電晶體是什麼？ 安全使用挑選方法
- 判斷前：選擇電晶體～到打件前的流程
- 判定可否使用電晶體的方法
- 1.測量實際的電流、電壓波形
- 2.是否一直滿足絕對最大額定值的條件？
- 3.是否在SOA範圍內？
- 4.依使用環境溫度※1進行減額後是否仍在SOA範圍內？
- 5.連續脈衝？ 單發脈衝？
- 6.平均功耗是環境溫度中的額定功率以下嗎？
- 功率算出用積分公式
讓電晶體動作時，會增加電和熱的負載。電晶體的負載過大的話，壽命將會減少，最壞的情況是破損。為了防止這個問題，須檢視實際使用狀態，確認使用上有無問題。在此針對具體的判斷方法進行解說，為了安全使用電晶體，請務必參考。
判斷前：選擇電晶體～到打件前的流程
1. 選擇電晶體
從Web、簡易樣式型錄中選擇符合規格的電晶體。
前往電晶體產品介紹頁
2. 取得規格、樣品
部份樣品可從Web得到。
3. 在實際電路(評估電路)中安裝電晶體
- 請確認
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- 選擇的電晶體可在實際電路中安全地動作嗎？
- 動作之後，可長期的（信賴性的）安定動作嗎？
以上等事項中，也有必要考慮其寬裕度。
判定可否使用電晶體的方法
判定可否使用請依照以下流程進行。點選個各步驟時，可連結至詳細的說明頁面。
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1. 測量實際的電流、電壓波形
電流、電壓的確認
和電晶體有關的電壓、電流請用示波器確認。
由於必須達成規格書記載的所有額定值，特別需要確認的項目如下所述。
特別須確認的項目
| 電晶體的種類 | 電壓 | 電流 |
|---|---|---|
| 雙極電晶體 | 集極-射極間電壓：Vce | 集極電流：Ic |
| 數位電晶體 | 輸出電壓：Vo(GND‐OUT間電壓) | 輸出電流：Io |
| MOSFET | 汲極-源極間電壓：Vds | 汲極電流：Id |
例：雙極電晶體2SD2673 開關時的波形（100µs/div）
為了計算之後交換時的功率損耗，在OFF→ON和ON→OFF時確認其擴大波形。
2. 是否一直滿足絕對最大額定值的條件？
確認絕對最大額定值
「1. 電流、電壓的確認」中確認的電流、電壓，可確認出規格書記載的是否超出絕對最大額定值。
雖然在1. 的例子中有未確認的項目，那些也有必要全部都在絕對最大額定值以下。
即使突波電流或突波電壓只在一瞬間超過絕對最大額定，也無法使用。若超過絕對最大額定，可能會出現毀損或劣化。
例：2SD2673的規格書（絕對最大額定值的記載）
![絕對最大額定值[Ta=25ºC]](/documents/11409/3918074/what6_12.jpg/1a2a6ef9-53cf-44ee-8dd9-340d20912599?t=1456449878537)
例：僅瞬間超過絕對最大定額定值的例（無法使用）
3. 是否在SOA範圍內？
安全工作區（SOA ※1）的確認1
安全工作區（SOA）為顯示電晶體可安全工作的領域。
但是，關於SOA只有1派衝的數據時，重複加入脈衝的狀況下，有必要將所有脈衝加入SOA內，以「4.安全工作區（SOA）的確認2」來計算平均印加功率為額定功率以下。
*1 SOA・・・ 亦稱為安全工作區（Safety Operating Area）。有時也稱為ASO（Area of Safe Operating）
SOA 確認方法
安全工作區（SOA*1）的確認1 須以「1. 電流、電壓的確認」確認的波形來確認進入安全工作區（SOA）的範圍。若因突入電流或電壓突波，在一瞬間超過絕對最大額定的話則無法使用。
另外，即使以「2. 絕對最大額定的確認」確認已進入絕對最大額定範圍內，也可能超過SOA的範圍，請注意。（參照以下範例）
例：2SD2673 安全工作區(Safety Operating Area)
4. 依使用環境溫度※1進行減額後是否仍在SOA範圍內？
*1 使用環境溫度，或是因電晶體的發熱而溫度上升的話，須以當時的元件考量。
確認安全工作區（SOA） 2
為使一般安全動作領域（SOA）為常溫（25ºC）數據，環境溫度為25ºC時，或電晶體本身發熱使元件溫度上升時，有必要進行SOA的降低額定溫度。
※ 減額的溫度基本上是指元件溫度。
詳細的元件溫度計算方法請參照『元件溫度的計算方法』。
付錄 SOA（安全工作區）的溫度減額方法
1. SOA（安全工作區）
SOA（安全工作區）為環境溫度在25ºC的狀況下，或電晶體本身的發熱讓元件溫度上升的狀況下，有必要降低額定溫度。降低額定溫度中，在前者為環境溫度，後者為元件溫度。具體來說，SOA線會往低電流方向平行移動。降低額定率如圖1所示，因各領域而異
1-1. 熱限制區
此區中的SOA線為45ª 傾斜（一定功率的線）。
此區的減額率為0.8%/ºC。
1-2. 二次擊穿區
電晶體中，存在因熱散逸之原因而出現二次擊穿領域。
二次擊穿領域中SOA線為45º 傾斜。
此領域的降低定額率為0.5%/ºC。
2. 例 Ta＝100ºC
2-1. 熱限制區中的減額
舉例來說，若環境溫度為100ºC，則如下所示。
因此，此區的SOA線中，電流會往變小的方向60%平行移動。
2-2. 二次擊穿區中的減額
二次擊穿領域中的降低額定如下所示。
因此，此領域的SOA線中，電流會往變小的方向27.5%平行移動。
5.連續脈衝？ 單發脈衝？
確認功率・發熱
單發脈衝
輸入電源或關閉時，像突入電流一樣只加入一次脈衝（非連續脈衝時）稱為單發脈衝，
在此狀況下，
連續脈衝
連續加入脈衝稱為連續脈衝，在此狀況下，
6.平均功耗是環境溫度中的額定功率以下嗎？
確認是否在額定功率以下
環境溫度中的額定功率以下=元件溫度為絕對最大額定150ºC以下。
元件溫度為150ºC的電力定為額定功率。
詳細請參照『元件溫度的計算方法』。
功率計算方法
平均功率為將電流與電壓的乘積用時間積分後再除以時間。
此時，1周期分成4個程度的區間來計算。
實際的積分計算會用到、積分公式。
以下以「1.電流、電壓的確認」中確認的波形為例，進行實際計算。
(1) OFF→ON時
(2) ON期間中
(3) ON→OFF時
(4) OFF時電流幾乎為0（實際為ｎA～數10ｎA程度的漏電流流通），OFF區間中的功耗則視為0。
從以上的計算各區間中合計積分值，1週期的長以400µs相除後，平均功耗為
另外，在此以雙極性電晶體2SD2673為例，以集極電流：IC和集極-發射極間電壓：Vce的積分進行；數位則以輸出電流：IO和出力電壓：Vo進行；MOSFET則以汲極電流：ID和汲極 -源極間電壓：Vds進行相同的積分計算的話，可計算出平均功耗。
求出平均功耗後，請確認規格書的集極損耗(MOSFET則為汲極)
如：2SD2673的規格書
此狀況下，平均外加功率在0.153W且容許集極損失為0.5W時（推薦平面：安裝玻璃還氧樹脂基板時），判斷可在環境溫度25ºC使用。（正確來說，容許集極損失根據實裝基板或平面面積等的散熱條件而有所差異，因此以安裝推薦平面的值為基準）
若環境溫度為25ºC以上，確認功率減輕曲線後進行降低額定。
詳細的元件溫度計算方法請參照『元件溫度的計算方法』。
功率算出用積分公式
藉由電流I和電壓V，計算a-b之間的乘積功率
