大功率三極管的散熱問題及選型
大功率三極管的散熱問題及選型
在
功率放大器中，
晶體管因 BC 結反向電壓可觀，本身要消耗一部分直流功率，稱為管子的熱管耗。若管耗超過它的散熱能力，其結溫就免不了要升高。結溫生高會引起集電極電流增加，進一步使結溫增加，形成惡性循環。結溫升高到極限值之外，就免不了會燒壞。這稱為管子的熱擊穿。結溫的升高程度和集電極功耗 Pc 以及管子本身的散熱條件有關。設計中應仔細考慮管子的熱阻情況。
當
晶體管中的各種電流都為零時，管子的結溫Tj等于環境溫度 Ta 。晶體管工作時，結溫增加，Tj＞ Ta 。只要結溫Tj小于管子允許的最大結溫Tjm ，那么由于Tj的升高，溫差增加，散熱功率也會增加，最終會在某一個結溫下達到熱平衡，這時的集電極功耗等于熱散失功率，結溫就不會再升高，并且滿足如下關系：
Pc=P=(Tj-Ta)/Rt
其中 Rt 表示晶體管的熱阻。上邊的關系顯然僅在Tj＜Tjm 時成立。如果集電極功耗 Pc 很大，管子熱阻Rt也很大，使得當結溫升高到Tjm 時還不能達到熱平衡，那么集電結將會因為過熱而被損壞。當 Ta 、Rt確定時，為了不使毛超過Tjm ，集電極功耗不能超過集電極允許最大直流功耗 Pcm ，即是：
Pcm=(Tjm-Ta) /Rt
其中的Tjm 取決于
半導體材料，鍺管的Tjm大約為 75~100 攝氏度，硅管的大約為 175~200 攝氏度；熱阻 Rt 取決于管子的結構、體積大小。
一般小功率管的Rt為 0.2 -1C/mW 。很明顯環境溫度越高，允許集電極最大功耗越小。晶體管參數中的 Pcm 是指環境溫度為 25 度條件下
測量得到的。在實際使用時最起碼要滿足 Pc < O.9Pcm 。對于瓦級以上的晶體管還應該設計正確的散熱片來降低熱阻。
器件頻率與極型選擇
這里的器件頻率主要是指在設計電路時，正確地選擇器件的極限工作頻率，使得計算值盡量與實際情況相
符合，保證在線性電路中的信號不發生畸變。常規原則是：器件的截止頻率 Ft 最好能大于信號的最高頻率十倍以上。但并不是截止頻率越高 就越好，太高的器件頻率不但是成本浪費，還會使電路增加自激振蕩的機會。極型選擇是指 BJT 是用 PNP 還是 NPN 管。這應該在確定電源形 式時同時考慮。有些三極管的外殼與某個電極相連，對于硅管來說往往是集電極。在需要以某極接地時應考慮這個因素。
