大功率三极管的散热问题及选型

在功率放大器中，晶体管因 BC 结反向电压可观，本身要消耗一部分直流功率，称为管子的热管耗。若管耗超过它的散热能力，其结温就免不了要升高。结温生高会引起集电极电流增加，进一步使结温增加，形成恶性循环。结温升高到极限值之外，就免不了会烧坏。这称为管子的热击穿。结温的升高程度和集电极功耗 Pc 以及管子本身的散热条件有关。设计中应仔细考虑管子的热阻情况。
当晶体管中的各种电流都为零时，管子的结温Tj等于环境温度 Ta 。晶体管工作时，结温增加，Tj＞ Ta 。只要结温Tj小于管子允许的最大结温Tjm ，那么由于Tj的升高，温差增加，散热功率也会增加，最终会在某一个结温下达到热平衡，这时的集电极功耗等于热散失功率，结温就不会再升高，并且满足如下关系：
Pc=P=(Tj-Ta)/Rt
其中 Rt 表示晶体管的热阻。上边的关系显然仅在Tj＜Tjm 时成立。如果集电极功耗 Pc 很大，管子热阻Rt也很大，使得当结温升高到Tjm 时还不能达到热平衡，那么集电结将会因为过热而被损坏。当 Ta 、Rt确定时，为了不使毛超过Tjm ，集电极功耗不能超过集电极允许最大直流功耗 Pcm ，即是：
Pcm=(Tjm-Ta) /Rt
其中的Tjm 取决于半导体材料，锗管的Tjm大约为 75~100 摄氏度，硅管的大约为 175~200 摄氏度；热阻 Rt 取决于管子的结构、体积大小。
一般小功率管的Rt为 0.2 -1C/mW 。很明显环境温度越高，允许集电极最大功耗越小。晶体管参数中的 Pcm 是指环境温度为 25 度条件下测量得到的。在实际使用时最起码要满足 Pc O.9Pcm 。对于瓦级以上的晶体管还应该设计正确的散热片来降低热阻。

器件频率与极型选择

这里的器件频率主要是指在设计电路时，正确地选择器件的极限工作频率，使得计算值尽量与实际情况相
符合，保证在线性电路中的信号不发生畸变。常规原则是：器件的截止频率 Ft 最好能大于信号的最高频率十倍以上。但并不是截止频率越高 就越好，太高的器件频率不但是成本浪费，还会使电路增加自激振荡的机会。极型选择是指 BJT 是用 PNP 还是 NPN 管。这应该在确定电源形 式时同时考虑。有些三极管的外壳与某个电极相连，对于硅管来说往往是集电极。在需要以某极接地时应考虑这个因素。