Onsemi达林顿互补硅功率晶体管：TIP140 - TIP147系列深度解析

在电子设计领域，功率晶体管是实现高效电路设计的关键元件之一。Onsemi的TIP140 - TIP147系列达林顿互补硅功率晶体管，凭借其出色的性能和广泛的应用场景，成为众多工程师的首选。今天，我们就来深入了解一下这个系列的晶体管。

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产品概述

TIP140、TIP141、TIP142为NPN型晶体管，TIP145、TIP146、TIP147为PNP型晶体管。它们采用SOT−93（TO−218）和TO−247封装，专为通用放大器和低频开关应用而设计。自2012年6月起，该器件仅提供TO−247封装。

产品特性

高直流电流增益

这些晶体管具有高直流电流增益，最小 $h{FE}$ 在 $I{C}=5.0 A$、$V_{CE}=4 V$ 时可达1000。这意味着在相同的输入电流下，能够获得更大的输出电流，从而提高电路的效率。

集电极 - 发射极维持电压

不同型号的晶体管具有不同的集电极 - 发射极维持电压：

• TIP140和TIP145的 $V_{CEO(sus)}$ 最小为60 Vdc。
• TIP141和TIP146的 $V_{CEO(sus)}$ 最小为80 Vdc。
• TIP142和TIP147的 $V_{CEO(sus)}$ 最小为100 Vdc。

内置基极 - 发射极分流电阻

采用单片结构并内置基极 - 发射极分流电阻，有助于提高晶体管的稳定性和可靠性。

无铅设计

这些晶体管为无铅器件，符合环保要求。

最大额定值

	Rating	TIP145	TIP141	TIP142	Unit
$V_{EB}$			5.0		Vdc
	- Peak (Note 1)		10		Adc
$I_{B}$
$P_{D}$	Total Power Dissipation @ $T_{C}=25^{circ} C$		125		W
$T{J}$, $T{stg}$	Operating and Storage Junction Temperature Range		-65 to +150		°C

在设计电路时，必须确保各项参数不超过这些最大额定值，否则可能会损坏器件，影响其可靠性。

电气特性

关断特性

• 集电极 - 发射极维持电压（$V_{CEO(sus)}$）：不同型号的晶体管在 $I{C}=30 mA$、$I{B}=0$ 时具有不同的 $V_{CEO(sus)}$ 值，分别为60 Vdc（TIP140、TIP145）、80 Vdc（TIP141、TIP146）和100 Vdc（TIP142、TIP147）。
• 集电极截止电流（$I_{CEO}$）：在不同的 $V{CE}$ 和 $I{B}=0$ 条件下，不同型号的晶体管 $I_{CEO}$ 最大值为2.0 mA。
• 集电极 - 基极截止电流（$I_{CBO}$）：在不同的 $V{CB}$ 和 $I{E}=0$ 条件下，不同型号的晶体管 $I_{CBO}$ 最大值为1.0 mA。
• 发射极截止电流（$I_{EBO}$）：在 $V{BE}=5.0 V$ 时，$I{EBO}$ 最大值为2.0 mA。

导通特性

• 直流电流增益（$h_{FE}$）：在 $I{C}=5.0 A$、$V{CE}=4.0 V$ 时，$h{FE}$ 最小为1000；在 $I{C}=10 A$、$V{CE}=4.0 V$ 时，$h{FE}$ 最小为500。
• 集电极 - 发射极饱和电压（$V_{CE(sat)}$）：在 $I{C}=5.0 A$、$I{B}=10 mA$ 时，$V{CE(sat)}$ 最大为2.0 Vdc；在 $I{C}=10 A$、$I{B}=40 mA$ 时，$V{CE(sat)}$ 最大为3.0 Vdc。
• 基极 - 发射极饱和电压（$V_{BE(sat)}$）：在 $I{C}=10 A$、$I{B}=40 mA$ 时，$V_{BE(sat)}$ 最大为3.5 Vdc。
• 基极 - 发射极导通电压（$V_{BE(on)}$）：在 $I{C}=10 A$、$V{CE}=4.0 Vdc$ 时，$V_{BE(on)}$ 最大为3.0 Vdc。

开关特性

脉冲测试条件为脉冲宽度 = 300 μs，占空比 ≤ 2.0%。延迟时间（$t{d}$）、上升时间、存储时间（$t{s}$）和下降时间（$t_{f}$）均为2.5 μs。

典型特性

数据手册中还提供了一系列典型特性曲线，如直流电流增益与集电极电流的关系、集电极 - 发射极饱和电压曲线、基极 - 发射极电压曲线等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解晶体管在不同工作条件下的性能，从而进行更优化的电路设计。

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。安全工作区曲线表明了 $I{C}-V{CE}$ 的限制，为了确保可靠运行，晶体管的功耗不得超过曲线所示的值。在高外壳温度下，热限制会使可处理的功率低于二次击穿所施加的限制。

订购信息

该系列晶体管提供SOT−93（TO−218）和TO−247两种封装，均为无铅封装。每个导轨装30个单元。具体的订购和运输信息可在数据手册第8页的封装尺寸部分查看。

机械尺寸

数据手册详细提供了SOT−93（TO−218）和TO−247两种封装的机械尺寸，包括各引脚的尺寸和公差。在进行PCB设计时，工程师需要根据这些尺寸进行合理的布局，以确保晶体管能够正确安装和使用。

Onsemi的TIP140 - TIP147系列达林顿互补硅功率晶体管以其高电流增益、不同的耐压值、良好的开关特性和无铅设计等优点，为电子工程师在通用放大器和低频开关应用中提供了可靠的选择。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择晶体管型号，并严格遵守其最大额定值和工作条件，以确保电路的稳定性和可靠性。你在使用这些晶体管时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。