onsemi双通用晶体管BC846BPDW1、BC847BPDW1、BC848CPDW1系列解析

在电子工程师的日常设计工作中，通用晶体管是极为常见且关键的元件。今天，我们就来深入了解一下onsemi的BC846BPDW1、BC847BPDW1、BC848CPDW1系列双通用晶体管。

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一、产品概述

这些晶体管专为通用放大器应用而设计，采用SOT - 363/SC - 88封装，这种封装适用于低功率表面贴装应用。该系列产品具有“S”前缀，可用于汽车及其他有独特场地和控制变更要求的应用，并且通过了AEC - Q101认证，具备PPAP能力。同时，这些器件无铅、无卤/无溴化阻燃剂，符合RoHS标准。

二、产品特性

（一）最大额定值

该系列晶体管分为NPN和PNP两种类型，它们在电压和电流方面有不同的最大额定值。

1. NPN型
   • 集电极 - 发射极电压（VCEO）：BC846为65V，BC847为45V，BC848为30V。
   • 集电极 - 基极电压（VCBO）：BC846为80V，BC847为50V，BC848为30V。
   • 发射极 - 基极电压（VEBO）为6.0V。
   • 集电极连续电流（IC）为100mAdc，集电极峰值电流（ICM）为200mAdc。
2. PNP型
   • 集电极 - 发射极电压（VCEO）：BC846为 - 65V，BC847为 - 45V，BC848为 - 30V。
   • 集电极 - 基极电压（VCBO）：BC846为 - 80V，BC847为 - 50V，BC848为 - 30V。
   • 发射极 - 基极电压（VEBO）为 - 6.0V。
   • 集电极连续电流（IC）为 - 100mAdc，集电极峰值电流（ICM）为 - 200mAdc。

需要注意的是，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件。如果超过这些限制，不能保证器件的功能，可能会发生损坏并影响可靠性。

（二）热特性

1. 总器件耗散功率：在FR - 5板上，最大为380mW；在TA = 25℃时，为250mW，高于25°C时，以3.0mW/°C的速率降额。
2. 热阻（ReJA）为328°C/W。
3. 结温和存储温度范围为 - 55℃至 + 150℃。

晶体管热特性对性能的影响

晶体管的热特性在其实际应用中起着至关重要的作用，它与晶体管的性能和可靠性紧密相关。从热特性的角度来看，我们可以深入理解其对晶体管性能的影响。

热特性中的总器件耗散功率是一个关键指标。在FR - 5板上，该系列晶体管最大为380mW；在TA = 25℃时，为250mW，高于25°C时，以3.0mW/°C的速率降额。这意味着随着温度的升高，晶体管能够承受的功率会逐渐降低。当晶体管在工作过程中产生的热量超过其耗散能力时，就会导致温度进一步上升，从而可能影响其电性能。例如，过高的温度可能会使晶体管的电流增益发生变化，进而影响其放大能力。如果在设计电路时没有充分考虑到功率耗散和温度降额的问题，晶体管可能会因为过热而损坏，导致电路无法正常工作。

热阻（ReJA）为328°C/W也对晶体管性能有着重要影响。热阻反映了晶体管结温与环境温度之间的热传递能力。较大的热阻意味着热量从晶体管结到环境的传递相对困难，容易导致结温升高。结温过高可能会加速晶体管内部材料的老化，降低其使用寿命。而且，结温的变化还会影响晶体管的一些参数，如阈值电压、载流子迁移率等，从而影响其开关速度和信号处理能力。

结温和存储温度范围为 - 55℃至 + 150℃规定了晶体管正常工作和存储的温度区间。超出这个范围，晶体管的性能可能会出现严重恶化。在低温环境下，晶体管的材料特性可能会发生变化，如半导体材料的导电性可能会降低，导致晶体管的导通电阻增大，从而影响电路的效率。而在高温环境下，除了前面提到的功率耗散和热阻问题外，还可能会引发热击穿等现象，使晶体管永久性损坏。

在实际的电路设计中，电子工程师需要充分考虑晶体管的热特性。可以通过合理的散热设计，如添加散热片、风扇等，来降低晶体管的工作温度，保证其在安全的温度范围内工作。同时，在选择晶体管时，也需要根据具体的应用场景和工作条件，综合考虑其热特性参数，以确保电路的性能和可靠性。大家在实际设计中有没有遇到过热特性相关的问题呢？又是如何解决的呢？

三、电气特性

（一）NPN型电气特性

1. 截止特性
   • 集电极 - 基极击穿电压（V(BR)CBO）：BC846为80V，BC847为50V。
   • 发射极 - 基极击穿电压（V(BR)EBO）：BC847和BC848为6.0V。
   • 集电极截止电流（ICBO）：在VcB = 30V时，有一定的数值范围，在VcB = 30V且TA = 150℃时，数值会有所变化。
2. 导通特性
   • 直流电流增益（hFE）：在不同的集电极电流和集电极 - 发射极电压条件下有不同的值。例如，在lc = 10A，VcE = 5.0V时，BC846B和BC847B为150，BC848C为270；在lc = 2.0mA，VcE = 5.0V时，BC846B和BC847B的范围是200 - 475，BC848C的范围是420 - 800。
   • 集电极 - 发射极饱和电压（VcE(sat)）：不同器件和不同集电极电流、基极电流条件下有不同的值。
   • 基极 - 发射极饱和电压（VBE(sat)）和基极 - 发射极电压（VBE(on)）也有相应的数值范围。
3. 小信号特性
   • 电流 - 增益 - 带宽积（f）为100MHz。
   • 输出电容（Gobo）为4.5pF。
   • 噪声系数（NF）为10dB。

（二）PNP型电气特性

1. 截止特性
   • 集电极 - 发射极击穿电压（V(BR)CEO）、集电极 - 基极击穿电压（V(BR)CES）和发射极 - 基极击穿电压（V(BR)EBO）都有相应的负值，不同型号数值不同。
   • 集电极截止电流（CBO）在不同条件下有不同的数值。
2. 导通特性
   • 直流电流增益（hFE）与NPN型类似，在不同条件下有不同的值。
   • 集电极 - 发射极饱和电压（VcE(sat)）、基极 - 发射极饱和电压（VBE(sat)）和基极 - 发射极电压（VBE(on)）也有相应的负值和数值范围。
3. 小信号特性
   • 电流 - 增益 - 带宽积（f）为100MHz。
   • 输出电容（Cob）为4.5pF。
   • 噪声系数（NF）为10dB。

NPN和PNP型晶体管的电气特性存在明显差异，这些差异源于它们的结构和工作原理。NPN型晶体管是用B→E的电流（IB）控制C→E的电流（IC），E极电位最低，正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE；而PNP型晶体管是用E→B的电流（IB）控制E→C的电流（IC），E极电位最高，正常放大时通常C极电位最低，即VC

在截止特性方面，NPN型的集电极 - 基极击穿电压和发射极 - 基极击穿电压为正值，而PNP型对应的击穿电压为负值。这反映了它们在承受反向电压时的不同能力，NPN型在正向电压下工作，而PNP型在反向电压下工作。集电极截止电流方面，两者在不同条件下也有不同的数值表现，这与它们的载流子类型和运动方向有关。

导通特性上，直流电流增益（hFE）在不同型号和工作条件下有所不同，但整体上NPN和PNP型都有各自的变化规律。集电极 - 发射极饱和电压、基极 - 发射极饱和电压和基极 - 发射极电压，NPN型为正值，PNP型为负值，这再次体现了它们在电压极性上的差异。在实际电路设计中，这种电压极性的不同决定了它们的连接方式和电源配置。

小信号特性方面，两者的电流 - 增益 - 带宽积、输出电容和噪声系数基本相同。这表明在处理小信号时，它们具有相似的频率响应和噪声性能。但由于前面提到的电压和电流极性差异，在具体的小信号电路应用中，仍需要根据实际情况选择合适的晶体管类型。

在实际的电路设计中，电子工程师需要根据具体的应用需求来选择NPN或PNP型晶体管。如果需要将输入的高电平转换为低电平输出，通常会优先选择NPN型晶体管；而如果需要将输入的低电平转换为低电平输出，则可能会选择PNP型晶体管。大家在实际设计中，是如何根据这些特性来选择晶体管类型的呢？

四、典型特性曲线

（一）NPN型典型特性曲线

1. BC846
   • 直流电流增益与集电极电流关系：从图1可以看出，随着集电极电流的变化，直流电流增益呈现出一定的变化趋势。在不同的集电极电流下，晶体管的放大能力有所不同。
   • 集电极 - 发射极饱和电压与集电极电流关系：图2展示了两者之间的关系，这对于理解晶体管在饱和状态下的性能非常重要。
   • 还有基极 - 发射极饱和电压、基极 - 发射极电压、集电极饱和区域、基极 - 发射极温度系数、电容、电流 - 增益 - 带宽积等特性曲线，分别从不同角度反映了晶体管的性能。
2. BC847
   • 同样具有类似的特性曲线，如直流电流增益与集电极电流关系（图17）等，这些曲线可以帮助工程师更好地了解该型号晶体管在不同工作条件下的性能表现。
3. BC848
   • 其典型特性曲线也为工程师提供了详细的性能信息，例如直流电流增益与集电极电流关系（图33）等。

（二）PNP型典型特性曲线

1. BC846
   • 包括直流电流增益与集电极电流关系（图9）、集电极 - 发射极饱和电压与集电极电流关系（图10）等特性曲线，与NPN型的曲线有相似之处，但也存在由于极性不同而导致的差异。
2. BC847
   • 具有相应的典型特性曲线，如直流电流增益与集电极电流关系（图25）等，为PNP型晶体管的应用提供了参考。
3. BC848
   • 其特性曲线（如直流电流增益与集电极电流关系图41）有助于工程师在设计中准确把握该型号PNP型晶体管的性能。

这些典型特性曲线在电路设计中具有重要的应用价值。通过分析这些曲线，工程师可以预测晶体管在不同工作条件下的性能，从而优化电路设计。例如，在设计放大器电路时，可以根据直流电流增益与集电极电流的关系曲线，选择合适的工作点，以获得最佳的放大效果。在设计开关电路时，可以参考集电极 - 发射极饱和电压与集电极电流的关系曲线，确保晶体管能够在饱和和截止状态之间快速切换。大家在实际设计中，是否有遇到过因为特性曲线分析不准确而导致电路性能不佳的情况呢？

五、安全工作区与热特性

（一）安全工作区

安全工作区曲线（图50 - 52）表示了晶体管在可靠工作时必须遵守的 $I{C}-V{CE}$ 限制。在设计具体电路时，集电极负载线必须落在适用曲线所指示的限制范围内。这是为了确保晶体管在正常工作时不会因为电流或电压过大而损坏，保证电路的稳定性和可靠性。例如，在设计功率放大电路时，需要根据安全工作区曲线来选择合适的晶体管和负载电阻，以避免晶体管进入危险的工作区域。

（二）热特性

热特性方面，文档给出了总器件耗散功率、热阻、结温和存储温度等参数。总器件耗散功率在不同条件下有不同的值，如在FR - 5 板上为380mW，在 $T{A}=25℃$ 时为250mW，超过25°C 后需要进行降额处理，降额系数为3.0mW/°C。热阻（$R{θJA}$）为328°C/W，结温和存储温度范围为 - 55°C 至 + 150°C。这些热特性参数对于设计散热系统非常重要，在设计高功率电路时，需要根据这些参数来选择合适的散热片或其他散热措施，以保证晶体管的温度在安全范围内。大家在设计散热系统时，是如何根据这些热特性参数来选择散热方式的呢？

六、封装与订购信息

（一）封装信息

该系列晶体管采用SOT - 363/SC - 88封装，这种封装适用于低功率表面贴装应用。文档还给出了封装的尺寸信息（图），包括各个引脚的定义和尺寸公差等。在进行 PCB 设计时，需要根据这些封装尺寸信息来合理布局晶体管的位置和引脚连接，确保电路板的组装和焊接质量。

（二）订购信息

提供了不同型号的订购信息，包括器件型号、封装形式、标记和包装数量等。例如，BC846BPDW1T1G 采用SOT - 363封装，每盘3000 个，以卷带包装。这些订购信息方便工程师在采购时进行选择，确保能够获得符合设计要求的晶体管。

七、总结

onsemi 的 BC846BPDW1、BC847BPDW1、BC848CPDW1 系列双通用晶体管具有多种特性和参数，适用于通用放大器等应用。电子工程师在设计电路时，需要充分考虑这些特性和参数，包括电气特性、典型特性曲线、安全工作区、热特性以及封装和订购信息等。通过合理选择和使用这些晶体管，可以设计出性能稳定、可靠的电路。同时，在实际设计过程中，还需要根据具体的应用场景和要求，对这些参数进行进一步的验证和优化。大家在使用这些晶体管进行电路设计时，还有哪些其他的经验和心得呢？欢迎在评论区分享。