可靠性元器件降额设计_三极管（1）

上篇分享了二极管的降额案例，这篇分享下常用常用的双极型三极管（Bipolar Junction Transistor）的降额案例，依旧采用IPC9592的降额规范，截图如下。
由图可知，降额要求如下：
1）功耗（Power)<75%;
2)  集电极-发射极电压（Collector-Emitter Voltage)<80%;
3) 发射极-基极电压（Emitter-Base Voltage）<80%;
4）集电极电流（Collector Current)<60%;
5) 最大结温（Maximum Junction Temperature)<0.75(Tjmax-25°C)+20°C

选取一颗双极型三极管（SST3904T116），截取Datasheet如下图，得出如下降额有用信息(如下均为25度下额定值）：

1）额定功耗（Rated Power)：200mW ；允许降额为：200*75%=150mW;（注意如下截图有有两个额定功耗，200mW和350mW,下面截图有对这两种功耗有注解，这里选第一种是因为如下举例的电路图中此三极管接地）; 
2)  集电极-发射极电压（VCEO)=40V; 允许降额为：40*80%=32V;
3) 发射极-基极电压（VEBO）=6V; 允许降额为：6*80%=4.8V;
4）集电极电流（Ic)=200mA; 允许降额为：200*60%=120mA；
5) 最大结温（Tj)=150°C；允许降额为：0.75*（150-25）+20=114°C

假设如上电路图中，三极管周围温度为60°C，则壳温Tc=60°C, Tj=Tc+P*Rjc;
Tc=Case Temperature, 壳体温度–周围表面温度即工作环境温度；
P=Power Dissipated in the Device,实际功率；
Rjc=Junction-to-Case Thermal Resistance, 结温到壳体温度的功率热阻，单位(°C/W),此三极管Datesheet中无此数据，精确计算可以询问供应商，或者假设为线性关系，即假设150度时Pj=0, 25度时Pc=200mW, 则Rjc=(150-25)/0.2=625°C/W;
上图电路中，因为是降额分析，可以粗略计算（忽略等效内阻及前段电阻分压），则实际工作中:
Ic<2.5/10000=0.25mA；
Ib<2.5/11000=0.23mA; 
VCEO<2.5V;
VEBO<2.5V;
P<(VCEO*Ic+VEBO*Ib)=1.2mW; 注意这里额定值需要和60度下额定功耗比较，假设符合线性关系，60度下额定功耗为（150-60）*200/(150-25)=144mW;
Tj<60+1.2*625*10^(-3)=60.75°C

由如上数字可见几个参数均远小于降额要求。

在写这篇时也看了几篇三极管在放大电路中的应用文章，可能与上面的案例没多大关联，不过还是罗列几个笔记如下：
1）IE=IB+Ic; Ic=β*IB; β为放大倍数，由三极管材料和工艺结构决定，通常硅三极管取值30~200，锗三极管取值30~100；
2）经典NPN硅管启动电压Vbe为0.6V,锗管为0.3V；

3）三极管中易受温度影响的参数如下1：β（温度每升高一度，β值约增大0.5~1%）；2:对ICEO的影响，温度上升10度，ICEO将增加一倍；3：对发射极电压的影响，温度每上升1度，VBE下降约2.2mV.

最后，谢谢晓东提供的建议，水平有限，如有错误，欢迎指出讨论~~