Transistor được đề cập ở đây là transistor lưỡng cực hoặc BJT. Dưới đây là hướng dẫn đầy đủ về cách chọn một transistor. Nếu bạn tuân theo những điều này, bạn có thể đảm bảo một thiết kế vững chắc.

Bạn có thể vào đây để tra cứu thông số transistor tương đương Online https://www.rohm.com/calculators/digital-transistor-selection-tool

Hoặc Download sổ tay tra cứu Transistor tương đương : SỔ TAY – Tra Cứu Transistor

12 Mục quan trọng về Cách chọn một Transistor

Linh kiện transistor được sử dụng trong bài viết này là của Diodes Incorporated. Họ đang cung cấp các lựa chọn tuyệt vời cho sản phẩm của bạn. Ghé thăm họ tại https://www.diodes.com/.

1. Dòng Collector

Từ trang dữ liệu transistor, hãy tìm thông số dòng collector (IC). Ví dụ, transistor MJD2873Q-13 của Diodes Incorporated, dòng collector được chỉ định trong bảng dưới đây là Dòng Collector Liên tục. Giới hạn tối đa là 2A. Do đó, trong thiết kế của bạn, không được vượt quá dòng collector thực tế cao hơn mức này. Đặt dòng collector thực tế chỉ bằng 50% định mức tối đa và thiết kế của bạn sẽ ổn. Trên thực tế, bạn có thể đặt cao hơn 50% nhưng hãy cẩn thận và đảm bảo tính toán dòng điện thực tế của bạn đủ chính xác.

Với dòng điện collector hoạt động cao, transistor sẽ có tuổi thọ ngắn hơn mong đợi. Vượt quá dòng collector tối đa sẽ làm hỏng transistor ngay lập tức.

2. Dòng Collector Xung Đỉnh (ICM)

Thông số này rất quan trọng khi transistor được sử dụng trong ứng dụng mà dòng collector không phải là DC thuần túy, ví dụ như trong bộ chuyển đổi chuyển mạch, nguồn điện và bộ nghịch lưu. Dạng sóng dòng điện dưới đây là một ví dụ hoàn hảo. Như bạn có thể thấy, dòng điện không phải là một đường thẳng thuần túy mà có một thành phần tam giác.

Từ trang dữ liệu, hãy tìm Dòng Collector Xung Đỉnh và đảm bảo rằng dòng đỉnh thực tế trong thiết kế của bạn không vượt quá định mức. Hạn chế giá trị ở mức 50% vẫn là một ý tưởng rất tốt. Giới hạn cao hơn sẽ rút ngắn tuổi thọ của transistor.

3. Điện áp Collector-Emitter (VCEO)

Hai thông số quan trọng hàng đầu ở trên về cách chọn một transistor đều là dòng. Một thông số quan trọng không kém là Điện áp Collector-Emitter. Trên thực tế, đây là điện áp mà transistor nhìn thấy khi cực base để hở. Để đo điều này, chỉ cần lấy một vôn kế. Đặt đầu dò dương vào collector và đầu dò âm vào emitter.

Tương tự với định mức dòng điện, đặt giới hạn 50% là một ý tưởng tốt. Tuy nhiên, trong các ứng dụng điện áp cao và công suất lớn, giới hạn 50% khá tốn kém. Tại sao lại như vậy? Ví dụ, trong một mạch nghịch lưu, điện áp thực tế nhìn thấy ở collector là 1000V (đây là giá trị tối đa). Giới hạn 50% có nghĩa là định mức điện áp của transistor phải là 2000V. 2000V không phổ biến và rất đắt nên làm cho thiết kế trở nên không thực tế. Thay vào đó, định mức điện áp phổ biến tiếp theo là 1200V nên hãy sử dụng nó. Điều này vẫn ổn miễn là bạn đã tiến hành kiểm tra độ bền và độ tin cậy.

Đối với ứng dụng điện áp thấp, có rất nhiều tùy chọn transistor mà không làm tăng chi phí, vì vậy đây không phải là vấn đề.

4. Điện áp Emitter-Base (VEBO)

Đây là điện áp trên tiếp giáp emitter-base trong khi collector để hở. Tiếp giáp base-emitter của transistor về cơ bản là một diode. Nói cách khác, điện áp emitter-base là điện áp ngược tối đa có thể đặt trên diode này.

Lưu ý không được vượt quá giá trị này. Nếu không, transistor sẽ bị hỏng ngay lập tức.

5. Điện áp Collector-Base (VCBO)

Đây là điện áp trên tiếp giáp collector-base khi emitter để hở. Tiếp giáp base-collector của transistor là một diode. Vì vậy, điện áp collector-base là điện áp ngược tối đa có thể đặt vào diode này. Hãy lưu ý không vượt quá giá trị này. Nếu không, transistor sẽ bị hỏng ngay lập tức.

6. Điện áp Bão hòa

Một tham số khác cũng quan trọng là điện áp bão hòa. Điện áp bão hòa collector – emitter cần thiết để tính toán công suất tiêu tán thực tế của transistor. Trường hợp lý tưởng là công suất tiêu tán này thấp. Để đạt được điều đó, điện áp bão hòa collector – emitter phải rất thấp.

Điện áp bão hòa base – emitter cũng là một điều quan trọng trong việc chọn transistor. Điều này vẫn liên quan đến công suất tiêu tán thực tế. Giá trị này càng thấp thì công suất tiêu tán do dòng base càng thấp. Điện áp bão hòa base – emitter cũng là một giá trị chỉ thị cần được thỏa mãn bởi phân cực mạch. Nếu không, transistor sẽ không bật đúng cách.

7. Công suất Tiêu tán

Thông số rất quan trọng tiếp theo của transistor là công suất tiêu tán. Nó được cung cấp trong trang dữ liệu như dưới đây.

Tuy nhiên, giá trị được cung cấp trong bảng được lấy ở nhiệt độ danh định thường là 25’C. Điều này có nghĩa là khi nhiệt độ hoạt động không còn là 25’C, các giá trị trong bảng trên không còn hợp lệ. Trong bảng trên, công suất tiêu tán được chỉ định trong Lưu ý 5, 6 và 7.

Tính toán công suất tiêu tán thực tế của mạch và không để nó vượt quá các giá trị được chỉ định trong bảng trên. Giới hạn 50% là một giá trị tốt. Ví dụ, ở Lưu ý 5, định mức công suất tiêu tán là 2,6W, do đó hạn chế công suất tiêu tán thực tế ở mức 1,3W.

8. Điện trở Nhiệt

Khi transistor được sử dụng để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn giá trị điển hình, cần có điện trở nhiệt để lấy định mức công suất tối đa của transistor. Điều này còn được gọi là công suất giảm định mức. Điện trở nhiệt có thể được xác định là từ chỗ tiếp xúc đến môi trường hoặc từ chỗ tiếp xúc đến vỏ. Trong bảng dưới đây, nó là từ chỗ tiếp xúc đến môi trường.

Ví dụ, nhiệt độ hoạt động thực tế là 50’C; công suất tiêu tán của transistor không còn giống như được chỉ định trong bảng trên. Tiếp tục đọc dưới đây để tìm hiểu cách tính toán công suất tiêu tán mới.

9. Nhiệt độ hoạt động

Vận hành transistor ngoài phạm vi hoạt động sẽ dẫn đến hỏng hóc ngay lập tức. Trong bảng dưới đây, cả nhiệt độ hoạt động và lưu trữ đều được cung cấp.

Luôn tuân theo trang dữ liệu. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn luôn có thể vận hành transistor ở +100’C vì nó thấp hơn nhiều so với giới hạn tối đa là +150’C. Bạn cần thực hiện một chút tính toán để kiểm tra xem điều đó có khả thi hay không. Chủ đề tiếp theo sẽ thảo luận điều này, vì vậy hãy tiếp tục đọc.

Cách tính Công suất Tiêu tán Giảm Định mức

Trang dữ liệu thường cung cấp định mức công suất ở 25’C như trong bảng trên. Điều này không còn hữu ích nữa khi transistor hoạt động trên 25’C.

Công suất giảm định mức có thể được tính bằng phương trình dưới đây.

Công suất giảm định mức = (Tjmax – Tambient) / Rthja

Tjmax là nhiệt độ tiếp xúc tối đa được chỉ định trong trang dữ liệu, Tambient là nhiệt độ môi trường thực tế của transistor, trong khi Rthja là điện trở nhiệt từ chỗ tiếp xúc đến môi trường. Vì vậy, sử dụng các giá trị được cung cấp ở trên; Tjmax = +150’C và Rthja = 48’C/W ở lưu ý 5 và nhiệt độ môi trường hoạt động thực tế là 50’C.

Công suất giảm định mức = (Tjmax – Tambient) / Rthja = (150 – 50) / 48 = 2,08 W

Định mức công suất kết quả hoặc công suất giảm định mức là 2,08W. Điều này thấp hơn công suất tiêu tán được cung cấp trong bảng trên là 2,6W ở Lưu ý 5.

Với công suất tiêu tán thực tế, nhiệt độ tiếp xúc tối đa mà transistor có thể hoạt động được tính như sau.

Công suất Tiêu tán Thực tế = (Tjmax – Tambient) / Rthja

Tjmax = Công suất Tiêu tán Thực tế X Rthja + Tambient

Giả sử công suất tiêu tán thực tế là 3W, nhiệt độ tiếp xúc tối đa thực tế ở nhiệt độ môi trường 50’C là

Tjmax = Công suất Tiêu tán Thực tế X Rthja + Tambient = 3W X 48’C/W + 50’C = 194’C

Nhiệt độ tiếp xúc tối đa được chỉ định trong trang dữ liệu chỉ là 150’C, do đó transistor chắc chắn sẽ bị hỏng.

10. Độ khuếch đại và Băng thông

Tất cả các cân nhắc ở trên về cách chọn một transistor đều liên quan đến độ vững chắc và độ tin cậy. Mặt khác, cả độ khuếch đại và băng thông đều cần thiết khi transistor được sử dụng như một bộ khuếch đại. Độ khuếch đại hoặc độ khuếch đại dòng DC, beta hay đôi khi được gọi là HFE là cần thiết để tính toán dòng collector. Từ thuật ngữ độ khuếch đại, nó sẽ khuếch đại một dòng base nhỏ và chuyển đổi thành một dòng collector lớn.

Băng thông cũng quan trọng khi hoạt động như một bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại sẽ không cho âm thanh chất lượng khi băng thông không đủ.

11. Các thông số Động

Khi transistor được sử dụng như một công tắc tốc độ cao như các bộ chuyển đổi chuyển mạch, nguồn điện, bộ nghịch lưu và các loại tương tự, các thông số động như điện dung đầu ra, điện dung đầu vào, thời gian trễ và thời gian tăng và giảm là quan trọng. Hãy tưởng tượng xem transistor chuyển đổi nhanh như thế nào và thời gian tăng và giảm dài, điều này sẽ dẫn đến tổn hao chuyển mạch rất cao. Tổn hao chuyển mạch chỉ là một dạng khác của công suất tiêu tán nhưng do việc chuyển mạch liên tục của transistor.

12. Loại Transistor, NPN hay PNP

Điều cuối cùng cần lưu ý về cách chọn một transistor là loại. Bạn phải biết liệu mình cần loại NPN hay PNP. Hai loại này hoàn toàn khác nhau. NPN tốt nhất để sử dụng cho kích low-side và công tắc trong khi PNP tốt nhất để sử dụng làm kích high-side và công tắc. Phân tích điện là chung cho cả hai loại, tuy nhiên nếu bạn không thường xuyên sử dụng PNP, nó sẽ hơi khó hiểu.