深入解析BSS138 N沟道逻辑电平增强型场效应晶体管

在电子工程师的日常工作中，场效应晶体管（FET）是不可或缺的元件，它们广泛应用于各种电路设计中。今天，我们就来深入探讨一款N沟道逻辑电平增强型场效应晶体管——BSS138。

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产品概述

BSS138采用了仙童（Fairchild）公司专有的高单元密度DMOS技术制造。这种技术使得该产品在设计上能够有效降低导通电阻，同时具备坚固、可靠和快速开关的性能。它特别适用于低电压、低电流的应用场景，例如小型伺服电机控制、功率MOSFET栅极驱动器以及其他开关应用。其采用紧凑的行业标准SOT - 23表面贴装封装，方便在电路板上进行安装。

产品特性

电气性能

• 电流与电压参数：该晶体管的连续漏极电流（$ID$）为0.22A，脉冲漏极电流可达0.88A，漏源电压（$V{DSS}$）为50V，栅源电压（$V_{GSS}$）为±20V。
• 导通电阻：在不同的栅源电压下，导通电阻有所不同。当$V{GS}=10V$时，$R{DS(ON)} = 3.5Omega$；当$V{GS}=4.5V$时，$R{DS(ON)} = 6.0Omega$。这种低导通电阻的特性使得它在功率损耗方面表现出色。

热特性

• 热阻：结到环境的热阻（$R{θJA}$）为350°C/W 。需要注意的是，$R{θJA}$是结到壳和壳到环境热阻的总和，其中壳的热参考定义为漏极引脚的焊接安装表面。$R_{θJA}$在一定程度上受电路板设计的影响。

绝对最大额定值

符号	参数	额定值	单位
$V_{DSS}$	漏源电压	50	V
$V_{GSS}$	栅源电压	±20	V
$I_D$	连续漏极电流	0.22	A
	脉冲漏极电流	0.88	A
$P_D$	最大功耗	0.36	W
	25°C以上降额	2.8	mW/°C
$TJ$，$T{STG}$	工作和存储结温范围	-55 to +150	°C
$T_L$	焊接时最大引脚温度（距外壳1/16”，10秒）	300	°C

电气特性

关断特性

• 漏源击穿电压（$BV_{DSS}$）：当$V_{GS}=0V$，$ID = 250mu A$时，$BV{DSS}$为50V 。其击穿电压温度系数（$Delta BV_{DSS}/Delta T_J$）为72mV/°C。
• 零栅压漏极电流（$I_{DSS}$）：在不同的条件下，$I{DSS}$的值有所不同。例如，当$V{DS}=50V$，$V{GS}=0V$时，$I{DSS}$最大为0.5$mu A$；当$TJ = 125°C$时，$I{DSS}$最大为5$mu A$。
• 栅体泄漏电流（$I_{GSS}$）：当$V{GS}=±20V$，$V{DS}=0V$时，$I_{GSS}$最大为±100nA。

导通特性

• 栅极阈值电压（$V_{GS(th)}$）：当$V{DS}=V{GS}$，$ID = 1mA$时，$V{GS(th)}$的典型值为1.3V，范围在0.8 - 1.5V之间。其栅极阈值电压温度系数（$Delta V_{GS(th)}/Delta T_J$）为 - 2mV/°C。
• 静态漏源导通电阻（$R_{DS(on)}$）：在不同的$V_{GS}$和$ID$条件下，$R{DS(on)}$的值不同。例如，当$V_{GS}=10V$，$ID = 0.22A$时，$R{DS(on)}$典型值为0.7$Omega$，最大值为3.5$Omega$。
• 导通状态漏极电流（$I_{D(on)}$）：当$V{GS}=10V$，$V{DS}=5V$时，$I_{D(on)}$为0.2A。
• 正向跨导（$g_{FS}$）：当$V_{DS}=10V$，$ID = 0.22A$时，$g{FS}$典型值为0.5S，最小值为0.12S。

动态特性

• 输入电容（$C_{iss}$）：当$V{DS}=25V$，$f = 1.0MHz$，$V{GS}=0V$时，$C_{iss}$为27pF。
• 输出电容（$C_{oss}$）：为13pF。
• 反向传输电容（$C_{rss}$）：为6pF。
• 栅极电阻（$R_G$）：当$V_{GS}=15mV$，$f = 1.0MHz$时，$R_G$为9$Omega$。

开关特性

• 导通延迟时间（$t_{d(on)}$）：当$V{DD}=30V$，$V{GS}=10V$，$ID = 0.29A$，$R{GEN}=6Omega$时，$t_{d(on)}$典型值为2.5ns，最大值为5ns。
• 导通上升时间（$t_r$）：典型值为9ns，最大值为18ns。
• 关断延迟时间（$t_{d(off)}$）：典型值为20ns，最大值为36ns。
• 关断下降时间（$t_f$）：典型值为7ns，最大值为14ns。
• 总栅极电荷（$Q_g$）：当$V_{DS}=25V$，$ID = 0.22A$，$V{GS}=10V$时，$Q_g$典型值为1.7nC，最大值为2.4nC。
• 栅源电荷（$Q_{gs}$）：为0.1nC。
• 栅漏电荷（$Q_{gd}$）：为0.4nC。

漏源二极管特性和最大额定值

• 最大连续漏源二极管正向电流（$I_S$）：为0.22A。
• 漏源二极管正向电压（$V_{SD}$）：当$V_{GS}=0V$，$IS = 0.44A$时，$V{SD}$典型值为0.8V，最大值为1.4V。

典型特性

文档中还给出了一系列典型特性曲线，包括导通区域特性、导通电阻随漏极电流和栅极电压的变化、导通电阻随温度的变化、导通电阻随栅源电压的变化、传输特性、体二极管正向电压随源极电流和温度的变化、栅极电荷特性、电容特性、最大安全工作区、单脉冲最大功耗以及瞬态热响应曲线等。这些曲线对于工程师在实际应用中评估BSS138的性能非常有帮助。

思考与应用

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合适的场效应晶体管。BSS138的低导通电阻和快速开关特性使其在低电压、低电流的应用中具有很大的优势。但是，在使用过程中，我们也需要注意其热特性和电气特性的变化，例如在高温环境下，导通电阻可能会发生变化，从而影响电路的性能。那么，你在实际设计中有没有遇到过类似的问题呢？你是如何解决的呢？

总之，BSS138是一款性能优良的N沟道逻辑电平增强型场效应晶体管，对于低电压、低电流的开关应用来说是一个不错的选择。希望通过本文的介绍，能让你对BSS138有更深入的了解，在今后的设计中能够更好地应用它。