【導讀】數字開關通常使用MOSFETlaichuangjian，danshiduiyudibaohedianyadekaiguanmoxing，shuangjijiexingjingtiguanyichengweiburonghushidetidaifangan。duiyudidianyahedidianliudeyingyong
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，haijuyouchengbenyoushi。

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雙極結型晶體管可為移動設備提供更長的使用壽命。

 圖：IBPhotography/Shutterstock

在負載開關應用中，晶體管需要精確地放大基極電流，使輸出電壓接近零
，以便僅測量晶體管的飽和電壓。MOSFET通常用於這項用途，因為它們不需要任何底層控製器作為電壓控製組件。另一方麵，雙極結型晶體管(BJT)是需要能夠連續傳輸電流的底層控製器的電流控製組件。

不過，具有更高的電流增益(hFE)和更低的飽和電壓(VCEsat)的de雙shuang極ji結jie型xing晶jing體ti管guan可ke以yi實shi現xian更geng低di的de基ji極ji電dian流liu。它ta們men較jiao高gao的de電dian流liu增zeng益yi降jiang低di了le基ji極ji電dian流liu的de要yao求qiu，由you此ci可ke以yi由you單dan片pian機ji直zhi接jie開kai關guan。例li如ru，如ru果guo晶jing體ti管guan需xu要yao傳chuan導dao1 A電流並且電流增益為100，則基極電流至少需要10 mA，以確保晶體管飽和。如果晶體管可以提供500的電流增益，則2 mA電流就足夠了。

而且，雙極結型晶體管還可通過基極偏置電阻器和基極-發射極電壓(VBE)大大減少損耗。如果晶體管用作低頻開關，則較低的飽和壓降可以減少集電極-發射極的功耗，並在標準化芯片表麵上實現更高的集電極電流(IC)。

因此
，對於全導通狀態，低飽和電壓雙極結型晶體管隻需要0.3至0.9 V的低基極-發射極電壓，非常適合低壓開關應用。控製電壓適用於整個工作溫度範圍。

如果雙極結型晶體管用作飽和開關
，還會影響集電極區域的電導率，從而在飽和時大幅降低集電極-發射極的電阻(RCE(sat))。MOSFET則不具有這種電導率影響，但這確實增加了基極的反向恢複時間，意味著開關周期變得更長。

由於渡越頻率的緣故，雙極結型晶體管隻能用於涉及幾百kHz頻率的應用。使用渡越頻率除以電流增益因數則產生截止頻率。這被定義為電流增益降至–3 dB的閾值(即0.707因數)。因此在應用中與截止頻率保持一定距離是很重要的。

延長移動設備的使用壽命

由於低飽和電壓雙極結型晶體管具有高增益性能，其效率也比常規的BJT和MOSFET更高，因此當與基極電阻器結合使用時
，它們可以替代MOSFET和肖特基二極管。這樣提供了更長的電池充電使用壽命和降低的組件成本優勢，尤其是在移動和/或電池供電應用(例如電動牙刷、剃須刀或手持式攪拌器)中。相比ESD容限超過8,000 V的MOSFET，雙極結型晶體管對靜電放電(ESD)的敏感性要低得多
，並且它們還具有防止電壓尖峰的內部保護功能。

晶體管的增益隨著溫度的升高而進一步增加。同時

，在最大允許基極電流下，基極-發射極電壓相對於正向電壓(VBE(sat))的占比減小了。結果
，對於BJT，飽和時的集電極-發射極電阻(RCE(sat))低於相近MOSFET的導通電阻(RDS(on))。與芯片表麵積相同的MOSFET相比，BJT在較高的電流密度和/或在連續電流下產生的熱量也較少。

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雙極結型晶體管的另一個優點是它們可以在兩個方向上截止，從而無需額外的反並聯MOSFET。BJT晶體管也更便宜，相比MOSFET具有明顯的成本優勢。

高開關性能

BJT可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)優(you)於(yu)最(zui)大(da)允(yun)許(xu)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)很(hen)多(duo)倍(bei)的(de)開(kai)關(guan)性(xing)能(neng)
，因(yin)為(wei)作(zuo)為(wei)開(kai)關(guan)工(gong)作(zuo)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)具(ju)有(you)兩(liang)個(ge)固(gu)定(ding)的(de)工(gong)作(zuo)點(dian)。如(ru)果(guo)足(zu)夠(gou)的(de)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)流(liu)入(ru)第(di)一(yi)個(ge)

，將(jiang)導(dao)致(zhi)集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)流(liu)閉(bi)合(he)開(kai)關(guan)
，這(zhe)個(ge)開(kai)關(guan)兩(liang)端(duan)僅(jin)存(cun)在(zai)殘(can)餘(yu)電(dian)壓(ya)降(jiang)。由(you)於(yu)第(di)二(er)工(gong)作(zuo)點(dian)的(de)基(ji)極(ji)電(dian)流(liu)為(wei)零(ling)
，因(yin)此(ci)具(ju)有(you)全(quan)部(bu)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)用(yong)作(zuo)阻(zu)斷(duan)。兩(liang)個(ge)工(gong)作(zuo)點(dian)之(zhi)間(jian)的(de)過(guo)渡(du)非(fei)常(chang)快(kuai)速(su)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)將(jiang)負(fu)載(zai)線(xian)放(fang)置(zhi)在(zai)適(shi)當(dang)的(de)位(wei)置(zhi)，使(shi)得(de)從(cong)導(dao)通(tong)到(dao)受(shou)阻(zu)晶(jing)體(ti)管(guan)(反之亦然)的過渡足夠快速以穿過功率損耗雙曲線
，且不會發生得太頻繁。固定工作點僅需位於雙曲線的下方。

 由於BJT能夠在線性範圍內進行非常快速的開關運作
，並提供具有高電流密度的高脈衝電流，因此它們適合用作控製MOSFET的驅動器。相比專用IC驅動器解決方案
，這可以減小尺寸並降低成本。

Diodes的45 V NPN小信號雙極結型晶體管BC847BFZ相比同類DFN1006、SOT883和SOT1123組件體積減小40%，並具有更高的性能。

 圖源：Diodes

小組件
、高性能

低飽和電壓雙極結型晶體管通常在SOT封裝中具有12至100 V的最大集電極-發射極電壓(VCEO)和高達幾安培的集電極電流。目前，世界上最小的雙極結型晶體管采用了Diodes的DFN0606-3超小型封裝。45 V NPN小信號雙極結型晶體管BC847BFZ的占位麵積僅為0.36 mm2，高度僅為0.4 mm，相比相近的DFN1006
、SOT883和SOT1123組件體積減小了40%

，並且性能優於外形更大的相近晶體管產品。這是因為無鉛封裝允許實現更高的功率密度，而熱性能為135°C/W。Diodes的產品模型允許低壓應用實現低於1 V的電壓開關操作，可讓移動設備以最小的功率完全開啟。它們具有100 mA的集電極電流和925 mW的功率損耗，特別適合智能手表、健身工具等可穿戴設備

，以及智能手機和平板電腦等其他消費類設備。相對應的PNP晶體管產品是BC857BZ。

結論

對於許多電路應用而言，具有低飽和電壓的BJT不僅可以替代MOSFET，而且還具有許多優勢——例如導通電阻低
、控製電壓低於1 V

、具有出色的溫度穩定性以及對ESD不敏感。由於BJT可以在兩個方向上阻斷電流，因此可以省去第二個MOSFET。低飽和電壓雙極結型晶體管的功率損耗和產生的熱量輸出較低，而且價格也比較低。

（來源：儒卓力
，作者：儒卓力標準產品產品經理Thomas Bolz）

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