IEC 60747-7:2000

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60747-7
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2000-12
Dispositifs à semiconducteurs –
Partie 7:
Transistors bipolaires
Semiconductor devices –
Part 7:
Bipolar transistors
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60747-7:2000
Numérotation des publications Publication numbering

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NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60747-7
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2000-12
Dispositifs à semiconducteurs –
Partie 7:
Transistors bipolaires
Semiconductor devices –
Part 7:
Bipolar transistors
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– 2 – 60747-7  CEI:2000
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 10

Articles
1 Domaine d'application. 14

2 Références normatives . 14

3 Termes et définitions . 16
3.1 Types de transistors bipolaires . 16
3.2 Termes généraux. 16
3.2.1 Régions physiques spécifiques (d'un transistor à jonctions) . 16
3.2.2 Régions fonctionnelles spécifiques . 18
3.3 Montages de circuit. 20
3.4 Termes relatifs aux valeurs limites et aux caractéristiques. 20
3.5 Paramètres s . 30
3.5.1 Introduction générale . 30
3.5.2 Définitions. 34
3.5.3 Applications des paramètres s . 36
4 Symboles littéraux . 42
4.1 Symboles littéraux pour courants, tensions et puissances. 42
4.1.1 Généralités . 42
4.1.2 Indices additionnels . 42
4.2 Symboles littéraux pour paramètres électriques . 42
4.2.1 Généralités . 42
4.2.2 Indices additionnels . 42
4.3 Symboles littéraux pour autres grandeurs . 42
4.3.1 Généralités . 42
4.4 Liste de symboles littéraux. 44
4.4.1 Tensions . 44
4.4.2 Courants . 46
4.4.3 Puissance . 46
4.4.4 Paramètres électriques . 46

4.4.5 Paramètres de fréquence. 54
4.4.6 Paramètres de commutation. 56
4.4.7 Grandeurs diverses. 58
4.4.8 Paramètres relatifs au circuit externe . 60
4.4.9 Transistors bipolaires appariés . 60
5 Valeurs limites et caractéristiques essentielles . 60
5.1 Transistors pour signaux de faible puissance
(à l'exclusion des applications en commutation). 60
5.1.1 Généralités . 60
5.1.2 Valeurs limites . 62
5.1.3 Caractéristiques. 62
5.1.4 Données d'application. 72

60747-7  IEC:2000 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD .11

Clause
1 Scope . 15

2 Normative references. 15

3 Terms and definitions. 17
3.1 Types of bipolar transistors. 17
3.2 General terms. 17
3.2.1 Specific physical regions (of a junction transistor). 17
3.2.2 Specific functional regions . 19
3.3 Circuit configurations . 21
3.4 Terms related to ratings and characteristics. 21
3.5 s parameters. 31
3.5.1 General introduction. 31
3.5.2 Definitions. 35
3.5.3 Application of the s parameters. 37
4 Letter symbols . 43
4.1 Letter symbols for currents, voltages and powers. 43
4.1.1 General. 43
4.1.2 Additional subscripts . 43
4.2 Letter symbols for electric parameters . 43
4.2.1 General. 43
4.2.2 Additional subscripts . 43
4.3 Letter symbols for other quantities . 43
4.3.1 General. 43
4.4 List of letter symbols. 45
4.4.1 Voltages. 45
4.4.2 Currents. 47
4.4.3 Powers. 47
4.4.4 Electrical parameters . 47

4.4.5 Frequency parameters . 55
4.4.6 Switching parameters. 57
4.4.7 Sundry quantities . 59
4.4.8 External circuit parameters . 61
4.4.9 Matched-pair bipolar transistors . 61
5 Essential ratings and characteristics . 61
5.1 Low-power signal transistors (excluding switching applications). 61
5.1.1 General. 61
5.1.2 Ratings (limiting values). 63
5.1.3 Characteristics . 63
5.1.4 Application data . 73

– 4 – 60747-7  CEI:2000
Articles Pages
5.2 Transistors de puissance (à l'exclusion des applications en commutation

et en haute fréquence). 72

5.2.1 Généralités . 72

5.2.2 Valeurs limites . 74

5.2.3 Caractéristiques. 76

5.2.4 Données d'applications . 78

5.3 Transistors de puissance haute fréquence pour applications

en amplificateurs et en oscillateurs . 78

5.3.1 Type . 78
5.3.2 Matériau du semiconducteur . 78
5.3.3 Polarité . 78
5.3.4 Encombrement. 78
5.3.5 Valeurs limites (système des limites absolues) dans la gamme
des températures de fonctionnement, sauf indication contraire . 78
5.3.6 Caractéristiques. 80
5.3.7 Informations supplémentaires . 84
5.3.8 Informations relatives à l'environnement et/ou à l'endurance. 84
5.4 Transistors de commutation . 84
5.4.1 Généralités . 84
5.4.2 Valeurs limites . 84
5.4.3 Caractéristiques. 88
5.4.4 Données d'applications . 94
6Méthodes de mesure générales et de référence. 94
6.1 Méthodes de mesure générales . 94
6.1.1 Généralités . 94
6.1.2 Courants résiduels collecteur-base et émetteur-base . 94
6.1.3 Courants résiduels collecteur-émetteur (méthode en courant continu)
(I , I , I , I ) . 94
CEO CER CEX CES
6.1.4 Tension de saturation collecteur-émetteur (V ) . 96
CEsat
6.1.5 Tension de saturation base-émetteur (V ) . 100
BEsat
6.1.6 Tension base-émetteur (méthode en courant continu) (V ). 104
BE
6.1.7 Tension de maintien collecteur-émetteur (V , V ) . 106
CEO(sus) CER(sus)
6.1.8 Capacités. 110
6.1.9 Paramètres hybrides (petits et forts signaux) . 114

6.1.10 Valeurs limites des tensions et caractéristiques mesurables limitant
les tensions d'utilisation (V , V , I ) . 130
(BR)CBO (BR)EBO S/B
6.1.11 Résistance thermique . 136
6.1.12 Temps de commutation (t , t , t , t , t , t ) . 158
d r on s f off
6.1.13 Paramètres haute fréquence (f , C , Re (h ), y.e, s.) . 162
T 22b 11e
6.1.14 Bruit (F) . 192
6.1.15 Méthodes de mesure pour les transistors bipolaires appariés. 208
6.2 Méthodes de mesure de référence. 212
6.2.1 Généralités . 212
6.2.2 Courant résiduel collecteur-base (courant inverse) (I ) . 214
CBO
6.2.3 Courant résiduel émetteur-base (courant inverse) (I ). 216
EBO
6.2.4 Tension de saturation collecteur-émetteur (V ) . 218
CEsat
6.2.5 Tension de saturation base-émetteur (V ) . 224
BEsat
6.2.6 Tension directe base-émetteur (V ) . 224
BE
60747-7  IEC:2000 – 5 –
Clause Page
5.2 Power transistors (excluding switching and high-frequency applications) . 73

5.2.1 General. 73

5.2.2 Ratings (limiting values). 75

5.2.3 Characteristics . 77

5.2.4 Application data . 79

5.3 High-frequency power transistors for amplifier and oscillator applications . 79

5.3.1 Type . 79

5.3.2 Semiconductor material. 79

5.3.3 Polarity . 79
5.3.4 Outline . 79
5.3.5 Limiting values (absolute maximum system) over the operating
temperature range, unless otherwise stated. 79
5.3.6 Characteristics . 81
5.3.7 Supplementary information. 85
5.3.8 Environmental and/or endurance test information. 85
5.4 Switching transistors. 85
5.4.1 General. 85
5.4.2 Ratings (limiting values). 85
5.4.3 Characteristics . 89
5.4.4 Application data . 95
6 General and reference measuring methods. 95
6.1 General measuring methods . 95
6.1.1 General. 95
6.1.2 Collector-base and emitter-base cut-off currents . 95
6.1.3 Collector-emitter cut-off currents (d.c. method)
(I , I , I , I ) . 95
CEO CER CEX CES
6.1.4 Collector-emitter saturation voltage (V ) . 97
CEsat
6.1.5 Base-emitter saturation voltage (V ). 101
BEsat
6.1.6 Base-emitter voltage (d.c. method) (V ) . 105
BE
6.1.7 Collector-emitter sustaining voltage (V , V ) . 107
CEO(sus) CER(sus)
6.1.8 Capacitances . 111
6.1.9 Hybrid parameters (small-signal and large-signal). 115
6.1.10 Voltage ratings and measurable characteristics limiting the working
voltages (V , V , I ) . 131
(BR)CBO (BR)EBO S/B
6.1.11 Thermal resistance . 137
6.1.12 Switching times (t , t , t , t , t , t ) . 159
d r on s f off
6.1.13 High-frequency parameters (f , C , Re (h ), y.e, s.). 163
T 22b 11e
6.1.14 Noise (F). 193
6.1.15 Measuring methods for matched-pair bipolar transistors. 209
6.2 Reference measuring methods. 213
6.2.1 General. 213
6.2.2 Collector-base cut-off current (reverse current) (I ). 215
CBO
6.2.3 Emitter-base cut-off current (reverse current) (I ) . 217
EBO
6.2.4 Collector-emitter saturation voltage (V ) . 219
CEsat
6.2.5 Base-emitter saturation voltage (V ). 225
BEsat
6.2.6 Base-emitter forward voltage (V ) . 225
BE
– 6 – 60747-7  CEI:2000
Articles Pages
6.2.7 Valeur statique du rapport de transfert direct du courant en montage
émetteur commun (h ) (méthode en courant continu). 226
21E
6.2.8 Rapport de transfert direct du courant en petits signaux et

en montage émetteur commun en basse fréquence (h ) . 230
21E
6.2.9 Paramètres de commutation. 234

7Réception et fiabilité – Essais d'endurance électriques . 234

7.1 Exigences générales. 234

7.2 Exigences spécifiques . 234

7.2.1 Liste des essais d'endurance . 234
7.2.2 Conditions pour les essais d'endurance . 234
7.2.3 Critères de défaillance et caractéristiques définissant la défaillance
pour les essais de réception. 234
7.2.4 Critères de défaillance et caractéristiques définissant la défaillance
pour les essais de fiabilité. 234
7.2.5 Procédure à suivre dans le cas d'une erreur d'essai. 234
Figure 1 – Caractéristique de l'impulsion d'un transistor de commutation . 26
Figure 2 – Tension d'Early. 30
Figure 3 – Circuit avec réseau ayant deux paires de bornes. 32
Figure 4 – Circuit équivalent. 68
Figure 5 – Circuit de base pour la mesure des courants résiduels collecteur-émetteur . 94
Figure 6 – Circuit de base pour la mesure de la tension de saturation collecteur-émetteur
(méthode en courant continu). 96
Figure 7 – Circuit de base pour la mesure de la tension de saturation collecteur-émetteur
(méthode en impulsions) . 98
Figure 8a – Circuit de base pour la mesure de la tension de saturation base-émetteur
(méthode en courant continu). 100
Figure 8b – Circuit de base pour la mesure de la tension de saturation base-émetteur
(méthode en impulsions) . 102
Figure 9 – Circuit de base pour la mesure de la tension base-émetteur
(méthode en courant continu). 104
Figure 10 – Circuit de base pour la mesure de la tension de maintien collecteur-émetteur . 106
Figure 11 – I en fonction de V . 108
C CE
Figure 12a – Transistor avec borne de base reliée au boîtier . 110
Figure 12b – Transistor avec borne collecteur reliée au boîtier. 110
Figure 12 – Circuit de base pour la mesure de la capacité de sortie en montage base

commune utilisant un pont dipôle . 110
Figure 13 – Circuit de base pour la mesure de C utilisant un pont tripôle. 112
22b
Figure 14 – Circuit de base pour la mesure de C utilisant un pont tripôle. 114
cb
Figure 15 – Circuit de base pour la mesure de h et h . 116
11e 21e
Figure 16 – Circuit de base pour la mesure de h . 120
12e
Figure 17 – Circuit de base pour la mesure de h . 122
22e
Figure 18 – Circuit de base pour la mesure de h . 124
22b
Figure 19 – Circuit de base pour la mesure de h . 128
21E
Figure 20 – Circuit pour la mesure de V . 132
(BR)CBO
Figure 21 – Circuit pour la mesure de I . 134
S/B
Figure 22 – Circuit de base pour mesurer la résistance thermique des transistors NPN. 142
Figure 23 – Courant émetteur (I ) en fonction de la tension directe émetteur-base (V )
E EB
(1) (2)
pour les températures de jonction T et T . 144
j j
60747-7  IEC:2000 – 7 –
Clause Page
6.2.7 Static value of common-emitter forward current transfer ratio (h )
21E
(d.c. method) . 227

6.2.8 Small-signal common-emitter forward current transfer ratio

at low frequencies (h ) . 231
21E
6.2.9 Switching parameters. 235

7 Acceptance and reliability – Electrical endurance tests . 235

7.1 General requirements . 235

7.2 Specific requirements . 235

7.2.1 List of endurance tests. 235
7.2.2 Conditions for endurance tests. 235
7.2.3 Failure-defining characteristics and failure criteria for acceptance tests . 235
7.2.4 Failure-defining characteristics and failure criteria for reliability tests . 235
7.2.5 Procedure in case of a testing error . 235
Figure 1 – Switching transistor pulse characteristic . 27
Figure 2 – Early voltage . 31
Figure 3 – Circuit with four-pole network . 33
Figure 4 – Equivalent circuit . 69
Figure 5 – Basic circuit for the measurement of collector-emitter cut-off currents . 95
Figure 6 – Basic circuit for the measurement of the collector-emitter saturation voltage
(d.c. method). 97
Figure 7 – Basic circuit for the measurement of the collector-emitter saturation voltage
(pulse method) . 99
Figure 8a – Basic circuit for the measurement of the base-emitter saturation voltage
(d.c. method). 101
Figure 8b – Basic circuit for the measurement of the base-emitter saturation voltage
(pulse methods) .103
Figure 9 – Base circuit for the measurement of base-emitter voltage (d.c. method) . 105
Figure 10 – Basic circuit for the measurement of the collector-emitter sustaining voltage . 107
Figure 11 – I versus V characteristic . 109
C CE
Figure 12a – Transistor with base terminal connected to case. 111
Figure 12b – Transistor with collector terminal connected to case . 111
Figure 12 – Basic circuit for the measurement of the common-base output capacitance
using a two-terminal bridge . 111
Figure 13 – Basic circuit for the measurement of C using a three-terminal bridge . 113
22b
Figure 14 – Basic circuit for the measurement of C using a three-terminal bridge . 115
cb
Figure 15 – Basic circuit for the measurement of h and h . 117
11e 21e
Figure 16 – Basic circuit for the measurement of h . 121
12e
Figure 17 – Basic circuit for the measurement of h . 123
22e
Figure 18 – Basic circuit for the measurement of h . 125
22b
Figure 19 – Basic circuit for the measurement of h . 129
21E
Figure 20 – Circuit for the measurement of V . 133
(BR)CBO
Figure 21 – Circuit for the measurement of I . 135
S/B
Figure 22 – Basic test circuit for measuring the thermal resistance of NPN transistors . 143
Figure 23 – Emitter current (I ) versus emitter-base voltage (V )
E EB
(1) (2)
for the junction temperatures T and T . 145
j j
– 8 – 60747-7  CEI:2000
Pages
Figure 24 – Variation de I et V en fonction du temps. 144
E EB
Figure 25 – Coefficient de température (αV ) en fonction de la densité
EB
de courant émetteur typique (J ) . 152
E
Figure 26a – Section droite d'un transistor typique en boîtier métallique (cavité) . 152

Figure 26b – Circuit thermique équivalent . 154

Figure 27 – Exemple de caractéristique de la résistance thermique transitoire typique

en fonction de la durée de l'impulsion d'échauffement . 154

Figure 28 – Caractéristique ΔV en fonction de la tension collecteur-base (V ) . 156
EB CB
Figure 29 – Aire limite de fonctionnement (aire de sécurité) typique . 158
Figure 30 – Schéma de mesure. 160
Figure 31 – Temps de commutation. 160
Figure 32 – Circuit pour la mesure de la fréquence de transition . 164
Figure 33 – Schéma synoptique du circuit pour la mesure des composantes résistive
et réactive de h . 170
11e
Figure 34 – Circuit de l'adaptateur de la figure 33 . 170
Figure 35 – Circuit pour la mesure des paramètres complexes y en émetteur commun. 172
Figure 36 – Circuit tripôle pour la mesure de y . 174
11e
Figure 37 – Circuit tripôle pour la mesure de y . 176
22e
Figure 38 – Circuit tripôle pour la mesure de y . 178
21e
Figure 39 – Circuit tripôle pour la mesure de y . 180
12e
Figure 40 – Schéma synoptique du circuit pour la mesure des paramètres s et s . 182
11 22
Figure 41 – Schéma synoptique du circuit pour la mesure des paramètres s et s . 188
12 21
Figure 42 – Schéma synoptique de base pour la mesure du facteur de bruit. 194
Figure 43 – Circuit de base fondamental pour la mesure du facteur de bruit
jusqu'à 3 MHz . 198
Figure 44 – Circuit de base pour la mesure du facteur de bruit de 3 MHz à 300 MHz . 200
Figure 45 – Circuit de base pour la mesure du facteur de bruit au-dessous de 1 kHz
(méthode du générateur de signal). 204
Figure 46 – Circuit de base pour la mesure de h /h . 208
21E1 21E2
Figure 47 – Circuit pour la mesure de I . 214
CBO
Figure 48 – Circuit de base pour la mesure de la tension de saturation collecteur-émetteur
(méthode en courant continu). 218
Figure 49 – Circuit de base pour la mesure de la tension de saturation collecteur-émetteur
(méthode par impulsion). 220
Figure 50 – V varie en fonction du temps. 222
CE
Figure 51 – Circuit de base pour la mesure de la tension directe base-émetteur . 224
Figure 52 – Circuit de base pour la mesure de h (méthode en courant continu) . 226
21E
Figure 53 – Circuit de base pour la mesure de h en basse fréquence . 230
21E
Tableau 1 – Caractéristiques définissant la défaillance pour réception
après les essais d'endurance . 236
Tableau 2 – Conditions pour les essais d'endurance . 238

60747-7  IEC:2000 – 9 –
Page
Figure 24 – I and V change with time . 145
E EB
Figure 25 – Temperature coefficient (αV ) versus typical emitter current density (J ). 153
EB E
Figure 26a – Cross-section of a typical transistor in metallic case (cavity). 153

Figure 26b – Thermal equivalent circuit. 155

Figure 27 – Typical transient thermal resistance characteristic versus

heating pulse duration . 155

Figure 28 – Typical ΔV versus collector-base (V ) characteristic . 157
EB CB
Figure 29 – Typical safe operating area. 159

Figure 30 – Circuit diagram . 161
Figure 31 – Switching times . 161
Figure 32 – Circuit for the measurement of the transition frequency . 165
Figure 33 – Block-diagram of the circuit for the measurement of the resistive
and reactive components of h . 171
11e
Figure 34 – Circuit of the adaptor shown in figure 33. 171
Figure 35 – Circuit for the measurement of complex common-emitter y parameters. 173
Figure 36 – Three-pole circuit for the measurement of y . 175
11e
Figure 37 – Three-pole circuit for the measurement of y . 177
22e
Figure 38 – Three-pole circuit for the measurement of y . 179
21e
Figure 39 – Three-pole circuit for the measurement of y . 181
12e
Figure 40 – Block diagram of the circuit for the measurement of s and s parameters. 183
11 22
Figure 41 – Block diagram of the circuit for the measurement of s and s parameters. 189
12 21
Figure 42 – Basic block diagram for the measurement of the noise figure. 195
Figure 43 – Basic circuit for the measurement of the noise figure up to 3 MHz . 199
Figure 44 – Basic circuit for the measurement of the noise figure from 3 MHz to 300 MHz . 201
Figure 45 – Basic circuit for the measurement of the noise figure below 1 kHz
(signal generator method) . 205
Figure 46 – Basic circuit for the measurement of h /h . 209
21E1 21E2
Figure 47 – Circuit for the measurement of I . 215
CBO
Figure 48 – Basic circuit for the measurement of the collector-emitter saturation voltage
(d.c. method). 219
Figure 49 – Basic circuit for the measurement of the collector-emitter saturation voltage
(pulse method) . 221
Figure 50 – V changes with time. 223
CE
Figure 51 – Basic circuit for the measurement of the base-emitter forward voltage. 225

Figure 52 – Basic circuit for the measured of h (d.c. method) . 227
21E
Figure 53 – Basic circuit for the measurement of h at low frequencies. 231
21E
Table 1 – Failure-defining characteristics for acceptance after endurance tests. 237
Table 2 – Conditions for endurance tests . 239

– 10 – 60747-7  CEI:2000
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
DISPOSITIFS À SEMICONDUCTEURS –

Partie 7: Transistors bipolaires

AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concerna
...