原创 运算放大器的绝对最大额定值如何理解？

绝对最大额定项目是指即便是瞬间性的也是不可超越的条件。 施加了超过绝对最大额定值的电压或在绝对最大额定值规定的温度环境外使用时，可能会导致IC的特性退化或损坏。
对运算放大器、比较器规定的绝对最大额定值的项目的意义加以说明。

绝对最大额定电源电压是指，保证内部电路的特性无退化、无损坏的前提下，运算放大器的正侧电源引脚(VCC引脚)和负侧电源引脚(VEE引脚)间可施加的最大电源电压。
表示绝对最大额定电源电压为36V的运算放大器、比较器中可施加的电源电压示例。

绝对最大额定电源电压表示 VCC引脚与VEE引脚间的电压差，使用时需要避免使 (VCC-VEE)的值超出绝对最大额定电源电压值。
因此，给 VCC引脚施加24[V]、给VEE引脚施加-12[V]时，引脚间的电压差为36V，不会产生特性退化或损坏的问题。
必须注意的是，绝对最大额定电源电压与工作电源电压的含义不同。
绝对最大额定电源电压是表示不引起IC特性退化或损坏的范围内可施加的最大电源电压值，并非可维持规格、特性的电压范围。
为了发挥规格中保证的特性，需要使用工作电源电压范围内的电压值。
但是，有些产品也存在绝对最大额定电源电压与工作电源电压的最大值相同的情况。

差分输入电压是指+输入引脚（非反向输入引脚）与-输入引脚（反向输入引脚）间在IC的特性无退化、无损坏的前提下可施加的最大电压值。
该电压既可以+输入引脚为基准，也可以-输入引脚为基准，表示两个引脚间的电压差。极性并非那么重要。
但是前提是各输入引脚的电位大于VEE引脚的电位。
原因是IC内置静电破坏保护元件，当输入引脚的电位低于VEE时，电流会通过静电破坏保护元件从引脚流出，从而可能导致IC的特性退化或损坏。
保护元件的形式有2种，下图左侧的输入引脚与VEE(GND)间连接的情况，和右侧输入引脚与VCC、VEE(GND)两者连接的情况。
前者因VCC侧不存在电流流经的路径，因此差分电压与VCC的值无关，而由输入引脚上连接的晶体管（NPN晶体管、PNP晶体管等）的耐压等决定。
后者因VCC侧也有保护元件，且输入引脚需要VCC以下的电位，因此，差分输入电压由VCC-VEE或VDD-VEE决定。

运算放大器中使用了NPN差分输入段，为了对晶体管的基极-发射极间进行保护，有时会在输入引脚间连接钳位二极管，也有规定几伏差分输入电压的产品。

绝对最大额定值的同相输入电压是指，将+输入引脚（非反向输入引脚）与-输入引脚（反向输入引脚）设定为相同电位的状态下，在IC特性无退化、无损坏的前提下可施加的最大电压值。
绝对最大额定值的同相输入电压与电气特性项目中的同相输入电压范围不同，并不保证IC的正常工作。
期望IC进行正常工作时，需要满足电气特性项目的同相输入电压范围。
一般绝对最大额定值的同相输入电压为VEE-0.3[V]、VCC+0.3[V]，而VCC侧没有保护元件的产品不受电源电压限制，可施加绝对最大额定值的电源电压(VEE+36V等）。
这样，同相输入电压由输入引脚的保护电路结构、寄生元件、输入晶体管的耐压等决定。
另外，VEE-0.3V或VCC+0.3V的0.3V表示对静电破坏保护元件(二极管)施加正向电压时元件不工作的电压范围。

在"差分输入电压"和"同相输入电压"中，输入低于VEE-0.3V或高于VCC+0.3V的电压时，电流可能流入或流出输入引脚，使IC特性退化或损坏。
防止发生此问题的方法有两种，一种是在输入引脚设置钳位用正向电压小型二极管，另一种是插入电阻，限制输入引脚中流动的电流。
第一种方法是限制输入IC的电压，第二种方法是限制电流。
请设置电阻使输入电流小于10mA。VF是二极管的正向电压，约为0.6V。

工作温度范围

工作温度范围是指可维持IC所期待的功能，进行正常工作的范围。
IC的特性会因温度的不同而发生变动。
因此，未作特别指定时，25℃环境下规定的规格值不能保证不变。
作为保证温度范围的项目，有全温度范围保证项目。
这是工作温度范围内考虑了IC特性变动的规格值。

最大接合部温度和保存温度范围

最大接合部温度是指半导体工作的最大温度。 另外，接合是指PN接合。
芯片温度高于规定的最大接合温度时，在半导体结晶中生成多个电子孔对，芯片再不可作为元件正常工作。
因此，使用和进行热设计时，需要考虑IC消耗的功率引起的散热或环境温度。
最大接合部温度由制造工艺决定。
保存温度范围表示IC在不工作的状态，即无消耗功率的状态下保存环境的最大温度。
一般与最大接合部温度的值相同。

容许损耗（总损耗）

容许损耗（总损耗）PD表示环境温度Ta=25℃(常温)时IC可消耗的功率。 IC消耗功率时会自发热，因此芯片温度比环境温度高。
由于芯片容许温度由最大接合部温度决定，因此，可消耗功率受减热曲线（降额曲线）限制。
封装内的IC芯片在25℃环境下的容许损耗由容许温度（最大接合部温度）与封装的热电阻（散热性）决定。
而接合温度的最大值由制造工艺决定。

IC的功率消耗产生的热通过封装的模具树脂或引线框等散热。
表示该散热性（散热难易度）的参数被称为热电阻，用符号θj-a[℃/W]表示。
可根据该热电阻推测封装内部的IC温度。
下图表示封装的热电阻模型。θj-a表示芯片-外壳（封装）间的热电阻θj-c与外壳(封装)-外部间的热电阻θc-a之和。
只要知道了热电阻θj-a、环境温度Ta、消耗功率P的值，就可通过下式求出接合温度。

Tj = Ta + θj-a × P [W]

下图表示减热曲线（降额曲线）的示例。
该曲线是表示在某环境温度下IC可消耗多少功率的图，表示IC芯片在不超出容许温度的范围内可消耗的功率。
例如可考虑MSOP8的芯片温度。
该IC的保存温度范围为-55[℃]～150[℃]，因此芯片的最大容许温度为150[℃]。MSOP8的热电阻为θj-a≒212.8[℃/W]，该IC在Ta=25[℃]，消耗0.58[mW]的功率时，接合温度为

Tj = 25[℃] + 212.8[℃/W] × 0.58[W] ≒ 150[℃]

可以发现，由于已达到芯片的最大容许温度，因此不能消耗更大的功率。 减热曲线的每1[℃]的减少值由热电阻的倒数决定。
此处，SOP8 ： 5.5[mW/℃]  SSOP-B8 ： 5.0[mW/℃]
MSOP8 ： 4.7[mW/℃]。

来源：rohm