TND6093/D 車載用の低V

(1)

TND6093/D

車載のV _CE(sat) BJT

はじめに

V

_CE(sat)バイポーラ・トランジスタ

(BJT)

は、

のパワー・スイッチングとしてプレー

ナ

MOSFET

にわるのな

です。

これらのトランジスタは、サイズのプレーナ

MOSFET

よりも、

ESD "、#、コス

トの%&が'いため、(にシステム・コストが ,されます。-テクニカル・ノートでは、

のでの

V

_CE(sat)

BJT

の3について

4します。

オン・セミコンダクターの

V

_CE(sat)バイポーラ・

ジャンクション・トランジスタ

(BJT)

は、;<=にすぐれたパッケージに?されており、@A

V

_CE(sat)とBCD"をEFしています。

GHにおけるとしては、エア・バッグJKの

スイッチ、LMポンプにおけるNBトレンチ

MOSFET

のプリドライバ、AQ、ドロ

ップ・アウト・レギュレーション、

LED

バックライト・スイッチング、メータ・パネルの

LCD

バックライト

Royer

コンバータなどがあります。

V

CE(sat)

BJT

のXCD

Beta

は、アナログ・アンプのYとしてもロジックによるZ[としても\

です。

テクノロジ

V

_CE(sat)

BJT

デバイスは、

30

^_`aにbさ

れ、-cdさなダイ

(

ダイ・シュリンク

)

で "

をeするために3されていたfをgしています。このfは「パーフォレーテッド・エミッタ」とjばれ、klではmn@Aをoげて mnpqをrくするsで3されています。

パーフォレーテッド・エミッタとは、ダイtuにベースwをxげることにより、エミッタをyして z のパーフォレーションに[!させるm{のことです。これらのパーフォレーションのそれぞれがデバイス|でdトランジスタをXeし、"}に<=よく~ にBをさせることができます。

Figure 1. Photograph 1

Collector is Substrate Base Electrical

Layer Fingers and Perforations

Base Contact Emitter Contact

V

CE(sat)

BJT

の#Yのには、

1 A

のときの@

Aが 50 mV

をoるものもあります。この

はmnpqとして$れば

50 m Wで、よりコス

トのい

MOSFET

の%&Yとして"}にであることを&しています。

V

_CE(sat)

BJT

は、pqのzが

MOSFET

の'

なので、での<=がれるほか、

NBでさせたときのがくなり、

ダイの()あたりのBをやすことができま

す。

V

CE(sat)

BJT

ではmnでAが*されます

(V

(BR)EBOまたは

V

(BR)ECO"で+

)

。そのためZ

ダイオードは,です。

V

CE(sat)

BJT

は、

ESD

にしてきわめて"がいため、uモデルの-.に/なく& します。それに¡べると、

MOSFET

にとって

ESD

は}にリスクの

1

つであり、ゲートの£0、がよく1こります。

TECHNICAL NOTE

www.onsemi.jp

(2)

の設計

パッケージ設計の討項

MOSFET

はAデバイスですが、

V

_CE(sat)

BJT

はBデバイスです。この¤から、3 している¥¦の¥'を2しない3り、

V

CE(sat)

BJT

で45する6の§uな,¨を©

することはできません。ªえば、

V

CE(sat)

BJT

で

B 1 A

を¥¦する%&、«¬ケースCD

(h

FE

)

を

100

とすると、ベースB

(I

_B

)

を«でも

10 mA

Bさない

3り、この V

_CE(sat)

BJT

は@®にはなりません。したがって、

V

_CE(sat)

BJT

をZ[するには、¥¦の¯から

10 mA

を°7できなければならず、できない%&はのを4ける

±,があります。

V

CE(sat)

BJT

のパッケージのについて²

8しなければなりません。ªえば、オン・セミコン

ダクターの

V

_CE(sat)

BJT

である

NSS40200LT1G (SOT−23

パッケージ

)

を

FR4

³のプリント´µ

( 9:(

) 500 mm

²、9:¶

1

オンス

)

にE;するとします。

この9:`にE;した%&の«N

(P

_D

)

は

540 mW

です。

スイッチする·Aは

40 V

です。¸¹

は

25 ° C

です。

NSS40200LT1G

のº»な

V

CE(sat)は、

1.0 A

のときに

80 mV

です。これは¼

80 mW

に

½¾します。

1.0 A

のときの«dCD

(h

_FE

)

は

180

です。したがって、B

(I

_B

)

は

6.0 mA

を¿し`

る±,があります。

1.0 A

のときの

V

_CE(sat)の«N¥3

は

170 mV

です

(

データシートからÀ。

Beta = 100

のときの

)

。これは

170 mW

に½¾しますので、

25 ° C

のときの

SOT−23

パッケージのである

540 mW

をにoります。

デバイスのディレーティング

() 500 mm

²、¶さ

1

オンスの9:は、;pqディレーティング=が

4.3 mW/ ° C

です

(

データシートから

À

)

。

SOT−23

パッケージの«Nディレーティ

ングはÁÂでÃまります。

P_D@ 25^oC*((Board Temp*25^oC) De−rate) (eq. 1)

«Nが

85 ° C

のアプリケーションの%&、パッケージの«N<Ä¼はÁのようになります。

P_D+540*((85*25) 4.3)+282 mW (eq. 2)

これよりい

85 ° C

のにしてディレーティングしたときでも、まだ«Nの5=

170 mW

はディレーティング>Åのをoっています。

PCB

の、パッケージのさ、

のが、,ÃがÆまるÇmのへのÈに NきなÉÊを(たす,?です。

PCB

にE;するデバイスzが¿ないほど、またYサイズがdさいほど、«@#Yがdになります。

SOT−723

パッケージは、¶さ

0.55 mm

とr

A

でË

( )

もdさく

(1.2 × 1.2 mm)

、klのインフォテインメント・システムにとって«BのソリューションとCえます。

パッケージのさとË()にする,¨がÍしく

ESD

は、コネクタÐDまたはコネクタ-uへのÑがsEってきているため、_aよりもF,"

がまりつつあります。

BJT (HB > 8000 V)

はÒG

`、

MOSFET (HB > 300 V)

よりも

ESD "が"}にいため、ÓÐ

け

ESD

QHが

,な%&が'

く、YÔzを,できます。

スイッチングは、I?ÕのスイッチングK

Jに1Öする¼がに¬×KをØぼす

にとってF,です。パルスB"はハイ・パワー

MOSFET

をするのに\です。

V

_CE(sat)

BJT

は、dさなコンデンサを3すればLにスイッチングMをNくでき、スイッチングのÚOが, るため、

EMI

とPÛノイズがÜQになるÝ"があるRとしても>しています。

ターン・オン#$は、

MOSFET( I} 4.0~10.0 V)

と¡べた%&に

V

_CE(sat)

BJT( I} 0.7 V)

のな

Þの

1

つです。バッテリAのoKにßtにà をáる±,のある%&や、ごくâKJだけバッテリ

Aがoするしい「 Stop Start

」モードでは、ターン・オンAのさはAにとって"}に

です。ターン・オンAがいため、 MOSFE T

にI}±,なオシレータやチャージ・ポンプも

,になります。

V

CE(sat)

BJT

の%&'(はÇSに、

MOSFET

と¡

べてãれています。がäしても"はほとんどäしないので、

MOSFET

を3した45に¡べてßした45がTえます。

V

CE(sat)

BJT

の

zはわずかにåであるため、が`æするとの<=がn`します。çm、

MOSFET

はK に

RDS-ON

のがèになるので<=がoします。

V

_CE(sat)

BJT

は)*がいため、Aロジック

からZ[するのに\です。

V

_CE(sat)

BJT

をロジック・ゲートに[Uすると、はパワー・ロジックとなります。

V

_CE(sat)

BJT

はコストがいためシステムtuの

コストがoします。の

MOSFET

と¡べてé が

$0.24

くなります。

NTF2955T1G 60 V 2.6 A SOT−223

の

Web IVé ：

$0.42

NSS60600MZ4T1G 60 V 6.0 A SOT−223

の

Web IVé

：

$0.18

(3)

途

ASICと#$けパス・トランジスタを+

¥¦のd、êにするニーズのまりにÈして、のêXごとにë

ASIC

に

YTしつつあります。¥¦Bが 500 mA

の¥¦

は、ÇSに«@ìのパス・トランジスタもíめてすべてを

ASIC

に

Zみ [んでいます。ただし、

500 mA

〜

5 A

のB¥¦の%&、ÓÐけパス・トラ

ンジスタ

(MOSFET)

を3する45がÇSです。

MOSFET

にわるm{の

1

つがコストの

V

CE(sat)

BJT

を3することです。しい

V

CE(sat)

BJT

ファミリは、

MOSFET

の45に¡べて

5

〜

20

セントßくな

るÝ"があります。

V

CE(sat)

BJT

は、よりいコ

ストで

MOSFET

とじêをE

Tできるだけでな

く、'くの%&、#を,することもÝです。

負,スイッチ・./車ダッシュボードのバック・ライト 56ダッシュボードは､ï々なêのð4に zの

LED

アレイを3する%&がよくあります。

Figure 2

に、

V

_CE(sat)

BJT

を3して

LED

バックライトを¥¦す

るを&します。

Figure 2. Large LED Array using a Logic Gate to Control the Low V_CE(sat) BJT Switch Boost

Circuit

Host Controller

NSI45025JZT1G

NSS60201LT1G

74HC595

QA QB QC QD QE QF QG QH

負,スイッチ・シート・ヒータ

V

CE(sat)

BJT

は、|のオン

/

オフ・スイッチと

して\です。シート・ヒータがそのòªです。

Figure 3

に、デジタル・トランジスタで¥¦する

V

_CE(sat)

BJT

を3してシート・ヒータのオン

/

オフを

áりóえるためのを&します。

Figure 3. Load Switch − Seat Warmer

Seat Heater V_BAT

Seat Heater ON NSS404000CF8T1G

(4)

MOSFETゲートの駆/

R

_DS(on)のハイ・パワー

MOSFET

は、¸Ûzで

スイッチングしないと、<=のäô,¨を

たすことはできません。これをeするには、ゲート・ドライバからõJにzアンペアのBを

°7しなければなりません。

V

_CE(sat)

BJT

は、リニア・モードでのスイッチング"がãれ、B

をgかしたパルスB"を÷えているため、

"}に>しています。

«もよく3されていてコスト<(のい

の 1

つが、バイポーラの"ø]トーテムポール

・ドライバです。このÒeは¼がdさいため、dの^(E;パッケージにコンプリメンタリ・ペアをÇ_にùRして

(NSS40302PDR2G)

3できます。

Figure 4. MOSFET Gate Driving V_CC

V_DRIVE R_LAOD

R_GATE

R_BIAS

NSS40302PDR2G

ウィンドウ・モータのためのHブリッジ・ドライブ

Q1

と

Q4

をターンオンするとモータはå]します。

Q2

と

Q3

をターンオンするとモータはø]します。

Figure 5. H-Bridge Drive for Window Motors Motor

Q1 Q2

Q3 Q4

V_CC

(5)

過電>?護

V

_CE(sat)

BJT

は、シンプルなAQに

\です。ツェナ・ダイオード

D1

でトリップAが

4されます。ツェナ・ダイオード D2

はよりNきな

ピークが

BJT

をIしても、までýしないようにします。ダイオード

D3

は、

Q1

のスイッチング KJを

100 ns

にまでþ善するベーカ・クランプとしてêします。

Figure 6. Over Voltage Protection 13.5 V

R1 2.7 kW

R3 680 W

D3

BAT54XV2T1G D2

MMSZ20T1G Q1

NSS40200LT1G

Q2

MMBT2907LT1G D1

MMSZ18T1G R2

6.8 kW Load

まとめ

V

_CE(sat)バイポーラ・トランジスタ

(BJT)

は、

のパワー・スイッチングとしてプレー

ナ

MOSFET

にわるのな

です。

これらのトランジスタは、

ESD "、#

で、

BOM

コストが抑えられる%&も'いため、(

にシステム・コストが,されます。

Table 1.

Application Feature Benefit

Load Switch •Low V_CE(sat)

•h_FE> 200

•Low R_CE/mm2

•Small Size − 5.4 mm2

•Low Profile – 1.0 mm

•PNP Transistor

•High Efficiency

•High Gain

•Low Cost vs. MOSFET

•Less Board Space

•More Compact Design

•High Side Control MosFET Gate Drive •High Pulse Current

•High Frequency

•h_FE> 200

•Low R_CE/mm2

•PNP/NPN Transistor

•Fast Switching Time

•High Current gain

•Less Board Space

•High/Low Switch Low Drop Out (LDO) Regulator •Low V_CE(sat)

•High Power Dissipation/mm2

•h_FE> 200

•Low R_CE/mm2

•PNP/NPN Transistor

•High Efficiency

•High Current Control

•High Gain

•Less Board Space

•High or Low Side Control Servo Motor Drive •PNP/NPN Transistor

•Low V_CE(sat)

•High Frequency

•h_FE> 200

•Low R_CE/mm2

•High/Low Bridge

•High Efficiency

•Low Switching Losses

•High Current Gain – Lower Control Current

•Less Board Space

•Design Flexibility Over Voltage Protection •PNP/NPN Transistor

•Low V_CE(sat)

•High Power Dissipation/mm2

•High Frequency

•h_FE> 200

•Low R_CE/mm2

•High/Low Bridge

•High Efficiency

•High Current Control

•Low Switching Losses

•High Current Gain – Lower Control Current

•Less Board Space

•Design Flexibility

(6)

Table 2. PNP PORTFOLIO OF LOW V_CE(sat)BJT

Part Number

V_CE (V)

I_C DC (A)

I_C Peak

(A) Package

Typical V_CE(sat) 1 A

Beta 10

Typical h_FE @ 5 V,

100 mA Status

NSS12100UW3 12 1 2 WDFN3 400 mV 300 Released

NSS12100M3 12 1 2 SOT−723 280 mV 250 Released

NSS12100XV6 12 1 2 SOT−563 280 mV 250 Released

NSS12200W 12 2 3 SC−88 150 mV 250 Released

NSS12200L 12 2 4 SOT−23 65 mV 250 Released

NSS20300MR6 20 3 5 TSOP−6 80 mV 250 Released

NSS30070MR6 30 0.7 2 SC−74 205 mV 310 Released

NSS35200CF8 35 2 7 ChipFET 79 mV 253 Released

NSS40300MZ4 40 3 5 SOT−223 50 mV 250 Released

NSS1C200L 100 2 4 SOT−23 100 mV 300 Released

NSS1C200MZ4 100 2 3 SOT−223 125 mV 250 Released

NSS1C300E 100 3 6 DPAK 150 mV 180 Released

Table 3. NPN PORTFOLIO OF LOW V_CE(sat)BJT

Part Number

V_CE (V)

I_C DC (A)

I_C Peak

(A) Package

Beta 10

100 mA Status

NSS20101J 20 1 2 SC−89 220 mV 500 Released

NSS30071MR6 30 0.7 2 SC−74 205 mV 317 Released

(7)

Table 3. NPN PORTFOLIO OF LOW V_CE(sat)BJT (continued)

Part Number Status

100 mA Typical

V_CE(sat) 1 A Beta 10 Package

I_C Peak (A) I_C DC

(A) V_CE

(V)

NSS1C201L 100 2 4 SOT−23 100 mV 250 Released

NSS1C201MZ4 100 2 3 SOT−223 100 mV 250 Released

NSS1C301E 100 2 6 DPAK 45 mV 200 Released

Table 4. DUAL PNP/NPN/COMPLEMENTARY PORTFOLIO OF LOW V_CE(sat)BJT

Part Number Polarity

V_CE (V)

I_C DC (A)

I_C Peak

(A) Package

Beta 10

Typical

h_FE @ 2 V, 1 A Status

NSS40301MD NPN 40 3 6 SOIC−8 44 mV 340 Released

NSS40300MD PNP 40 3 6 SOIC−8 75 mV 300 Released

NSS40300DD PNP 40 3 6 SOIC−8 75 mV 300 Released

NSS40302PD NPN/PNP 40 3 6 SOIC−8 44/75 mV 340/300 Released

ON SemiconductorびON SemiconductorのロゴはON SemiconductorというをうSemiconductor Components Industries, LLC しくはそののび/またはのにおけるです。ON Semiconductorは、、、トレードシークレット()とのに!する"を# します。ON Semiconductorの$%/ の&'!(リストについては、*+のリンクからご-いただけます。www.onsemi.com/site/pdf/Patent−Marking.pdf. ON Semiconductorは./なしで、0123の$%の45を 6うことがあります。ON Semiconductorは、いかなる7の8での$%の&9:について#;しておらず、また、お<=の$%において>?の@'や'からAじたBC、

に、DE、FE、GHなIJなどKLのIJに!して、いかなるBCもMうことはできません。お<=は、ON SemiconductorによってNOされたサポートやアプリケーションSTのUVにかかわらず、すべてのWX、YZ、[\:の]^あるいは_の`aをbむ、ON Semiconductor$%を'したお<=の$%とアプリケーションについてK LのBCをMうものとします。ON Semiconductorデータシートやd=1にeされるfg:のある「_」パラメータは、アプリケーションによってはkなることもあり、lm の:gもnFのopにより4qするfg:があります。「_」パラメータをbむすべてのrパラメータは、ご'になるアプリケーションに@じて、お<=のstuvw においてxyz;されるようお{い|します。ON Semiconductorは、そのやそのの"の+、いかなるライセンスも}しません。ON Semiconductor$%は、A~

や、いかなるFDA (%%)クラス3の、FDAがしないにおいてKもしくはのものとyされる、あるいは、へのを!(

としたにおける]%などへの'をしたはされておらず、また、これらを'!(としておりません。お<=が、このようなされたものではない、fされていないアプリケーション'にON Semiconductor$%をまたは'した9、たとえ、ON Semiconductorがその%のまたは$にしてp があったと¡¢されたとしても、そのようなせぬ'、また£fの'に¤した¥¦§から、DE、¨はFEにAじるすべてのクレーム、ª'、IJ、oª、および«¬®などを、

お<=のBCにおいて¯°をお{いいたします。また、ON Semiconductorとその±²、³²、、¤ 、´µ¶に!して、いかなるIJも·えないものとします。

ON Semiconductorは¸' ¹§/º»¼½¸'¡です。この¾®は&'されるあらゆるWの!(となっており、いかなる¿WによってもÀÁすることはできません。

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TND6093/D 車載用の低V

TND6093/D

車載のV CE(sat) BJT

V

(BJT)

のパワー・スイッチングとしてプレー

MOSFET

です。

MOSFET

ESD "、#、コス

V

BJT

V

(BJT)

V

スイッチ、LMポンプにおけるNBトレンチ

MOSFET

LED

LCD

Royer

V

BJT

Beta

V

BJT

30

(

)

V

BJT

1 A

Aが 50 mV

50 m W で、よりコス

MOSFET

V

BJT

MOSFET

V

BJT

(V

V

)

V

BJT

ESD

MOSFET

ESD

1

TECHNICAL NOTE

MOSFET

V

BJT

V

BJT

V

BJT

B 1 A

(h

)

100

(I

)

10 mA

3り、この V

BJT

V

BJT

10 mA

V

BJT

8しなければなりません。ªえば、オン・セミコン

V

BJT

NSS40200LT1G (SOT−23

)

FR4

( 9:(

) 500 mm

1

)

車載のV _CE(sat) BJT

50 m Wで、よりコス

ESD "が"}にいため、ÓÐ

Jに1Öする¼がに¬×KをØぼす

Aがoするしい「 Stop Start