探索MJE18004与MJF18004：开关电源应用的理想选择

在电子工程师的日常工作中，开关电源的设计至关重要。而合适的功率晶体管对于开关电源的性能起着关键作用。今天，我们就来深入了解一下安森美（onsemi）的MJE18004和MJF18004这两款开关模式NPN双极功率晶体管。

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产品概述

MJE18004和MJF18004专为开关电源应用而设计，适用于220V线路操作的开关模式电源和电子镇流器。它们采用了特定应用的先进芯片设计，能够满足这些应用的严格要求。

产品特性

高效节能

这两款晶体管具有低基极驱动要求，从而提高了效率。其高且平坦的直流电流增益（hFE），使得在不同工作条件下都能保持稳定的性能。而且，在基极电路中无需线圈进行关断操作，避免了电流拖尾现象，进一步提升了效率。

快速开关

具备快速开关特性，能够快速响应开关信号，减少开关损耗，提高电源的整体效率。

全面特性表征

在125°C的温度条件下进行了全面的特性表征，确保在高温环境下也能稳定工作。

严格的参数分布

安森美采用六西格玛哲学，提供紧密且可重复的参数分布，保证了产品的一致性和可靠性。

环保设计

这两款器件为无铅产品，符合RoHS标准，体现了环保理念。

封装与订购信息

封装选择

提供两种封装选择：标准TO - 220和隔离式TO - 220。其中，MJF18004的TO - 220 Fullpack（Case 221D）是UL认可的，额定RMS隔离电压可达3500V（文件编号E69369）。

订购信息

MJE18004G采用TO - 220AB（无铅）封装，每轨50个单位；MJF18004G采用TO - 220（Fullpack）（无铅）封装，同样每轨50个单位。详细的订购和运输信息可在数据手册第8页的封装尺寸部分查看。

电气特性

最大额定值

额定参数	符号	值	单位
集电极 - 发射极维持电压	VCEO	450	Vdc
集电极 - 基极击穿电压	VCES	1000	Vdc
发射极 - 基极电压	VEBO	9.0	Vdc
集电极连续电流	IC	5.0	Adc
集电极峰值电流（注1）	CM	10	Adc
基极连续电流	IB	2.0	Adc
基极峰值电流（注1）	IBM	4.0	Adc
RMS隔离电压（注2）	VISOL	MJF18004：4500、3500、1500	V
总器件功耗（$T_{C}=25^{circ}C$）	PD	MJE18004：75；MJF18004：35	W
25°C以上降额		MJE18004：0.6；MJF18004：0.28	W/°C
工作和存储温度	TJ, Tstg	-65 to 150	°C

电气特性（$T_{C}=25^{circ}C$，除非另有说明）

关断特性

• 集电极 - 发射极维持电压（$I{C}=100 mA$，$L = 25 mH$）：$V{CEO(sus)} = 450 Vdc$
• 集电极截止电流（$V{CE} =$额定$V{CEO}$，$I{B} = 0$）：$I{CEO}$在不同条件下有不同值
• 集电极截止电流（$V{CE} =$额定$V{CES}$，$V_{EB} = 0$）：在不同温度下有不同值
• 发射极截止电流（$V{EB} = 9.0 Vdc$，$I{C} = 0$）：$I_{EBO}$

导通特性

• 基极 - 发射极饱和电压（$I{C}=1.0 Adc$，$I{B}=0.1 Adc$；$I{C}=2.0 Adc$，$I{B}=0.4 Adc$）：$V_{BE(sat)}$在不同条件下有不同值
• 集电极 - 发射极饱和电压（$I{C}=1.0 Adc$，$I{B}=0.1 Adc$；$I{C}=2.0 Adc$，$I{B}=0.4 Adc$等不同条件）：$V_{CE(sat)}$在不同条件下有不同值
• 直流电流增益（$I{C}=1.0 Adc$，$V{CE}=2.5 Vdc$等不同条件）：$h_{FE}$在不同条件下有不同值

动态特性

• 电流增益带宽（$I{C}=0.5 Adc$，$V{CE}=10 Vdc$，$f = 1.0 MHz$）：$f_{T} = 13 MHz$
• 输出电容（$V{CB}=10 Vdc$，$I{E}=0$，$f = 1.0 MHz$）：$C_{ob}$在50 - 65 pF之间
• 输入电容（$V{EB}=8.0 V$）：$C{ib}$在800 - 1000 pF之间
• 动态饱和电压：在不同条件下有不同值

开关特性

• 电阻负载：不同电流和电压条件下的导通时间（$t{on}$）和关断时间（$t{off}$）等参数
• 电感负载：不同电流和电压条件下的下降时间（$t{f}$）、存储时间（$t{si}$）和交叉时间（$t_{o}$）等参数

典型特性曲线

数据手册中提供了一系列典型特性曲线，包括直流电流增益、集电极饱和区域、电容特性、开关特性等曲线。这些曲线有助于工程师更好地了解器件在不同工作条件下的性能，从而进行合理的设计。

安全工作区信息

晶体管的功率处理能力受到平均结温和二次击穿的限制。安全工作区曲线表明了晶体管的$I{C}-V{CE}$限制，必须遵守这些限制以确保可靠运行。对于电感负载，在关断时需要同时承受高电压和电流，并且基极 - 发射极结反向偏置，此时有反向偏置安全工作区的规定。

热特性

特性	符号	最大值	单位
结 - 壳热阻（MJE18004；MJF18004）	$R_{BC}$	1.65；3.55	°C/W
结 - 环境热阻	$R_{BA}$	62.5	°C/W
焊接用最大引脚温度（距外壳1/8"处，5秒）	$T_{L}$	260	°C

安装信息

实验室测试表明，使用螺丝和压缩垫圈安装技术时，6 - 8 in. lbs的螺丝扭矩足以提供最大的功率耗散能力。压缩垫圈有助于在长时间和大温度变化时保持封装上的恒定压力。但要注意，使用六角头4 - 40螺丝且无垫圈时，施加超过20 in. lbs的扭矩会导致塑料在安装孔周围开裂，从而失去隔离能力。为确保完全隔离器件的封装完整性，安森美不建议在任何安装条件下超过10 in. lbs的安装扭矩。更多关于安装功率半导体的信息可参考应用笔记AN1040。

总结

MJE18004和MJF18004这两款晶体管凭借其高效、快速开关、全面的特性表征和环保设计等优点，成为开关电源应用的理想选择。电子工程师在设计开关电源时，可以根据具体的应用需求，结合这些晶体管的特性和参数，进行合理的电路设计和器件选型。大家在实际应用中有没有遇到过类似晶体管的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。