功率晶體管包括三極管和二極管,其典型的封裝形式是THM(Through-HoleMount,引腳插入式)插腳型封裝,即使是在SMD(SurfacdMountingDevice,表面貼裝元件)大行其道的今天也是如此,因?yàn)閷?shí)踐證明這種形式的封裝既可靠又利于獨(dú)立散熱片的安裝和固定。晶體管THM封裝以TO(TransistorOutline,晶體管封裝)為主要形式,而SMD形式的,以有引腳的為主要形式,IR(InternationalRectifier,國際整流器)開發(fā)的DirectFET封裝則是其中的特例,屬于無引腳而只有焊接端子的形式,這種形式在小功率SMD器件中的應(yīng)用最為廣泛。
我們常見的電子元器件封裝屬于最終封裝,是可以直接進(jìn)行印制板(PCB)安裝的封裝形式,雖然各半導(dǎo)體芯片制造商都提供沒有最終封裝的預(yù)封裝裸片(不能直接安裝于印制板),但是帶有最終封裝的元器件仍然是最主要、最主流的提供形式。
功率晶體管相對于集成電路,引腳排列相對簡單,只是外部形狀各異。按照管芯封裝材料來分大致有兩大類:塑料封裝和金屬封裝。如今,塑料封裝最為常見,有裸露散熱片的非絕緣封裝和連散熱片也封裝在內(nèi)的全塑封裝(也稱為絕緣封裝),后者無需在散熱器絕緣和晶體管之間加裝額外的絕緣墊片,但是耗散功率會稍微小一些;金屬封裝又稱為金屬管殼封裝或者管帽封裝,有著銀白色的圓形蘑菇狀金屬外殼,因?yàn)榉庋b成本比較高,如今已經(jīng)不太常見了。按照內(nèi)部管芯的數(shù)量,可以分為單管芯、雙管芯、多管芯三大類,多管芯一般耗散功率比較大,主要用于電力電子領(lǐng)域,比較通用的名稱是模塊或者晶體管模塊,本文不再討論。
三極管中,單管芯塑料封裝最常見,引腳都是3個,排列也很有規(guī)律,很少有例外。有印字的一面朝向自己,引腳向下,從左至右,常見類型的功率晶體管引腳排列如下:
BJT(雙極性晶體管):b(基極)、c(集電極)、e(發(fā)射極);IGBT(絕緣柵雙極晶體管):G(柵極)、c(集電極)、e(發(fā)射極);VMOS(垂直溝道場效應(yīng)管):G(柵極)、D(漏極)、S(源極);BCR(雙向晶閘管):A1(陽極1)、A2(陽極2)、G(控制極);SCR(單向晶閘管):K(陰極)、A(陽極)、G(控制極)大功率二極管除了特有的DO(DirectOutline,兩端直接引線)封裝外,也常常采用塑封三極管的封裝形式,三引腳為共陰極或者共陽極以及雙管芯并聯(lián),或者將三引腳改為兩引腳,通常是中間的一腳省去。
對于塑料封裝而言,三引腳的TO-220是基本形式,由此擴(kuò)大,有TO-3P、TO-247、TO-264等,由此縮小,有TO-126、TO-202等,并各自延伸出全絕緣封裝以及更多引腳封裝和SMD形式。其目的也很明確,在保證耗散功率的前提下縮小封裝成本,對于高頻開關(guān)器件,還要減小引線電感和電容,DirectFET封裝就是典型的例子。很多封裝僅從外部形狀來看,很相似,這時候就需要注意其實(shí)際的外形尺寸以及底板是否絕緣等;有些封裝不止一個名稱,因?yàn)榉庋b原本沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),更多是約定俗成,后來一些行業(yè)協(xié)會也參與了名稱的確認(rèn)以便于交流,如常見的以SC開頭的封裝名稱就大多是由JEITA,日本電子和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會統(tǒng)一確認(rèn)的,對常見的TO-220AB,JEITA命名的名稱是SC-46。部分功率三極管的封裝形式見后圖。
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