CN104103632A - 自保护晶体管 - Google Patents

Abstract

一种自保护晶体管，包括双极型晶体管与场效应晶体管，针对现有晶体管在自身温度偏高时不能自动停止工作而无法避免过载损坏的不足之处，在晶体管的输入端，即双极型晶体管的基极引出端与发射极引出端之间，或者场效应晶体管的栅极引出端与源极引出端之间，连接一只由双金属片构成动片的微型温度开关，且其安装位置靠近晶体管管芯而使其温度能够迅速地随管芯温度的升高而升高，当管芯因过载而温度偏高时，动片对应温度升高所产生的较大形变使上述微型温度开关闭合而将晶体管的输入端短路，使晶体管自动停止工作，实现自保护功能。采用这种自保护晶体管能够有效地实现对晶体管的过载保护，提高电路的可靠性，可广泛应用于各种电子电路中。

Description

自保护晶体管

技术领域

本发明涉及一种晶体管，尤其是一种在自身温度偏高时能够自动停止工作的自保护晶体管

背景技术

晶体管是半导体三极管的通俗称呼，主要包括有双极型晶体管与场效应晶体管。众所周知，晶体管是应用广泛的各种电子电路的核心器件，公认为电子电路的心脏。目前，现有的晶体管产品均不具备在超负荷时自动停止工作的自保护功能，因此常常需要设计专门的异常状态保护电路，这不仅增加了电路的复杂程度与成本，还往往由于其保护作用的局限性而不能使晶体管在所有异常情况下均得到有效保护(参阅专利“电子镇流电路的短路过载保险装置”，专利号200920138005X)。大量事实表明，晶体管在绝大多数的过载情况中均表现为晶体管温升偏高，任其发展则极其可能导致晶体管温升过高而“烧毁”。如果在晶体管温升到足以致使其“烧毁”之前，晶体管能够自动停止工作而实现自保护，则可有效避免电路的永久失效，提高电路的可靠性。

发明内容

为了实现上述的晶体管在温升到足以致使其“烧毁”之前能够自动停止工作的自保护功能，本发明设计了一种微型温度开关，它连接于晶体管的输入端之间，即双极型晶体管的基极引出端与发射极引出端之间，或者场效应晶体管的栅极引出端与源极引出端之间，此微型温度开关由双金属片构成动片，且此动片尽可能地靠近晶体管管芯而能使其温度能够迅速地随管芯温度的升高而升高，当管芯因某种过载而温度升高到预定范围时，动片对应产生的较大形变使该微型温度开关闭合而使晶体管输入端自动短路，晶体管因此停止工作而实现自保护功能。一种具体的设计方案是将双金属片的一端连接在晶体管输入端的一只引脚上，如双极型晶体管的基极引脚或发射极引脚，场效应晶体管的栅极引脚或源极引脚，且连接点靠近引脚的根部而邻近晶体管的管芯；双金属片的另一端则伸向晶体管输入端的另一只引脚并与之靠近而不接触，且双金属片的温升形变方向选择为使双金属片另一端与所靠近的另一只引脚表面的距离随温度升高而对应缩小。当晶体管出现过载情况时，晶体管管芯温度升高，很快传热至各电极及其引脚，使输入端二引脚的温度随之升高，连接在晶体管输入端的一只引脚上的双金属片亦随之温度升高而产生弯曲形变，使双金属片的另一端与晶体管输入端的另一只引脚表面的面对面的距离对应缩短，当这种温升达到预定的温度范围(例如90℃-110℃)时，上述距离缩短至0而使晶体管的输入端短路，晶体管则自动停止工作实现自保护。也就是说由连接在晶体管输入端的一只引脚上的双金属片，与双金属片的另一端所面对的输入端的另一只引脚，构成了连接于晶体管输入端之间的微型温度开关。

显然，双金属片与晶体管输入端的一只引脚的连接点的传热性能要好，使该引脚的温升能够迅速传至双金属片而使其能够迅速产生对应的弯曲形变。为此，所述双金属片与晶体管输入端的一只引脚的连接可采用点焊的方法(如图3)，也可采用锡焊的方法，还可以采用导电胶粘结的方法。后二种方法往往需要将双金属片的一端在引脚上包围一圈后再锡焊或用导电胶粘结(如图4)，以此增加连接的牢固度与传热效果。

上述设计对于各种封装形式的晶体管均适用，例如T0-220、TO-247、TO-3PTO-126、T0-92、TO-263、TO-252、TO-251等等。本发明的自保护晶体管适用于所有使用晶体管的电子电路，能够有效避免电路的过载损坏。

下面结合附图与实施例对本发明进一步加以说明。

附图说明

图1是作为对比用的现有晶体管外形结构示意图的正视图。

图2是本发明的自保护晶体管外形结构示意图的正视图。

图3是本发明中的一种自保护晶体管外形结构示意图的仰视图，图中双金属片与晶体管输入端的一只引脚的连接方式为点焊连接。

图4是本发明中的另一种自保护晶体管外形结构示意图的仰视图，图中双金属片与晶体管输入端的一只引脚的连接方式为锡焊连接或者导电胶粘接。

图中1为晶体管的管体，由半导体管芯、电极、热沉与整体塑封所组成；2为晶体管的引脚；3为双金属片；4为点焊位置；5为锡焊或胶粘位置。

具体实施方式

本发明的实施例1为采用点焊方式将双金属片3与输入端的一只引脚连接的自保护晶体管。图2为其示意图的正视图；图3为其示意图的仰视图。双金属片的宽度为1.1mm-1.2mm、厚度为0.11mm-0.12mm，双金属片的另一端与输入端的另一只引脚表面的距离为0.7mm-0.8mm，双金属片的温升形变方向为温升使所述双金属片的另一端与输入端的另一只引脚表面的距离随温升对应缩短。当双金属片的温度达到90℃-110℃范围内时，此距离缩短为0。

本发明的实施例2为采用锡焊方式将双金属片3与输入端的一只引脚连接的自保护晶体管。图2为其外形结构示意图的正视图；图4为其外形结构示意图的仰视图。如图4所示，在双金属片与输入端的一只引脚连接处，双金属片将引脚包围一圈后再锡焊，以此增加焊接牢固度以及改善从引脚至双金属片的传热效果。其他与实施例1相同。

本发明的实施例3为采用导电胶粘接方式将双金属片3与输入端的一只引脚连接的自保护晶体管，与实施例2的不同仅为采用导电胶粘接代替锡焊连接。

Claims (3)

1.一种自保护晶体管，包括双极型晶体管与场效应晶体管，其特征为在晶体管的输入端，即双极型晶体管的基极引出端与发射极引出端之间，或者场效应晶体管的栅极引出端与源极引出端之间，安装一只由双金属片构成动片的微型温度开关，且此动片靠近晶体管管芯而使其温度能够迅速地随管芯温度的升高而升高，当晶体管工作中因过载而使其管芯温度升高至预定范围时，动片对应产生的较大形变使该微型温度开关闭合而使晶体管输入端自动短路，晶体管因此停止工作而实现自保护。

2.如权利要求1所述的一种自保护晶体管，包括双极型晶体管与场效应晶体管，其特征为其中安装在晶体管输入端的由双金属片构成动片的微型温度开关中的双金属片的一端连接在晶体管输入端的一只引脚上，如双极型晶体管的基极引脚或发射极引脚、场效应晶体管的栅极引脚或源极引脚，且连接点靠近引脚的根部而邻近晶体管的管芯，双金属片的另一端则伸向晶体管输入端的另一只引脚并与之靠近而不接触，且双金属片的温升形变方向选择为使双金属片的另一端与所靠近的另一只引脚表面的距离随温升对应缩小，当温度升高到预定范围时上述距离缩小至零，两者接触而使晶体管输入端的二只引脚短路。

3.如权利要求1所述的一种自保护晶体管，包括双极型晶体管与场效应晶体管，其特征为其中安装在晶体管输入端的由双金属片构成动片的微型温度开关中的双金属片的一端连接在晶体管输入端的一只引脚上，其连接方式为点焊，或锡焊，或用导电胶粘接。