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安全工作区

安全工作区（英语：Safe operating area, SOA），是指功率半导体器件[注 1]（例如双极性晶体管、场效应管、晶闸管以及绝缘栅双极晶体管）能够按照预期正常工作而不会造成损坏时的电压电流等条件的范围。[1][2]

晶体管的安全工作区示意图

在半导体器件产品的手册或数据表里，安全工作区通常以图像的形式标明，以晶体管为例，安全工作区标示图的横坐标是 VCE（集电极-发射极电压）、纵坐标是 ICE（集电极-发射极电流），而安全工作区的范围即为图中曲线与坐标轴所包围的区域。这一边界曲线中结合了器件的以下各项工作限制：最大电压、最大电流、与最大耗散电功率，而这些限制中也包含了对结的温度、内部热阻、晶粒焊线的载流能力和二次击穿[注 2]这几项因素的考虑。

除了可依照连续工作条件画出安全区域之外，也可以另针对脉波（例如：1mS 或 10mS）的瞬间工作条件作出脉波下的安全工作区域。

安全工作区的种类

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  • 反向偏置安全工作区（RBSOA）是要关闭器件时的安全工作区。反向偏置安全工作区可能和一般的安全工作区不同，以IGBT为例，反向偏置安全工作区的上半部会随着器件集电极对发射极的电压变化率dVce/dt的增大而逐渐变小[3] 。
  • 正向偏置安全工作区（FBSOA）是要开启器件时的安全工作区

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附注

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  1. ^ 功率器件是指用于大功率的器件
  2. ^ 二次击穿是双极晶体管在较高电压工作时因热效应而产生的一种现象。

参考文献

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  1. ^ Tim Williams. The circuit designer's companion 2nd ed.. Butterworth-Heinemann. 2004: pp.129–130. ISBN 0750663707. 
  2. ^ 周玉坤等译. 电路设计技术与技巧. 电子工业出版社. : pp.132–133. 
  3. ^ M. H. Rashid , Power electronics handbook, Academic Press, 2001, ISBN 0-12-581650-2, pp 108-109
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