贴片三极管 晶体管参数在实际使用中的意义

贴片三极管 晶体管参数在实际使用中的意义

      晶体管的电参数，在常规情况下可分为参数、直流参数（DC）、交流参数（AC）等。但在实际的使用中，我发现还有许多想测而无法测量到的参数，为使工作方便，我便称其为“功能参数”。分别述之：
所谓参数，是指在晶体管工作时，不管因何种原因，都不允许过的参数。这些参数常规的有三个击穿电压（BV）、大集电极电流（Icm）、大集电极耗散功率（Pcm）、晶体管工作的环境（包括温度、湿度、电磁场、大气压等）、存储条件等。在民用电子产品的应用中，基本关心前三个。 
      1、晶体管的反向击穿电压
定义：在被测PN结两端施加连续可调的反向直流电压，观察其PN结的电流变化情况，当PN结的反向电流出现剧烈增加时，此时施加到此PN结两端的电压值，就是此PN结的反向击穿电压。 
      每个晶体管都有三个反向击穿电压，分别是：基极开路时集电极—发射极反向击穿电压（BVceo）、发射极开路时集电极—基极反向击穿电压（BVcbo）和集电极开路时基极—发射极反向击穿电压。 此电参数对工程设计的指导意义是：决定了晶体管正常工作的电压范围。 


      由此电参数的特性可知，当贴片三极管晶体管在工作中出现击穿状态，将是危险的。因此，在设计中，都给晶体管工作时的电压范围，留有够的余量。实际上，当晶体管长期工作在较高电压时（晶体管实测值的60%以上），其晶体管的可靠性将会出现数量级的下降。有兴趣的可以参考《电子元器件降额准则》。 
      许多公司在对来料进行入库检验时发现，一些品种的反向击穿电压实测值要比规格书上所标的要大出许多。这是怎么回事呢？
      晶体管在生产制造过程中，与一些我们常见的生产不一样。在晶体管的生产过程中，可以分成二大块：芯片制造和封装。在工程分类中，习惯把芯片制造统称为 “前道”，而把封装行业统称为“后道”。在前道生产中，从投料开始选原材料，到芯片出厂，一切控制数据，给出的都是范围。芯片在正常生产时，投料的最小单位是“编号批”，每批为24或25片4英寸到8英寸直径的园片。就以4寸片为例，每片可出合格的晶体管只数少则上千，多则可近10万。在实际生产中，小生产单位是“扩散批”，一个扩散批所投的园片从150片到250片之间。可以想象出，在芯片的前道生产中，每次投料，对以单只来计算的晶体管而言，是一个什么样的数量概念。不说别的，要让一个扩散批所有的材料，具有相同的电特性（这里，也可以说是硅片的电阻率），是不可能的。加上硅片中，不可避免的会有一些固有的缺陷（半导体晶格的层错和位错），使得在相同环境中生产出的同一品种的晶体管，不可能具有相同的电特性。这样只能给出一个大家都能接受的范围，这就是产品规格书。 


      为了提高生产效率，现在许多芯片厂都把芯片的“免测率”作为生产线工序能力的一项重要考核指标。所谓的“免测”，是指产品的参数靠设计、工序控制来达到，加工结束后，通过抽测部分相关点的参数，来判断此片的质量情况。当此片的抽测合格率在96%以上时，就把此片芯片列入“免测片”。要使晶体管芯片达到免测试，就须对其中的一些参数进行“余量放大”。而晶体管的反向击穿电压就是重点之一。为了提高贴片三极管晶体管的反射击穿电压，芯片投料时，就会对材料进行优化，优化的考虑是在差的工艺加工情况下，所生产出的晶体管反向击穿电压也要比规格书高10~20%，而在生产控制时，为了达到生产工艺设计时的指标，又会考虑在最差的情况下，使产品能够达到设计要求，这样，就使已经被放大过一次的指标再次被大10~20%。这样，就使原来只要求反向击穿电压达到20~30V的晶体管，在实测时，部分就能达到60V以上，。这就是为什么有时一些晶体管的反向击穿电压实测值会远大于规格书的原因。尽管一些晶体管的反向击穿电压值远大于规格书，那么，是否就可以以实测值来作为使用的依据呢？回答是否定的。 
      这是因为，所有的晶体管测试程序，都是以规格书上所提供的参数范围，来作为差别晶体管合格与否的标准。对反向击穿电压而言，只要比规格书上所规定的值大，就判为合格。如果你测量到的反向击穿电压要远高于规格书，不要以为供应商以后发给你的货，都是具有与此相同的电压特性，供应商所提供的商品，以规格书为准，也只能是以规格书为准提供商品。规格书上所承诺的，是实际的，而其它，都是虚的。因此，建议在设计选型时，要以规格书为准，并留下够的余量，而不是以实物的测试值为准。

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