選擇正確的半導體分立器件是電路設計成敗的關鍵。本文系統解析二極管、晶體管、MOSFET等器件的核心參數，提供可操作的選型邏輯，幫助工程師平衡性能、成本與可靠性。
一、 識別器件類型與應用場景
半導體分立器件主要包含功率二極管、雙極型晶體管(BJT) 和場效應晶體管(MOSFET/IGBT) 三大類，各自承擔不同電路職能。
* 整流與保護場景
* 電源輸入級整流通常選用快恢復二極管或肖特基二極管
* 過壓保護回路優先考慮瞬態電壓抑制二極管(TVS)
* 穩壓二極管(Zener) 用于電壓基準或簡單穩壓
* 信號放大與開關場景
* 小信號放大常用雙極型晶體管(BJT)
* 低壓高頻開關優選MOSFET
* 大功率開關(如電機驅動)可考慮IGBT
二、 核心參數深度解讀
選型需重點關注以下電氣參數，它們直接影響系統性能和可靠性。
2.1 電壓相關參數
- 反向擊穿電壓(VBR): 器件能承受的最大反向電壓，需留足余量（通常≥1.5倍實際工作電壓）。
- 導通壓降(VF/VCE(sat)/VDS(on)): 直接影響系統效率和發熱量，低壓大電流場景需重點關注。
關鍵提示：高溫會導致擊穿電壓下降，動態尖峰電壓可能遠超標稱值。
2.2 電流相關參數
- 額定正向電流/連續漏極電流(IF/ID): 器件可持續工作的平均電流值。
- 脈沖電流能力(IFP/IDM): 應對瞬間浪涌電流的關鍵指標。
安全守則：務必參考器件手冊的“降額曲線”（來源：廠商Datasheet），高溫環境下電流承載能力顯著降低。
2.3 動態特性參數
- 開關時間(ton/toff): 決定器件在高頻開關電路中的效率。
- 反向恢復時間(trr): 二極管由導通轉截止的延遲，影響開關損耗和EMI。
| 參數類型 | 低速應用關注度 | 高速應用關注度 | 測試條件依賴性 |
| :————- | :————- | :————- | :——————- |
| 導通壓降 | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | 與電流、溫度強相關 |
| 開關時間 | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | 與驅動電壓、電流相關 |
| 反向恢復時間 | ★☆☆☆☆ | ★★★★☆ | 與di/dt、溫度相關 |
三、 選型實戰流程
遵循系統化步驟可有效降低選型風險。
3.1 明確設計需求
- 繪制電路拓撲，標出各節點電壓、電流波形。
- 確定工作環境溫度范圍及散熱條件。
- 明確成本預算和封裝限制（如空間、焊接工藝）。
3.2 參數初篩與余量計算
- 根據電路最大應力計算電壓余量（推薦≥50%）和電流余量（推薦≥30%）。
- 高頻應用需計算開關損耗：Psw ∝ (ton + toff) × fsw × V × I。
3.3 熱設計與可靠性驗證
- 使用公式 Tj = Ta + Pdiss × RθJA 估算結溫（來源：熱力學基本定律）。
- 結溫(Tj) 必須低于器件規格書限值（通常≤150℃）。
- 關注熱阻(RθJC/RθJA) 參數，散熱器選型基于此。
經驗法則：實際測試中在最高環境溫度下滿載運行≥2小時，監測溫升是否異常。
半導體分立器件的選型是電氣參數、熱管理和成本約束的綜合博弈。精準把握電壓應力、電流容量與動態特性三大核心維度，結合嚴格的降額設計和熱驗證，方能打造高效可靠的電子系統。
