一文带你了解RET的开关特性

可通过基极电流开启或关闭双极结型晶体管(BJT)。但是，由于基极-发射极二极管两端的压降在很大程度上取决于温度，因而在许多应用中，需要一个串联电阻将基极电流保持在所需水平，从而确保BJT稳定安全地工作。阅读本文，了解如何使用RET来应对标准BJT的温度依赖性。

为了减少元器件数量、简化电路板设计，配电阻晶体管将一个或两个双极性晶体管与偏置电阻组合在一起，集成在同一个晶片上。替代方案包括在基极-发射极路径上并联第二个集成电阻，以创建用于设置基极电压的分压器。这可以提供更精细的微调和更好的关断特性。由于这些内部电阻的容差高于外部电阻，因而 RET 适合晶体管在打开或关断状态下工作的开关应用。因此，RET 有时被称为数字晶体管。本文讨论了在开关应用中使用RET进行设计时的一些关键操作参数。

△ 配电阻晶体管(RET)

电压和电流(VI)参数

IC/IIN 是指RET的电流增益 hFE，其中的IIN包括基极电流和流经 R2 的电流（IR2 = VBE/R2）。因此，hFE 比 RET 小，后者只有一个串联基极电阻R1。因为输入电流从基极分流，所以 R2 值越低，hFE 值就越小。从表1可看出这一点。VCEsat 是 RET 开关处于导通状态时集电极-发射极的残余电压。

测量 hFE 的测试条件是施加 0.5 mA 的基极电流和 10 mA 的集电极电流。Vi(off)是 RET 器件关闭时的输入电压。在这种情况下，集电极泄漏电流为 100µA，集电极-发射极电压(VCE)为 5 V。表中提供的 V(Ioff)max 较低值是 RET 驱动级的最大允许输出电平。该条件必须要满足，以确保 RET 在关断状态下可以安全运行。当测试处于导通状态的 RET 时，VI(on)min 是最关键的参数。用于驱动 RET 的电路必须能够提供该电压电平，以确保安全开启。导通状态是指集电极-发射极电压为 0.3 V 时，集电极电流为 10 mA 的状态。RET 数据手册中规定的 VI 额定值仅针对这些测试条件有效。RET 需通过更大的基极驱动电压 VI(on)来获得更大的开关电流。图2 显示了 RET 晶体管的电压-电流(VI)开关特性。

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VI < VI(off)max：所有RET器件均保证处于关断状态

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Vi < Vi(off)typ：典型RET处于关断状态

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Vi < Vi(off)typ：典型RET处于导通状态

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VI > VI(on)min：所有RET器件均保证处于导通状态

表 1 显示了导通和关断状态的输入电压对 Nexperia NHDTC 系列 RET 中的电阻分压器配置的依赖性。在 VI(off)条件下，会有一个微小的基极电流流过晶体管（约0.3 µA）。关闭 RET 所需的电压典型值与电阻比 R1/R2 有关。当晶体管关闭时，可以通过 R2 或基极-发射极二极管两端的压降目标来计算此值。对于 NHDTC（找元器件现货上唯样商城） 系列，该电压大约为 580 mV。因此，电阻比为 1 时的 VI(off) 值具有相同的电压(表1中的第1-3行)。由于上述原因，当 R2 为 47 kΩ，且 R1 值为 2.2 kΩ、4.7 kΩ 或 10 kΩ时，关断状态的典型电压值均会较低。VI(off) max 需为偶数值，以确保器件在图 2 中最左侧的深绿色阴影区域内运行。
 

△ Nexperia的RET产品组合

正确选择电阻分压器至关重要，以确保 RET 的控制电压范围与驱动级相匹配。所需的集电极或负载电流会影响为导通状态提供的基极电流。可使用较低的 R1 和/或 流经 R2 的较小旁路电流来设置较高的集电极电流。

除了通用系列，Nexperia（安世半导体）还提供具有增强功能的 RET 器件，例如，NHDTA/NHDTC 系列 RET(见表1)的 VCEO 为 80 V。这一特性使得这些器件非常适合 48 V 汽车应用。PDTB 和 PBRN 系列 RET 支持 500/600 mA 的集电极电流，并可用于开关功率继电器和功率 LED。

有关温度的注意事项

在实际应用中，需密切关注VI参数的温度漂移。BJT 的 VBE 随温度升高而降低，其中系数约为 -1.7mV/K 至 -2.1mV/K。如图 3 所示，对于独立的 BJT，hFE 也会每开尔文增加约 1%。

△ 典型直流电流增益与集电极电流呈函数关系

VI(on) 为 IC 的函数，因此在相同的 VCE 下，需要更高的输入电压来驱动更多的集电极电流。低环境温度需要更高的输入电压，因为 VBE 增加，hFE 会降低。因此需要在低温下打开 RET 开关，这是应用的关键操作条件，并且需要足够的输入电压才能正确打开器件（图4）。

△ 典型导通状态输入电压与集电极电流呈函数关系

在关断状态下，高温条件非常关键。因此，驱动电路必须设计为在最高应用温度下输出电压远低于 VI(off) 典型值（图5）。

△ 典型导通状态输入电压与集电极电流呈函数关系

简单，但安全可靠

RET 是一种相对简单的器件，非常适合开关应用。尽管如此，设计人员必须了解影响其运行的参数，包括开关电压和电流，以及其受温度影响的情况。本篇博客文章提供了一些设计技巧，目的是确保 Nexperia（安世半导体）的 RET 在目标应用中安全可靠地运行。


审核编辑 黄宇