如何计算晶体管的功耗？

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考虑一下这个简单的CircuitLab电路（电流源）草图：

我不确定如何计算晶体管的功耗。

我正在学习电子学课程，并且在笔记中有以下公式（不确定是否有帮助）：

P = P_{C E} + P_{B E} + P_{b a s e - r e s i s t o r}

$P = P_{CE} + P_{BE} + P_{base-resistor}$

因此，功耗是集电极和发射极之间的功耗，基极和发射极之间的功耗以及一个神秘因素。注意，在该示例中，晶体管的β被设置为50。 $P_{base-resistor}$

我总体上很困惑，这里关于晶体管的许多问题非常有帮助。

transistors bjt

— 大卫·乔纳德（David Chouinard）
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好吧，transister规范将其表示为Pc = Ic * Vce

— Arjob Mukherjee

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权力并非“跨越”事物。功率是某物两端的电压乘以通过它的电流。由于流入基极的少量电流与功耗无关，因此请计算CE电压和集电极电流。晶体管耗散的功率将是这两者的乘积。

让我们快速做出一些简化的假设。我们将说增益是无限的，BE压降为700 mV。R1-R2分压器将基极设置为1.6 V，这意味着发射极处于900 mV。因此，R4将E和C电流设置为900 µA。Q1中最差的功耗是当R3为0时，集电极为20V。晶体管上跨接19.1 V电压，并通过900 µA电流，其功耗为17 mW。即使将手指放在SOT-23这样的小盒子上，这也不足以引起额外的温暖。

— 奥林·拉斯罗普（Olin Lathrop）
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谢谢你，奥林。非常感谢，现在要清楚得多。

— David Chouinard

该“原理”还可以扩展到用于电力电子设备的大型IGBT驱动器，但是您确实需要阅读组件数据手册，其中需要考虑特定电流下的有效电阻。也适用于二极管，可控硅和电感器。实际上，任何会产生电压降和/或电阻的东西。

— 汤匙

“功率是某物两端的电压乘以流过它的电流”，必须注意这是总功率，但不一定是耗散功率，只有与电压同相的电流分量才有助于增加熵。系统

— lurscher

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功率是能量转换为其他能量的速率。电力是电压和电流的乘积：

P = V I

$P = VI$

通常，我们将电能转化为热量，并且我们关心功率，因为我们不想熔化我们的组件。

要计算电阻器，晶体管，电路或华夫饼中的功率并不重要，功率仍然是电压和电流的乘积。

由于BJT是三端设备，每个设备可能具有不同的电流和电压，出于功率计算的目的，它有助于将晶体管视为两个部分。一些电流通过某个电压进入基极，并离开发射极。其他一些电流进入集电极并通过某个电压离开发射极。晶体管中的总功率是这两个的总和： $V_{BE}$ $V_{CE}$

P = V_{B E} I_{B} + V_{C E} I_{C}

$P = V_{BE}I_B + V_{CE}I_C$

由于使用晶体管的目的通常是放大，因此集电极电流将比基极电流大得多，并且基极电流将很小，小到可以忽略不计。所以，和在晶体管中的功率可以被简化为： $I_B \ll I_C$

P \approx V_{C E} I_{C}

$P \approx V_{CE} I_{C}$

— 菲尔·弗罗斯特
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谢谢，菲尔，有帮助。该假设对简化计算大有帮助。

— David Chouinard

同样，晶体管的β为50。由于该值很小，因此不确定是否会导致其他足够重要的因素变得重要。

— David Chouinard

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@DavidChouinard功率的相对重要性也取决于

与

，但是，如果

大于

50倍，则由于基极电流而导致的功率将难以显着。我添加了未简化的计算，因此您可以看到它的相关性。

V_{B E}

$V_{BE}$

V_{C E}

$V_{CE}$

I_{C}

$I_C$

I_{B}

$I_B$

— Phil Frost

如果仅在电容器或电感器上使用

，则将获得累积功率BUT而不是耗散功率，因为那些组件（以其纯形式）不会增加系统的熵。我不相信这种说法

V \times I

$V \times I$

— lurscher

@lurscher你是对的，理想的电容器不会变热，但这并不意味着P = VI为假。功率是完成工作的速度：没有必要使工作进入加热状态（尽管这是很常见的情况，并且在晶体管的情况下也是一个问题）

— Phil Frost

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P_{s o u r c e} = P_{R 1} + P_{R 2} + P_{R 3} + P_{R 4} + P_{B J T}

$P_{source}=P_{R1}+P_{R2}+P_{R3}+P_{R4}+P_{BJT}$

I_{R 1} = I_{R 2} = \frac{V_{1}}{R_{1} + R_{2}} = 0.16 m A

$I_{R1}=I_{R2}=\frac{V_1}{R_1+R_2}=0.16mA$

现在我们找到R1和R2的电流。该基地的电流被忽略：

V_{R 4} + V_{B E} = V_{R 2} \to I_{R 3} = I_{R 4} = 0.9 m A

$V_{R4}+V_{BE}=V_{R2}\to I_{R3}=I_{R4}=0.9mA$

\sum_{R_{1}}^{R_{4}} R_{i} I_{i}^{2} = 12.11 m W

$\sum_{R_1}^{R_4}R_iI_i^2=12.11mW$

电源提供给电路的功率为：

P_{s o u r c e} = I_{s o u r c e} V_{s o u r c e} = 21.2 m W

$P_{source}=I_{source}V_{source}=21.2mW$

现在，我们使用上面的第一个关系找到晶体管的功耗：

P_{B J T} = 9.09 m W

$P_{BJT}=9.09mW$

— 佐里奇
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R3的值是多少？根据问题陈述，它是可变的。

— 嘶嘶声

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@Respawnedfluff 10k。

— Zorich

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这是一个较粗糙的答案，但易于记忆，并且可以作为一个近似值。在此仅涉及NPN双极结型晶体管的情况。PNP双极结型晶体管的情况与此相似。

I_{E} = I_{C} = I .

$I_E = I_C = I.$

P = V_{C E} I .

$P = V_{CE} I.$

V_{C C}

$V_{CC}$

R_{3}

$R_3$

R_{4}

$R_4$

V_{C E} = V_{C C} - R_{3} I - R_{4} I = V_{C C} - (R_{3} + R_{4}) I,

$V_{CE} = V_{CC} - R_3 I - R_4 I = V_{CC} - (R_3+R_4)I,$

P = (V_{C C} - (R_{3} + R_{4}) I) I .

$P = (V_{CC} - (R_3 + R_4)I) I.$

I = V_{C C} / 2 (R_{3} + R_{4}),

$I = V_{CC}/2(R_3+R_4),$

P^{*} = V_{C C}^{2} / 4 (R_{3} + R_{4}) .

$P^* = V_{CC}^2/4(R_3+R_4).$

R_{3}

$R_3$

R_{4}

$R_4$

${1\over 4}$ $R_3$ $R_4$

$R_3$ $P^*$ $R_3=0$

P^{* *} = V_{C C}^{2} / 4 R_{4} = 100 m W,

$P^{**} = V_{CC}^2/4R_4 = 100mW,$

— MikeTeX
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