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穩定安全地工作。閱讀本文，了解如何使用RET來(lái)應對標準BJT的溫度依賴(lài)性。

為了減少元器件數量、簡(jiǎn)化電路板設計，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 )建用于設置基極電壓的分壓器。這可以提供更精細的微調和更好的關(guān)斷特性。由于這些內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)應用。因此，RET 有時(shí)被稱(chēng)為數字晶體管。本文討論了在開(kāi)關(guān)應用中使用RET進(jìn)行設計時(shí)的一些關(guān)鍵操作參數。

△ 配電阻晶體管(RET)

電壓和電流(VI)參數

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。因為輸入電流從基極分流，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)處于導通狀態(tài)時(shí)集電極-發(fā)射極的殘余電壓。

測量 hFE 的測試條件是施加 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 驅動(dòng)級的最大允許輸出電平。該條件必須要滿(mǎn)足，以確保 RET 在關(guān)斷狀態(tài)下可以安全運行。當測試處于導通狀態(tài)的 RET 時(shí)，VI(on)min 是最關(guān)鍵的參數。用于驅動(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 數據手冊中規定的 VI 額定值僅針對這些測試條件有效。RET 需通過(guò)更大的基極驅動(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處于導通狀態(tài)

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

表 1 顯示了導通和關(guān)斷狀態(tài)的輸入電壓對 Nexperia NHDTC 系列 RET 中的電阻分壓器配置的依賴(lài)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來(lái)計算此值。對于 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 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 需為偶數值，以確保器件在圖 2 中最左側的深綠色陰影區域內運行。

△ 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動(dòng)級相匹配。所需的集電極或負載電流會(huì )影響為導通狀態(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)設置較高的集電極電流。

除了通用系列，Nexperia（安世半導體）還提供具有增強功能的 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(chē)應用。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

在實(shí)際應用中，需密切關(guān)注VI參數的溫度漂移。BJT 的 VBE 隨溫度升高而降低，其中系數約為 -1.7mV/K 至 -2.1mV/K。如圖 3 所示，對于獨立的 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關(guān)系

VI(on) 為 IC 的函數，因此在相同的 VCE 下，需要更高的輸入電壓來(lái)驅動(dòng)更多的集電極電流。低環(huán)境溫度需要更高的輸入電壓，因為 VBE 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）。

△ 典型導通狀態(tài)輸入電壓與集電極電流呈函數關(guān)系

在關(guān)斷狀態(tài)下，高溫條件非常關(guān)鍵。因此，驅動(dòng)電路必須設計為在最高應用溫度下輸出電壓遠低于 VI(off) 典型值（圖5）。

△ 典型導通狀態(tài)輸入電壓與集電極電流呈函數關(guān)系

簡(jiǎn)單，但安全可靠

RET 是一種相對簡(jiǎn)單的器件，非常適合開(kāi)關(guān)應用。盡管如此，設計人員必須了解影響其運行的參數，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計技巧，目的是確保 Nexperia（安世半導體）的 RET 在目標應用中安全可靠地運行。

來(lái)源：Nexperia

作者：Burkhard Laue