
    有关通信用的一些专用三极管将在另文发表。常用的片状三极管及场效应管的有关参数,封装及代换将在增刊中刊出,供设计、开发人员及维修人员参考、选用。
基本知识
    1. 型号识别
    我国三极管型号是“3A~3E”开头、美国是“2N”开头、日本是“2S”开头。目前市场上以2S开头的型号占多数。
    欧洲对三极管的命名方法是用A或B开头(A表示锗管,B表示硅管),第二部分用C、D或F、L(C——低频小功率管,F——高频小功率管、D——低频大功率管、L——高频大功率管);用S和U分别表示小功率开关管和大功率开关管;第三部分用三位数表示登记序号。例如,BC817表示硅低频小功率三极管(fT=200MHz),通用小信号放大三极管。还有一些三极管型号是由生产工厂自己命名的(厂标),是不标准的。例如,摩托罗拉公司生产的三极管是以M开头的。如在一个封装内带有两个偏置电阻的NPN三极管,其型号为MUN2211T1,相应的PNP三极管为MUN2111T1(型号中T1也是该公司的后缀)。
    一些塑封封装尺寸较大的管子,如D-PAK封装,由于顶面面积小,往往将日本型号中的2S省略。如2SC2712,打印为C2712;2SA562打印为A562,等等。
    2. 型号代码
    片状三极管封装尺寸较大的可以打印简化型号,而尺寸小的封装,如SOT-23、SC-70等只能打印型号代码。例如,摩托罗拉公司生产的SOT-23封装的三极管BC817-16T1,其型号代码为A6(型号中16与hFE有关,T1是后缀);SC-59封装的MUN2211T1代码为8A;而MUN2111T1的代码为6A。
    这里要指出的是,型号代码是生产厂自行设定的,同一种型号由不同工厂生产,其型号代码也可能不同;即使同一工厂生产,不同封装的三极管也会有同样的型号。如上述BC817-16T1及MUN2111T1同为摩托罗拉公司生产,型号不同,封装不同,但代码都是A6。这种现象其它公司也存在,使用者要特别注意!
    型号与型号代码的关系目前没有统一的技术资料可供查阅和对照。目前分析进口电子产品或维修时,很难从型号代码上判断是何种型号的三极管,这是一个难点。
    3. 封装代号与尺寸
    同一种封装有不同的封装代号。如SOT-89就有SC-62、MPT、MP4等代号。表1列出常用的三极管封装代号及其尺寸。
    从器件的封装尺寸可以了解三极管的功率大小。如比SOT-23封装尺寸小的三极管都是小功率管,IC<800mA,SOT-89~SOT-223封装的是中功率管,IC在1~3A范围,功率可达2W左右;D-PAK及D2PAK封装的三极管功率更大。一般片状三极管很少有大功率管。
    片状三极管中有4~6引脚的,其中4引脚的有一些是砷化镓超高频三极管、微波三极管或双栅场效应管,而5~6引脚的是组合三极管。
    4. 片状三极管的焊盘尺寸
    这部分可参看上期贴片式二极管表4中的有关内容。
贴片三极管
    5. 片状三极管的管脚排列
    各种不同封装的管脚排列如图1所示。图中分别注出e、b、c或D、G、S三个极的位置。
片状带阻三极管及组合三极管
    1. 片状带阻三极管
    在三极管芯片上做上一个或两个偏置电阻,如图2所示。这类三极管以日本生产为多(如日本电气、罗姆、松下、东芝公司)。各厂的型号各异,但参数及外形大体相同,易于互换。这类三极管在通信装置中应用最为普遍,可以节省空间。图2中的R1、R2有不同的值,具体可参看增刊中的资料。#p#分页标题#e#
贴片三极管
    2. 片状组合三极管(复合三极管)
    这类片状三极管为近年开发的新型片状三极管。它是在一个封装中有两个三极管,不同的组合三极管中三极管的连接方式不一样,如图3~图6所示。这类片状三极管往往是专为某些产品生产的,但目前已推广应用。典型的封装有UM5、SO-25(5引脚)及UM6、SOT-36(6引脚)。
贴片三极管
贴片三极管
贴片三极管
贴片三极管
    这里要指出的是UM5与FMT封装的管脚排列是不同的(参看图1),UM6与IMD封装的管脚排列也是不同的,在使用时要特别注意!
贴片三极管
    日本的150#、450#对讲机中就采用了一些片状组合三极管,如FMS-1、FMG2、FMA2及FM4A等。
    常用的片状组合三极管的详细资料因篇幅所限,将放到本刊今年的增刊中,敬请留意出版时间。
片状场效应管
    与双极型相比,场效应管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、交叉调制失真小等特点。片状场效应管也分成结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOSFET)。JFET主要用于小信号场合,MOSFET既有用于小信号场合,也有用作功率放大或驱动的场合。
    1. 片状JFET
    片状JFET一般采用SOT-23(TO-236AB)封装,其管脚排列见图7(有两种不同排列)。用于VHF/UHF射频放大器应用的有MMBFJ309LT1(N沟道,SOT-23封装,型号代码为6U)。通用的小信号放大JFET有MMBF54S7LT1(N沟道,SOT-23封装,型号代码为M6E)等。它们常用作阻抗变换或前置放大器等。
贴片三极管
    2. 片状MOSFET
    片状MOSFET的最大特点是具有优良的开关特性,其导通电阻逐年降低(一般为零点几欧姆到几欧姆,小的仅为几毫欧到几十毫欧),所以自身管耗较小,小尺寸的片状器件却有较大的功率输出。目前应用较广的是功率MOSFET,它用作驱动器(驱动硬盘、打印机、复印机等)、DC/DC变换器、伺服/步进马达控制、功率负载开关、固态继电器、充电器等。
    这里介绍一组性能良好、小尺寸SO-8封装(厚度仅1.5mm)的功率MOSFET系列,它就是Siliconix公司的Si94XXDY及Si99XXDY系列。前者是单P沟道或N沟道增强型功率MOSFET,后者是两个功率MOSFET封装在一起的器件(有双P沟道、双N沟道及一个N沟道及一个P沟道的结构)。该系列采用特殊的铜结构引线框架,有优异的导热性能,无需散热片而其连续耗散功率可达2W,其结构如图8所示。
贴片三极管
    该系列主要特点有:其栅极可用TTL逻辑电平驱动;最大电流可达10A;开关速度快,小于150ns;导通电阻RDS(ON)小(最小为30mΩ);输入阻抗高,泄漏电流小。该系列的主要参数如表2所示。
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贴片三极管
应用指南
    应用中有两个主要问题:其一是过去习惯使用通孔装配式三极管,如何找对应的片状三极管;其二是从参数电路上找到的三极管型号市场上却无法购得,如何代换。这也往往是设计、开发人员及维修人员在应用中较大的难题。
    造成另一个难题的原因是同一种管芯做成不同封装的器件时,其型号不同。例如,东芝公司生产的一种以TO-92封装的小功率三极管,其型号为2SC1815,然而用同一管芯采用SOT-23封装时,其型号变成2SC2712;而采用SO-70封装时,型号又变成2SC4732。根据这一现实,在选用或代换时,应根据三极管的基本参数要求,在晶体管手册上寻找出参数基本相同,并且封装符合要求的三极管。这里以常用的TO-92封装的9012、9013为例来说明。先找出9012、9013主要参数:9012为PNP管、VCEO为30V、IC为500mA、PD为625mW;9013是NPN管、VCEO为30V、IC为500mA、PD为625mW。在晶体管手册上可找出SOT-23封装的三极管,其参数差不多的型号如表3所示。在表3中,PD这一项明显小于9012或9013,这是片状SOT-23的散热面积小所致。如果实际使用时PD要求不大,则可通过实验,看是否满足电路要求。若通过各种试验(如高、低温试验)能满足要求方可大量使用。
贴片三极管
    在代换时必须了解清楚原管子(或要求的管子)的性能(是通用三极管、是开关三极管等)、结构(如达林顿管、带阻三极管、组合三极管)或有特殊要求(如高反压、低噪声等)及一些主要参数。然后从手册(或公司数据手册)找同一性能、功能、结构及参数相似的进行试验或代换。另外,要注意的是工作频率(是MF段、HF段、VHF段或UHF段等),选用的fT要满足工作频率的要求。
    这里必须指出,目前的各种三极管品种成千上万,这里仅仅是举几个例子而已。重要的是要收集各大半导体器件厂的资料。它不仅有参数、封装,还有型号代码,这给选用、代换提供了极大的方便。
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