三极管功耗通常与两个指标密切相关，包括环境温度（TA）和外壳温度（TC）。例如，考虑 onsemi TIP41BG NPN 三极管的数据手册中最大额定值，如图 1 中突出显示的那样。假设外壳温度，功耗列为 65 瓦。假设环境温度，功耗降至 2 瓦。理解这两个指标之间的差异对于可靠的设备设计至关重要。
图 1：onsemi TIP41 数据手册，总功耗部分以红色突出显示。
技术小贴士： 总功耗是绝对的设计最大额定值 —— 在任何情况下都不应超过。为了设备长期可靠运行，应远离最大值。此外，避免在多个维度上同时给组件施加压力。试图让 TIP41BG 同时在 80 VDC 的 VCE 和 65 瓦的总功耗下运行，不太可能长期可靠性。
什么是三极管环境温度？
环境温度是电子设备周围外壳内的空气温度。半导体普遍使用 25˚C（77°F）的室温基准。请注意，假设空气静止（不流动），没有风扇或其他强制冷却机制。
更好地看待这种情况的方法是假设在外壳中放置一个温度探头。温度探头测量空气温度，与所考虑的三极管没有物理连接。
技术小贴士： 环境功耗指标假设没有散热器。在这些条件下，特色的 TIP41 三极管的耗散功率不能超过 2 瓦。
什么是三极管外壳温度？
外壳温度直接在三极管上测量。对于特色的 TIP41，我们可以直接在三极管的金属接片上读取温度。
理解这个基准的一种有用方法是假设使用理想（无限）的散热器将三极管外壳保持在 25˚C。在这些理想条件下，特色的 TO-220 三极管能够承受 65 瓦的耗散。
技术小贴士： 在所有情况下，最大功耗指标都与半导体芯片的核心温度相关。通过从 TA 和 TC 反向推导，我们发现相同的最大芯片结温 TJ。因此，TA 和 TC 指标提供了一种方便的方式来可视化考虑结到外壳和结到环境热阻的三极管功能。
高温降额
数据手册规定的最大功耗伴随着降额条款。在此示例中，总环境功耗规定为 2.0 瓦，降额为 0.016 瓦 /˚C，而外壳温度降额为 0.52 瓦 /˚C。我们可以使用这些数字来计算三极管在高温下的最大功耗。
环境温度升高的示例
假设环境温度为 50˚C，这对于封装在小外壳中的电子设备来说是一个现实的住宅温度。
总功耗计算为：
PD = 2 - 0.016 (50 - 25) = 1.6 W
如果我们允许 25% 的安全裕度，最大推荐连续功耗为 1.2 瓦。
外壳温度升高的示例
对于外壳温度升高的计算可以使用类似的示例。使用相同的 50˚C 示例，我们计算最大功耗为：
PD = 65 - 0.52 (50 - 25) = 52 W
有 25% 的安全裕度，三极管的最大功耗约为 40 瓦。和之前一样，我们假设一个优质的散热器能够将最坏情况温度保持在 50˚C。您会发现，当我们考虑热界面材料以及适当散热器的尺寸和成本时，40 瓦的连续额定值可能很难实现。
最后
确定最大功耗需要仔细分析，以确保设备长期使用。我们首先要认识到芯片温度是三极管功耗的限制因素。环境温度和外壳温度只是表达相同信息的方便方式。环境温度不包括散热器，而外壳温度假设理想的散热器。
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