Onsemi达林顿功率晶体管TIP10x系列：通用放大与开关的理想之选

引言

在电子电路设计中，功率晶体管是实现信号放大和开关功能的关键元件。Onsemi推出的TIP10x系列互补硅晶体管，包括TIP100、TIP101、TIP102（NPN）和TIP105、TIP106、TIP107（PNP），专为通用放大器和低速开关应用而设计。本文将深入探讨该系列晶体管的特性、参数以及应用注意事项，为电子工程师在实际设计中提供参考。

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产品概述

TIP10x系列晶体管采用TO - 220AB封装，属于达林顿结构的8安培互补硅功率晶体管，电压范围涵盖60 - 100V，功率可达80W。这种设计使其适用于多种通用放大和低速开关场景，为工程师提供了广泛的应用选择。

产品特性

高直流电流增益

该系列晶体管具有高直流电流增益（$h{FE}$），典型值在$I{C}=4.0A$时可达2500。高电流增益意味着在相同的输入电流下，可以获得更大的输出电流，从而提高电路的放大能力。这对于需要大电流驱动的负载，如电机、继电器等，具有重要意义。

集电极 - 发射极维持电压

不同型号的TIP10x晶体管具有不同的集电极 - 发射极维持电压（$V{CEO(sus)}$）。TIP100和TIP105的$V{CEO(sus)}$最小值为60V，TIP101和TIP106为80V，TIP102和TIP107为100V。这使得工程师可以根据具体的应用需求选择合适的型号，确保电路在不同的电压环境下稳定工作。

低集电极 - 发射极饱和电压

在$I{C}=3.0A$时，$V{CE(sat)}$最大值为2.0Vdc；在$I{C}=8.0A$时，$V{CE(sat)}$最大值为2.5Vdc。低饱和电压意味着在晶体管导通时，功率损耗较小，从而提高了电路的效率。这对于需要长时间工作的电路尤为重要，可以减少发热，提高系统的可靠性。

单片结构与内置基极 - 发射极分流电阻

采用单片结构，内置基极 - 发射极分流电阻，这种设计可以提高晶体管的稳定性和可靠性。同时，该系列器件为无铅产品，符合RoHS标准，满足环保要求。

最大额定值

Symbol	Rating	TIP100, TIP105	TIP101, TIP106	TIP102, TIP107	Unit
$V_{CEO}$	集电极 - 发射极电压	60	80	100	Vdc
$V_{CB}$	集电极 - 基极电压	60	80	100	Vdc
$V_{EB}$	发射极 - 基极电压		5.0		Vdc
$I_{C}$	集电极电流 - 连续 - 峰值		8.0 15		Adc
$I_{B}$	基极电流	1.0			Adc
$P_{D}$	总功率耗散 @ $T_{C}=25^{circ}C$ 高于25°C降额	80 0.64			W W/°C
$E$	无钳位电感负载能量 (Note 1)	30			mJ
$P_{D}$	总功率耗散 @ $T_{A}=25^{circ}C$ 高于25°C降额	2.0 0.016			W W/°C
$T{J}, T{stg}$	工作和存储结温范围		–65 to +150		°C

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。在设计电路时，务必确保各项参数在额定范围内。

热特性

Symbol	Characteristic	Max	Unit
$R_{BJC}$	结到外壳的热阻	1.56	°C/W
$R_{UA}$	结到环境的热阻	62.5	°C/W

热特性对于功率晶体管的性能和可靠性至关重要。较低的热阻意味着可以更有效地将热量散发出去，从而降低结温，提高晶体管的稳定性。在实际应用中，需要根据热特性合理设计散热方案，确保晶体管在安全的温度范围内工作。

电气特性

关断特性

包括集电极 - 发射极维持电压（$V{CEO(sus)}$）、集电极截止电流（$I{CEO}$）、集电极基极截止电流（$I{CBO}$）和发射极截止电流（$I{BO}$）等参数。这些参数反映了晶体管在关断状态下的性能，对于电路的静态功耗和稳定性有重要影响。

导通特性

主要有直流电流增益（$h{FE}$）、集电极 - 发射极饱和电压（$V{CE(sat)}$）和基极 - 发射极导通电压（$V_{BE(on)}$）。这些参数决定了晶体管在导通状态下的放大能力和功耗，是设计放大电路和开关电路的关键依据。

动态特性

如小信号电流增益（$h{fe}$）和输出电容（$C{ob}$）。小信号电流增益反映了晶体管对小信号的放大能力，而输出电容则影响电路的高频性能。在高频应用中，需要关注这些动态特性，以确保电路的性能符合要求。

安全工作区

晶体管的功率处理能力受到平均结温和二次击穿的限制。安全工作区曲线（SOA）给出了$I{C}-V{CE}$的限制范围，为了保证可靠运行，晶体管的工作点必须在曲线范围内。图6所示的安全工作区数据基于$T{J(pk)} = 150^{circ}C$，$T{C}$根据具体条件可变。二次击穿脉冲限制在占空比为10%且$T{J(pk)} < 150^{circ}C$时有效，$T{J(pk)}$可根据图5的数据计算得出。在高外壳温度下，热限制会使可处理的功率低于二次击穿的限制值。

订购信息

Device	Package	Shipping
TIP100	TO - 220	50 Units / Rail
TIP100G	TO - 220 (Pb - Free)	50 Units / Rail
TIP101	TO - 220	50 Units / Rail
TIP101G	TO - 220 (Pb - Free)	50 Units / Rail
TIP102	TO - 220	50 Units / Rail
TIP102G	TO - 220 (Pb - Free)	50 Units / Rail
TIP105	TO - 220	50 Units / Rail
TIP105G	TO - 220 (Pb - Free)	50 Units / Rail
TIP106	TO - 220	50 Units / Rail
TIP106G	TO - 220 (Pb - Free)	50 Units / Rail
TIP107	TO - 220	50 Units / Rail
TIP107G	TO - 220 (Pb - Free)	50 Units / Rail

工程师可以根据实际需求选择合适的器件和封装，并注意无铅产品的标识（G后缀）。

总结

Onsemi的TIP10x系列互补硅晶体管以其高电流增益、合适的电压范围、低饱和电压等特性，为通用放大和低速开关应用提供了可靠的解决方案。在设计电路时，工程师需要根据具体的应用需求，综合考虑晶体管的各项参数和特性，确保电路的性能和可靠性。同时，要注意遵守最大额定值和安全工作区的限制，合理设计散热方案，以充分发挥晶体管的性能。你在实际应用中是否遇到过类似晶体管的选型和设计问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。