高温环境对三极管性能的影响

在下方图示的串口RS485电路中，我们可以观察到一种简洁而高效的设计。这一设计的亮点在于其整合了信号管理功能，无需额外的收发分时控制。这一创新不仅简化了电路结构，还提高了系统的整体效率和可靠性。通过巧妙地整合功能，这个电路实现了信号处理的高度自动化，从而降低了对外部干预的需求。这种智能化的设计理念展现了工程师们对于电路优化和性能提升的追求，为实现更加智能化、高效化的系统奠定了坚实的基础。

问题就是出现这这个电路上，做环境实验的时候是在55度做的，收发都没有问题。但是一到了用户那里工作一小会就挂了，经过现场排查，用户是将此电路放在一个发热量巨大的发动机旁边，实际测了一下周围环境温度都48度以上，并且为了防尘，用户将板卡和一个发热较大的主控放在一个盒子里面，盒子密封，没有散热通风处理，这就导致盒子里面的温度到了70多度。怀疑是温度高导致板卡通讯故障。

初始以为是ARM芯片高温环境下没有降频使用的原因，可是用热风枪使劲对着ARM吹，结果没有出现通讯故障。剩下的电路一步一步排查，当用热风枪吹到三极管时（图中Q4），通讯中断了，看来是三极管的事情。

分别测量上图中所标识的1、2、3点，其中电路设计中用的限流电阻为1K，三级管为9013。首先测量在常温下三个测试点的波形吧，第1点波形为隔离芯片ADuM1201输出引脚，其波形如下图所示，输出电压幅值为5V。

第2点波形为9013三级管基极控制电压，其波形如下图所示，输出电压峰值约为700mV，波动范围约为200mV，即当电平为0.7V时三极管导通，当电平为0.5V时三级管关断。

第3点波形为9013三级管集电极极电压，其波形如下图所示，输出电压幅值约为5V。

然后用热风枪吹着重新测量了上述三个测量点，第1点的波形如下图所示，波形和加热前波形基本一致，因此，加热并不会改变ADuM1201隔离芯片的输出电压特性。

继续测量第2点，当继续加热到温度约为55度时第2点波形如下图所示，其电压的波动范围变小约为100mV即高电平减小到0.6V，但是低电平还是约为0.5V，随着温度的继续升高当温度到65度时，第2点电压基本保持在0.5V，且三极管保持导通状态，因此RS485无法实现数据的发送。

第3点处，当加热到温度约为55度时第三点波形如下图所示，随着温度的升高第三点出电压保持为低电平，RS485电路为接受状态。

我们知道，三级管的物理结构为两个PN结，其Ube电压特性如下图所示，其开启电压约为0.7V，而且基极与发射电压特性与二极管特性相同。右下图可以知道随着温度的升高，Ube的特性曲线整体右移，因此三级管的导通压降降低，使得控制MAX485芯片的RE引脚一直处于低电平，所以无法发送数据。

我们平时设计电路的时候的时候也要多关注一下元器件的温度特性，有时候产品40℃能正常运行，放到60℃的环境下就不一定能行了，可能某些器件的特性就发生了变化，因此要求我们熟知器件的温度特性，做好产品的可靠性设计。

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