安森美互补硅塑料功率晶体管TIP31/TIP32系列解析

在电子工程师的日常设计工作中，功率晶体管是不可或缺的基础元件。今天我们来深入了解安森美（onsemi）的TIP31G、TIP31AG、TIP31BG、TIP31CG（NPN）以及TIP32G、TIP32AG、TIP32BG、TIP32CG（PNP）这一系列互补硅塑料功率晶体管，看看它们在通用放大器和开关应用中能发挥怎样的作用。

文件下载：TIP31A-D.PDF

产品概述

这一系列晶体管采用TO - 220封装（CASE 221A STYLE 1），专为通用放大器和开关应用而设计。其显著特点包括高电流增益 - 带宽乘积，并且采用紧凑的TO - 220封装，耐压范围涵盖40 - 60 - 80 - 100V，功率可达40W。同时，这些器件为无铅产品，符合RoHS标准。

产品特性

高电流增益 - 带宽乘积

这一特性使得晶体管在信号放大和处理方面表现出色，能够更高效地处理不同频率的信号，满足多种应用场景下对信号质量的要求。

紧凑封装

TO - 220封装设计不仅节省了电路板空间，还便于安装和散热。对于空间有限的设计，这种紧凑封装无疑是一个很大的优势。

环保合规

无铅且符合RoHS标准，响应了环保要求，也为产品在全球市场的推广提供了便利。

关键参数

最大额定值

符号	额定值描述	值	单位
(V_{CEO})	集电极 - 发射极电压（不同型号）	40、60、80、100	(V_{dc})
(V_{CB})	集电极 - 基极电压（不同型号）	40、60、80、100	(V_{dc})
(V_{EB})	发射极 - 基极电压	5.0	(V_{dc})
(I_{C})	集电极连续电流	3.0	(A_{dc})
(I_{CM})	集电极峰值电流	5.0	(A_{dc})
(I_{B})	基极电流	1.0	(A_{dc})
(P_{D})	总功率耗散（(T_{C}=25^{circ}C)）及以上降额	40、0.32	(W)、(W/^{circ}C)
(P_{D})	总功率耗散（(T_{A}=25^{circ}C)）及以上降额	2.0、0.016	(W)、(W/^{circ}C)
(E)	无钳位电感负载能量	32	(mJ)
(T{J})、(T{stg})	工作和存储结温范围	–65 到 +150	(^{circ}C)

这些参数为工程师在设计电路时提供了明确的边界条件，确保晶体管在安全的工作范围内运行。例如，在设计电源电路时，需要根据集电极电流和功率耗散等参数来选择合适的散热方案，以保证晶体管的稳定性和可靠性。

热特性

符号	特性	最大值	单位
(R_{θJA})	结到环境的热阻	62.5	(^{circ}C/W)
(R_{θJC})	结到外壳的热阻	3.125	(^{circ}C/W)

热阻参数对于散热设计至关重要。较高的热阻意味着晶体管产生的热量更难散发出去，容易导致结温升高，影响性能和寿命。因此，在实际设计中，需要根据热阻参数合理选择散热片等散热装置。

电气特性

截止特性

• (V_{CEO(sus)})：集电极 - 发射极维持电压，不同型号对应不同的电压值（40、60、80、100V），这反映了晶体管在截止状态下能够承受的最大电压。
• (I{CEO})：集电极截止电流，在不同的集电极 - 发射极电压下有不同的规定值，一般不超过0.3 (m{A_{dc}})，体现了晶体管在截止状态下的漏电流情况。
• (I{CES})：在不同的集电极 - 发射极电压和发射极 - 基极电压条件下，集电极截止电流不超过200 (μA{dc})。
• (I{BO})：发射极截止电流，在发射极 - 基极电压为5.0 (V{dc})且集电极电流为0时，不超过1.0 (m{A{dc}})。

导通特性

• (h{FE})：直流电流增益，在不同的集电极电流和集电极 - 发射极电压条件下，有不同的取值范围（如(I{C}= 1.0 A{dc})，(V{CE} = 4.0V{dc})时为25 - 50；(I{C}= 3.0 A{dc})，(V{CE} = 4.0V_{dc})时为10 - 50），反映了晶体管对电流的放大能力。
• (V{CE(sat)})：集电极 - 发射极饱和电压，在(I{C}=3.0 A{dc})，(I{B}=375 m{A{dc}})时，不超过1.2 (V_{dc})。
• (V{BE(on)})：基极 - 发射极导通电压，在(I{C}=3.0 A{dc})，(V{CE}=4.0 V{dc})时，不超过1.8 (V{dc})。

动态特性

• (f{T})：电流增益 - 带宽乘积，在(I{C}=500 m{A{dc}})，(V{CE}=10 V{dc})，(f_{test }=1.0 MHz)时，最小值为3.0 (MHz)，体现了晶体管在高频信号处理方面的能力。
• (h{fe})：小信号电流增益，在(I{C}=0.5 A{dc})，(V{CE}=10 V_{dc})，(f = 1.0 kHz)时，最小值为20。

安全工作区域

晶体管的功率处理能力受到平均结温和二次击穿两个因素的限制。安全工作区域曲线（SOA）给出了晶体管在可靠工作时(I{C}-V{CE})的限制范围。设计时必须确保晶体管的工作状态不超过这些曲线所规定的范围，否则可能会导致器件损坏或可靠性下降。例如，在高结温情况下，热限制会使晶体管能够处理的功率低于二次击穿所施加的限制。

订购信息

器件	封装	包装
TIP31AG	TO - 220（无铅）	50 个/导轨
TIP31BG	TO - 220（无铅）	50 个/导轨
TIP31CG	TO - 220（无铅）	50 个/导轨
TIP32G	TO - 220（无铅）	50 个/导轨
TIP32AG	TO - 220（无铅）	50 个/导轨
TIP32BG	TO - 220（无铅）	50 个/导轨
TIP32CG	TO - 220（无铅）	50 个/导轨

需要注意的是，TIP31G已停产，不建议用于新设计。

机械尺寸

文档中详细给出了TO - 220 - 3封装的机械尺寸，包括各个维度的最小值、标称值和最大值。这些尺寸信息对于电路板布局和机械设计非常重要，确保晶体管能够正确安装和与其他元件配合。

在实际设计中，电子工程师需要综合考虑上述各项参数和特性，根据具体的应用需求来选择合适的晶体管型号，并进行合理的电路设计和散热设计。大家在使用这些晶体管时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。