耗散功率，也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。耗散功率与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系。硅管的结温允许值大约为150°C，锗管的结温允许值为85°C左右。要保证管子结温不超过允许值，就必须将产生的热散发出去。

中文名

耗散功率

外文名

Power Dissipation

实质

功率

对象

小功率晶体管，大功率晶体管

释义

某一时刻电网元件或全网有功输入总功率与有功输出总功率的差值

别名

集电极最大允许耗散功率PCM

影响因素

晶体管的热阻

分类

通常将耗散功率PCM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，PCM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

原理

如果给晶体管发射结施加正向偏压，给集电结施加反向偏压，使晶体管正常工作，那么电源在晶体管总的耗散功率为：实际使用时，集电极允许耗散功率和散热条件与工作环境温度有关， 增加散热片或增加风冷却，可提高PCM。所以在使用中应特别注意值IC不能过大，散热条件要好。

耗散功率和晶体管的热阻有很大的关系。 而晶体管的热阻是表征晶体管散热能力的一个基本参量，该参量对于大功率晶体管的设计，制造和使用尤为重要。所谓热阻就是单位耗散功率引起结温升高的度数，其单位为℃/W。可由下面的公式表示:

公式

由热传导的途径，可以把一般晶体管的热阻分为两部分，即：

其中的是热流由管子底座向周围空气或其他介质散热的热阻，是热流由集电结至晶体管底座的热阻。热阻和晶体管的封装有很大的关系。可见下图。

热阻和晶体管封装的关系

集成电路的热阻和晶体管的热阻大致相同。集成电路(IC)的散热主要有两个方向，一个是由封装上表面传到空气中，另一个则是由IC向下传到PCB板上，再由板传到空气中。当IC以自然对流方式传热时，向上传的部分很小，而向下传到板子则占了大部分，以导线脚或是以球连接于板上的方式，其详细的散热模式不尽相同。

封装热阻的改善手段主要可透过结构设计、材料性质改变以及外加散热增进装置三种方式. 其中影响最大的加装散热器，但这会增加制造成本和复杂性。[1]

设计计算

双极型晶体管

BJT的总耗散功率为Pc=Ie Vbe + Ic Vcb + Ic rcs ≈ Ic Vcb），并且Pc关系到输出的最大交流功率Po：Po = (供给晶体管的直流功率Pd) – (晶体管耗散的功率Pc) = [η/(1–η)]Pc ∝ Pc，即输出交流功率与晶体管的耗散功率成正比（η= Po / Pd是转换效率）。晶体管功率的耗散(消耗)即发热，如果此热量不能及时散发掉， 则将使集电结的结温Tj升高， 这就限制了输出功率的提高；最高结温Tjm（一般定为175 oC）时所对应的耗散功率即为最大耗散功率Pcm 。为了提高Po，就要求提高Pc， 但Pc的提高又受到结温的限制，为使结温不超过Tjm，就需要减小晶体管的热阻Rt；最大耗散功率Pcm ∝1/ Rt 。最高结温Tjm时所对应的最大耗散功率为(Pcms≥Pcm )：稳态时， Pcm = (Tjm–Ta) / Rt ；瞬态时，Pcms = (Tjm–Ta) / Rts 。

提高PCM的措施，主要是降低热阻RT和降低环境温度Ta ；同时，晶体管在脉冲和高频工作时， PC增大， 安全工作区扩大，则最大耗散功率增大，输出功率也相应提高。

MOSFET

其最大输出功率也要受到器件散热能力的限制：Pcm = (Tjm–Ta) / Rt，MOSFET的最高结温Tjm仍然定为175 oC， 发热中心是在漏结附近的沟道表面处， 则Rt主要是芯片的热阻 (热阻需要采用计算传输线特征阻抗的方法来求出)。

三极管

三极管耗散功率也称集电极最大允许耗散功率PCM，是指三极管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。晶体管在使用时，其实际功耗不允许超过PCM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。将PCM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。