中心議題：

• 新型雙極性晶體管具備低VCEsat
• 雙極性晶體管在溫度穩定性、ESD強度和反向阻斷方麵具備優勢 

近年來
，中功率雙極晶體管在飽和電阻和功率範圍上的重大突破，極大地拓寬了此類器件的應用領域。恩智浦最新推出的SMD封裝中功率晶體管(BISS 4)再次顯現出雙極晶體管的技術優勢，在為開關應用帶來了開關損耗更小
，效率更高的同時，也贏得了更多的市場空間。

簡介

近年來雙極晶體管複蘇勢頭強勁。一直由MOSFETqijiankongzhidedagonglvkaiguanlingyuyechuxianlebianhua，zaixiaofeidianzihetongxinbianxieshishebeizhong，yuelaiyueduodechongdiandianluhefuzaikaiguankaishicaiyongshuangjijingtiguan。qizhongdezhuyaoyuanyinshi：通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)半(ban)導(dao)體(ti)芯(xin)片(pian)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)均(jun)衡(heng)分(fen)配(pei)，雙(shuang)極(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)在(zai)降(jiang)低(di)飽(bao)和(he)電(dian)阻(zu)方(fang)麵(mian)取(qu)得(de)了(le)巨(ju)大(da)成(cheng)功(gong)，新(xin)器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)為(wei)穩(wen)定(ding)的(de)大(da)電(dian)流(liu)增(zeng)益(yi)。雙(shuang)極(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)電(dian)流(liu)驅(qu)動(dong)的(de)先(xian)天(tian)不(bu)足(zu)被(bei)顯(xian)著(zhu)彌(mi)補(bu)，而(er)在(zai)溫(wen)度(du)穩(wen)定(ding)性(xing)
、ESD強度和反向阻斷方麵的優勢再次得到肯定。

通過推出BISS（突破性小信號）晶體管係列，恩智浦半導體取得了市場領導地位。第四代BISS晶體管（BISS 4

，表１）的全新架構是SMD中功率雙極晶體管技術發展的裏程碑
，有力拓寬了雙極晶體管的應用領域。

相關型號縱覽：應用於負載開關的超低VCEsat
、優化產品

Single transistors
Type	Package	Polarity	VCEO (V)	IC (A)	ICM (A)	RCEsat typ (mΩ) @ IC; IC/IB = 10
PBSS4021NT	SOT23	NPN	20	4.3	8	36
PBSS4021NX	SOT89  (SC-62)			7	15	19
PBSS4021NZ	SOT223 (SC-73)			8	20	14
PBSS4021PT	SOT23	PNP		3.5	8	55
PBSS4021PX	SOT89 (SC-62)			6.2	15	23
PBSS4021PZ	SOT223 (SC-73)			6.6	20	22
PBSS4041NT	SOT23	NPN	60	3.8	8	46
PBSS4041NX	SOT89 (SC-62)			6.2	15	25
PBSS4041NZ	SOT223 (SC-73)			7	15	17.5
PBSS4041PT	SOT23	PNP		2.7	8	80
PBSS4041PX	SOT89 (SC-62)			5	15	40
PBSS4041PZ	SOT223 (SC-73)			5.7	15	29
Double transistors(負載開關應用優化)
Type	Package	Polarity	VCEO (V)	IC (A)	ICM (A)	RCEsat typ (mΩ) @ IC; IC/IB = 10
PBSS4021SN	SOT96 (SO8)	NPN/NPN	20	7.5	15	25
PBSS4021SPN		NPN/PNP		7.5/6.3	15	25/36
PBSS4021SP		PNP/PNP		6.3	15	36
PBSS4041SN		NPN/NPN	60	6.7	15	32
PBSS4041SPN		NPN/PNP		6.7/5.9	15/10	32/47
PBSS4041SP		PNP/PNP		5.9	10	47

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相關型號縱覽：應用於高速切換的低VCEsat、優化產品

Single transistors
Type	Package	Polarity	VCEO (V)	IC (A)	ICM (A)	RCEsat typ (mΩ) @ IC; IC/IB = 10
PBSS4032NT	SOT23	NPN	30	2.6	5	76
PBSS4032ND	SOT457 (SC-74)			3.5	6	50
PBSS4032NX	SOT89 (SC-62)			4.7	10	45
PBSS4032NZ	SOT223 (SC-73)			4.9	10	45
PBSS4032PT	SOT23	PNP		2.4	5	110
PBSS4032PD	SOT457 (SC-74)			2.7	5	88
PBSS4032PX	SOT89 (SC-62)			4.2	10	58
PBSS4032PZ	SOT223 (SC-73)			4.4	10	58
Double transistors
Type	Package	Polarity	VCEO (V)	IC (A)	ICM (A)	RCEsat typ (mΩ) @ IC; IC/IB = 10
PBSS4032SN	SOT96 (SO8)	NPN/NPN	30	5.7	10	45
PBSS4032SP		PNP/PNP		4.8	10	65
PBSS4032SPN		NPN/PNP		5.7/4.8	10	45/65

兩種產品類型——係列產品的架構和技術規格

由於雙極晶體管電阻受多重因素影響
，開發新型中功率雙極晶體管需要認真評估完整的晶體管架構（選材
、芯片設計、芯片金屬化、芯片/封裝連接和封裝架構）。第四代BISS雙極晶體管係列共分兩類。

第一類是超低VCEsat雙極晶體管——旨在最大程度降低飽和電阻RCEsat。這也是此類產品架構設計時遵循的唯一理念（芯片設計、半導體襯底電阻
、芯片金屬化、芯片/封裝連接）
，其目的就是在SMD封裝結構中獲得14 mΩ的低飽和電阻。

第二類是高速開關類雙極晶體管，除降低飽和電阻RCEsat外，此類器件還需要在快速開關和存儲時間ts（大約140 ns）方麵進行改進，以滿足高頻應用需求。此類器件需要在規定的電阻和開關時間之間獲取平衡，滿足相關設計特性的要求。

這兩類晶體管都非常重視產品封裝，標準SMD封裝形式包括：SOT23、SOT457/SC-74、SOT223、SOT89和SOT96/SO-8。這一理念不僅能夠滿足客戶多樣化的標準應用需求
，同時也為量產提供了保證。

恩智浦此次針對通信和汽車電子領域推出了20 - 60 V產品，今後還有望開發出20 - 100 V的雙極晶體管。

產品設計

這兩類晶體管產品（符合汽車應用的AECQ-101標準）采cai用yong不bu同tong的de架jia構gou和he設she計ji方fang法fa以yi滿man足zu不bu同tong的de設she計ji考kao量liang和he技ji術shu規gui範fan要yao求qiu。我wo們men需xu要yao了le解jie的de是shi產chan品pin中zhong哪na些xie元yuan件jian會hui對dui電dian阻zu和he飽bao和he電dian壓ya造zao成cheng影ying響xiang
，影ying響xiang的de程cheng度du有you多duo大da，以yi及ji哪na些xie措cuo施shi會hui影ying響xiang開kai關guan時shi間jian特te性xing。
影(ying)響(xiang)飽(bao)和(he)電(dian)壓(ya)的(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su)是(shi)電(dian)阻(zu)電(dian)壓(ya)降(jiang)以(yi)及(ji)複(fu)合(he)和(he)注(zhu)入(ru)元(yuan)件(jian)。由(you)於(yu)複(fu)合(he)和(he)注(zhu)入(ru)電(dian)壓(ya)總(zong)和(he)相(xiang)對(dui)輕(qing)微(wei)，因(yin)此(ci)重(zhong)點(dian)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)電(dian)阻(zu)元(yuan)件(jian)
，主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)半(ban)導(dao)體(ti)襯(chen)底(di)電(dian)阻(zu)

、芯片設計以及封裝和互連技術的電阻。
 
降低飽和電壓：低電阻半導體襯底、芯片金屬化結構和芯片設計

通過選擇不同的低電阻襯底
，比如：圖1所示的摻磷/摻chan砷shen襯chen底di，可ke以yi有you效xiao降jiang低di半ban導dao體ti中zhong的de電dian壓ya降jiang比bi例li。另ling一yi個ge重zhong要yao的de影ying響xiang因yin素su是shi電dian流liu分fen配pei
，應ying在zai整zheng個ge芯xin片pian範fan圍wei內nei盡jin可ke能neng保bao持chi均jun衡heng
，將jiang芯xin片pian前qian端duan金jin屬shu化hua擴kuo展zhan電dian阻zu降jiang至zhi最zui低di。對dui於yuBISS晶體管，芯片中的均衡電流分配通過一種稱為網格技術的手段來實現——將晶體管分成不同的格柵結構。第四代BISS晶體管采用受專利保護的雙層金屬化布局，能夠最大程度提升發射極線路金屬厚度
，降低飽和電阻（參見圖2）。

圖1

圖2
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縮短開關時間：集成鉗位元件，降低擴散電容

要在降低飽和電壓的基礎上縮短開關時間
，關鍵是最大程度降低開關操作中晶體管的擴展電容。這主要通過集成寄生的鉗位結構（圖3）來實現，該設計可以避免過驅動處於飽和狀態的晶體管，能夠有效降低晶體管的存儲時間ts。

圖3

典型應用

低VCEsat晶體管兼具雙極晶體管的優勢和低RCEsat值，主要滿足常規開關應用（與典型的RDSon MOSFET器件有所不同），包括驅動電壓較小的電池驅動設備用負載開關（圖4）。由於實際應用中反向電流阻斷和高能效具有決定性意義，因此雙極晶體管比MOSFET更有優勢。低VCEsat晶體管常常作為充電晶體管使用，比如：手機的電源管理單元。

圖4

另外，筆記本電腦中使用低VCEsat晶體管
，可以降低風扇或接口電源負載開關的損失，延長電池使用時間。

除了具有低VCEsat特點外
，針對開關時間優化的雙極晶體管完全滿足高頻開關應用(50 - 200 kHz)要求，典型應用包括PWM和開關式電源。其中，使用冷陰極熒光燈(CCFL)的背光顯示器就屬於開關式電源應用。不同的電源規格需要有相應的功率等級與之匹配，恩智浦各種類型的SMD封裝器件為用戶提供了最好的選擇。

市場前景

低VCEsatjingtiguandewenshiweishuangjijingtiguankaituoleyingyonggengjiaguangfandeshichangkongjian，tebieshiweibianxieshishebeidefuzaikaiguanyingyongdailailegaoxiaojiejuefangan。weimanzugaixingyezhonggaoduanshebeixuqiu，weilaiyouwangtuichuwuyinxianfengzhuangchanpin，jinyibujiangdiqijiangaodu
，suoxiaobanzaikongjianzhanyong。diVCEsat雙極晶體管的未來發展非常值得期待。