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貼片二極管、貼片三極管如何對最大額定值減額設計使用?

工程師在對電路進行可靠性設計時,如何對最大額定值減額,是可靠性設計中的重要問題。系統設計階段需要考慮的減額項目因器件種類而異。其中包括電壓、電流、功率、負載等電應力的減額,溫度、濕度等環境條件,或振動和沖擊等機械應力的減額等。關于可靠性設計時應注意的減額標準例子見表1。

關于最大額定值,半導體器件的最大額定值通常規定為“絕對最大額定值”,必須嚴格注意絕對不能超過各類型最大額定值表中所表示的數值。例如,從 JIS C 7030的定義中摘錄的內容如下所示。

所謂的絕對最大額定值,是指適用于任何一種三極管的工作條件和環境條件的臨界值,是根據已公布的有關該三極管的標準來決定的。在任何條件下都不能超過該臨界值。這些數值都是由三極管生產商長電科技決定的,長電科技保證:只要在小于等于這些臨界值的條件下使用,就能夠充分發揮產品作用。(依據 JIS C 7030)

如果不小心超過了最大額定值就會直接導致該產品的惡化或損壞,即使稍后再工作也會嚴重縮短其壽命。所以在設計使用半導體器件的電子電路時,必須注意在使用中無論外部條件如何變化都不能超過該器件指定的最大額定值。此外,這些最大額定值的各個項目之間大多密切相關,因此必須特別注意不要使各個項目同時達到最大額定值。例如,當對使用的三極管外加電流、電壓時,雖然都不超過最大額定值,但功耗卻是兩者的乘積,這個數值必須保持在該三極管的集電極損耗容限范圍內。此外,不僅要注意直流最大額定值,還必須注意脈沖用途情況下的安全工作區(SOA)、負載軌跡、峰值電壓和電流。

表 1 減額設計標準例子注 1

減額要素注 2 三極管 二極管
溫度 結溫 小于等于 110℃(Tj≤60℃) 同左
器件環境溫度 Ta=0~45℃ 同左
其他 功耗、環境溫度、散熱條件 Tj=PD× RθJA +Ta
濕度 相對濕度 RH=40~60% 同左
其他 一般在因溫度急劇變化等而產生結露的情況下,要對印刷電路板采取涂層處理。
電壓 耐壓 最大額定值×0.8或 0.8以下 同左
過電壓 采取防過壓措施(包括靜電擊穿)。
電流 平均電流 IC×0.5或 0.5以下 同左
峰值電流 iC(peak)×0.8或 0.8以下 iF(peak)×0.8或0.8以下
功率 平均功率 最大額定值×0.5或 0.5以下(特別是功率系列三極管)
脈沖注 3 SOA 不超過產品目錄的最大額定值
電涌 ≤iC(peak) ≤iF(peak)

[注意事項]

1.不包括特殊的使用條件。
2.要盡可能同時滿足上述減額要素。
3.通常,在過渡狀態下,電涌等峰值電壓、電流、功率和結溫不能超過最大額定值,為提高可靠性,減額可設定為上述的平均值。
在設備的設計階段,需在確保可靠性的基礎上考慮上述減額標準。當難以將值設定在這些標準所規定的范圍內時,需要考慮其他方法,如選擇最大額定值更高的器件等。

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