максимальный ток коллектора,

максимальная рассеиваемая корпусом транзистора мощность,

коэффициент передачи по току.

Первым делом оценивают схему в целом. На какой частоте работает прибор? Насколько быстрым должен быть транзистор? Лучше всего, если рабочая частота прибора будет в 10 и много более раз ниже граничной частоты транзистора. Например fгр равна 30 МГц, а рабочая частота прибора, где транзистор будет работать, составляет 50 кГц.

Если же заставить транзистор работать на частоте близкой к граничной, то коэффициент передачи по току станет стремиться к единице, и для управления потребуется много энергии. Поэтому пусть граничная частота подбираемого аналога будет больше или равна граничной частоте транзистора, который нужно заменить.

Следующим шагам обращают внимание на мощность, которую сможет транзистор рассеять. Здесь же смотрят на максимальный ток коллектора и на предельное значение напряжения коллектор-эмиттер. Максимальный ток коллектора должен быть выше максимального тока в управляемой транзистором цепи. Максимальное напряжение коллектор-эмиттер у выбираемого транзистора должно быть выше предельного напряжения в управляемой цепи.

Если параметры подбираются исходя из даташита на заменяемый компонент, то подбираемый аналог по предельному напряжению и предельному току должен соответствовать или превосходить заменяемый транзистор. Например, если сгорел транзистор, предельное напряжение коллектор-эмиттер которого было 80 вольт, а максимальный ток составлял 10 ампер, то в этом случае аналог с максимальными параметрами по току и напряжению 15 ампер и 230 вольт — подойдет в качестве замены.

Далее оценивают коэффициент передачи по току h21. Данный параметр указывает на то, во сколько раз ток коллектора превосходит ток базы в процессе управления транзистором. Приоритет лучше отдавать транзисторам со значением этого параметра большим или равным h21 исходного компонента, хотя бы приблизительно.

Нельзя ставить вместо транзистора с h21 = 30, транзистор с h21 = 3, управляющая цепь просто не справится или сгорит, а прибор не сможет нормально работать, лучше, если аналог будет иметь h21 на уровне 30 или больше, например 50. Чем выше коэффициент усиления по току, тем проще транзистором управлять, тем выше КПД управления, ток базы меньше, ток коллектора — больше.

Транзистор без лишних затрат входит в насыщение. Если же прибор, куда подбирается транзистор, отличается повышенным требованием к коэффициенту передачи по току, то пользователю следует подобрать аналог с более близким к оригиналу h21, либо придется внести изменения в цепь управления базой.

Наконец, смотрят на напряжение насыщения, напряжение коллектор-эмиттер открытого транзистора. Чем оно меньше, тем меньше мощности будет рассеиваться на корпусе компонента в виде тепла. И важно отметить, сколько реально в схеме придется транзистору рассеивать тепла, максимальное значение рассеиваемой корпусом мощности приводится в документации (в даташите).

Умножьте ток коллекторной цепи на напряжение, которое будет падать на переходе коллектор-эмиттер в процессе работы схемы, и сравните с максимально допустимой для корпуса транзистора тепловой мощностью. Если реально выделяемая мощность окажется больше предела, транзистор быстро сгорит.

Так, биполярный транзистор 2N3055 можно смело заменить на КТ819ГМ и наоборот. Сравнив их документацию, можно прийти к выводу, что это почти полные аналоги, как по структуре (оба NPN), так и по типу корпуса и по основным параметрам, важным для равно эффективной работы в аналогичных режимах.

Полевые транзисторы

Теперь поговорим о полевых транзисторах. Полевые транзисторы широко применяются сегодня, в некоторых устройствах, например в инверторах они почти полностью вытеснили собой биполярные транзисторы. Полевые транзисторы управляются напряжением, электрическим полем заряда затвора, и поэтому управление получается менее затратным, нежели в биполярных транзисторах, где управление осуществляется током базы.

Полевые транзисторы намного быстрее переключаются в сравнении с биполярными, обладают повышенной термоустойчивочтью, и не имеют неосновных носителей заряда. Чтобы обеспечить коммутацию значительных токов, полевые транзисторы можно соединять параллельно в большом количестве без выравнивающих резисторов, достаточно подобрать подходящий драйвер.

Итак, что касается подбора аналогов полевых транзисторов, то здесь алгоритм тот же, что и при подборе биполярных аналогов, с той лишь разницей, что отпадает проблема с коэффициентом передачи по току и дополнительно появляется такой параметр как емкость затвора. Максимальное напряжение сток-исток, максимальный ток стока. Лучше выбрать с запасом, чтобы наверняка не сгорел.

У полевых транзисторов нет такого параметра как напряжение насыщения, зато есть параметр «сопротивление канала в открытом состоянии». Исходя из этого параметра можно определить, какая мощность будет рассеиваться на корпусе компонента. Сопротивление открытого канала может составлять от долей ома до единиц ом.

У высоковольтных полевых транзисторов сопротивление открытого канала, как правило, больше одного ома, и это нужно обязательно брать в расчет. Если удастся выбрать аналог с меньшим сопротивлением открытого канала, то и тепловых потерь будет меньше, и падение напряжения на переходе не будет в открытом состоянии критически высоким.

Крутизна характеристики S у полевых транзисторов – аналог коэффициента передачи по току биполярных транзисторов. Этот параметр показывает зависимость тока стока от напряжения затвора. Чем выше крутизна характеристики S, тем меньшее напряжение нужно подать на затвор для коммутации значительного тока стока.

Не нужно забывать при выборе аналога и про пороговое напряжение затвора, ведь если напряжение на затворе будет ниже порогового, то транзистор полностью не откроется, и коммутируемая цепь не получит достаточного питания, всю мощность придется рассеивать транзистору, и он просто перегреется. Напряжение управления затвором должно быть выше порогового. Аналог должен иметь пороговое напряжение затвора не выше чем оригинал.

Мощность рассеяния полевого транзистора аналогична мощности рассеяния биполярного транзистора, этот параметр указан в даташите, и зависит, как и в случае с биполярными транзисторами, от типа корпуса. Чем больше корпус компонента, тем большую тепловую мощность сможет он безопасно для себя рассеять.

Емкость затвора. Поскольку полевые транзисторы управляются напряжением затвора, а не током базы, как биполярные транзисторы, то здесь вводится такой параметр как емкость затвора и полный заряд затвора. При выборе аналога на замену оригиналу, обратите внимание на то, чтобы затвор у аналога не был тяжелее.

Емкость затвора лучше всего, если окажется чуть меньше, таким полевым транзистором проще управлять, фронты получатся круче. Однако если затворные резисторы в схеме управления вы перепаивать не намерены, то пусть емкость затвора будет максимально близкой к оригиналу.

Так, очень распространенные несколько лет назад, IRFP460 заменяют на 20N50, у которого затвор немного легче. Если обратиться к даташитам, то легко заметить почти полное сходство параметров этих полевых транзисторов.

Надеемся, что эта статья помогла вам разобраться в том, на какие характеристики нужно ориентироваться, чтобы подобрать подходящий аналог транзистора.

Источник

Выбор транзистора – для новичков в радиоделе

Проблема выбора транзистора возникает не только тогда, когда вы создаёте собственное устройство Очень многие схемы в Интернете и литературе «долгожители», что не меняет их ценности, но затрудняет поиск компонентов, снятых с производства много лет назад Часто используются зарубежные схемы, и, хотя выбор импортных компонентов огромен, но он не исчерпывающий Приходится искать аналоги

Создавая свою схему, чтобы избежать задачи выбора транзистора, можно остановиться на решении – возьму самый мощный транзистор. Вот так выглядит это решение:

Рис 519 Вид мощного транзистора

На что же следует обратить внимание при выборе транзистора для своей схемы В первую очередь на допустимый ток коллектора, допустимое напряжение на коллекторе, допустимую мощность рассеивания Выбирая транзистор, вы точно знаете, какое устройство вы создаёте, его назначение Оно определит, в какой группе транзисторов следует искать нужный: низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные

Что происходит с полупроводниковым прибором, если напряжение на нём превосходит предельно допустимое Рассмотрим диод при обратном включении

Рис 520 Испытание диода при обратном включении

Картинка на экране осциллографа не очень показательна, поэтому рядом вид, который даёт обозреватель графиков Когда напряжение превышает предельно допустимое, ток начинает резко возрастать, увеличивается мощность рассеивания, диод выходит из строя Аналогичные процессы происходят и у транзистора

Превышение допустимого тока приводит к перегоранию, подобно плавкому предохранителю, как материала полупроводника, так и подводящих к кристаллу ток проводников

Превышение допустимой мощности рассеивания приводит к перегреву транзистора, к увеличению неуправляемых токов, что вызывает ещё больший перегрев – процесс может происходить очень быстро, заканчиваясь выходом транзистора из строя

Выбор транзистора по верхней рабочей частоте может быть затруднён тем, что часто этот параметр приводится для включения транзистора с общей базой Нужно знать, что при включении с общим эмиттером это значение может уменьшиться в несколько десятков раз

Для некоторых схем очень важным параметром может оказаться шум Есть группа транзисторов с нормированным показателем, коэффициентом шума Это не значит, что другие транзисторы шумят сильнее, но для транзисторов с ненормированным коэффициентом шума следует отбирать экземпляры, удовлетворяющие вас по этому показателю

Словом, к выбору транзистора следует относиться внимательно Например, в схеме транзистор с допустимым напряжением на коллекторе 40 В Вы ищите ему замену, ориентируясь на питающее

напряжение 10 В Но, если в схеме есть индуктивность, то, скорее всего, она была причиной выбора транзистора с допустимым напряжением 40 В

При выборе транзистора по мощности рассеивания следует иметь в виду, что иногда указывают предельно допустимую мощность рассеивания с учётом применения теплоотвода Но в справочнике это не указано Лучше это проверить, обратившись к другому справочнику, чем, собрав устройство, разочароваться в нём

Программы симуляции тем удобны, что можно провести все мыслимые эксперименты, не выводя компоненты из строя Можно измерить все токи и напряжения, что на макетной плате сделать трудно Вот пример:

Если это возможно, как в случае с реле, проблему решают, добавляя обратно включённый диод

Рис 522 Работа транзистора на индуктивную нагрузку с шунтирующим диодом

Наблюдать проявления такого рода эффектов на макетной плате затруднительно Поэтому применение программ симуляции даёт лучшие результаты

Но, с другой стороны, и к проверке работы схемы в программе следует подходить внимательно Вот пример работы программы, когда результат должен настораживать

Рис 523 Ключевой транзистор с индуктивной нагрузкой Скорее всего, реальная работа схемы получится следующей:

Рис 524 Более реалистичная картина происходящего

Разница в этих двух случая в скорости нарастания напряжения Вот вид импульсов с очень крутыми фронтами, задаваемыми в программе по умолчанию, и импульсами, которые ближе к реальной ситуации

Рис 525 Разница в настройке источника импульсов

Но вопрос о том, что ближе к реальности, опять будет во многом зависеть от выбора транзистора Чем выше верхняя граничная частота транзистора, тем круче могут быть фронты импульсов, а сам транзистор, если нельзя шунтировать индуктивность, следует выбирать с наибольшим допустимым напряжением на коллекторе

Многих смущает тот факт, что программы симуляции, как Multisim, Proteus или Qucs, предлагают модели только импортных транзисторов А заветная схема, сборка которой намечена, имеет отечественные Что делать

По меньшей мере, есть два пути решения проблемы: добавить в программу модели отечественных транзисторов или выбрать импортные аналоги отечественных транзисторов Есть справочники аналогов, есть возможность поиска ответа на этот вопрос в Интернете, есть в руководстве пользователя, скорее всего, раздел посвящённый созданию собственных моделей В этом может помешать только отсутствие нужных параметров модели Но, в конце концов, выбирая отечественный аналог с параметрами близкими к импортному, вы, я думаю, получите тот же результат, который увидели в программе

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Источник

Как выбрать mosfet.

1. Для начала надо узнать напряжение цепи в которой будет работать транзистор, это напряжение будет приложено к выводам Drain и Source.
Далее, необходимо отобрать транзисторы параметр Vds(Drain to Source Voltage ) которых минимум в 1.5 — 2 раза выше.

2. Другой не менее важный параметр — это ток, который мы хотим пропустить через транзистор. Максимальное значение тока, который можно пропустить через mosfet определяет параметр Id(Drain Current). Его значение также должно превышать реальный ток в 1.5 — 2 раза. Но это ещё не все, Id, в свою очередь, зависит от температуры.

На графике видно, что с увеличением температуры корпуса ток, который может пропустить через себя транзистор уменьшается. Поэтому реальное значение Id надо выбирать исходя из того, при какой температуре mosfet будет работать.

3.Так как мы собираемся управлять нагрузкой, у нас наверняка должна быть управляющая схема и нам необходимо узнать какое напряжение у неё на выходе. Это напряжение подаётся на вывод, именуемый затвором или gate.

Напряжение на затворе транзистора ограничивают два параметра:

Зная Rds можно найти ток, который потечёт через транзистор, для этого надо к сопротивлению нагрузки прибавить значение Rds и напряжение цепи поделить на получившееся сопротивление.

5.Осталось только разобраться какая мощность будет выделяться на кристалле и способен ли эту мощность рассеять транзистор. И здесь есть один нюанс, обычно в даташите указывают максимальную мощность кристалла при температуре корпуса 25°

Источник

Как подобрать замену для биполярного транзистора

На что нужно обратить внимание?

Открыв PDF-даташит, в первую очередь выясняем тип транзистора: биполярный или полевой, p-n-p или n-p-n, тип корпуса, расположение выводов (цоколевку).

Из числовых параметров это, прежде всего, максимальный ток и напряжение. У транзистора-замены максимальный ток и напряжение должны быть больше либо равны исходному.

Для биполярного транзистора важным параметром является коэффициент передачи по току hfe. Если транзистор стоит в ключевых схемах (включение-выключение нагрузок), hfe должен быть больше или равен искомому. Если стоит в аналоговых усилителях или подобных устройствах, то должен быть близок. В импульсных блоках питания транзисторы-аналоги также нужно выбирать с близким hfe (возможно придётся менять и исправный транзистор, стоящий в паре).

Необходимо проверить температурный режим (нагрев) транзистора после включения устройства. Если транзистор чрезмерно нагревается, то дело может быть как в самом транзисторе, так и в неисправных элементах его обвязки.

Расшифровка основных параметров биполярных транзисторов

Полупроводниковый материал: большинство транзисторов будут германиевые или кремниевые. Другие типы не используются в обычных устройствах. С учетом этого параметра будет спроектирована обвязка транзистора.

Полярность (проводимость): при установке транзистора другой полярности, он выходит из строя.

Выше описаны только наиболее важные параметры транзисторов. В даташитах производитель указывает много дополнительных параметров: напряжение насыщения коллектор-эмиттер, максимально допустимый импульсный ток коллектора, обратный ток эмиттера, максимально допустимый ток базы и т.д.

Источник

Как подобрать замену для MOSFET-транзистора

На что нужно обратить внимание

Открыв PDF-даташит, в первую очередь надо выяснить: тип транзистора (MOSFET или JFET), полярность, тип корпуса, расположение выводов (цоколевку).

Для MOSFET-транзистора важным параметром является сопротивление сток-исток открытого транзистора (Rds). От значения Rds зависит мощность, выделяемая на транзисторе. Чем меньше значение Rds, тем меньше транзистор будет нагреваться.

Однако необходимо помнить, что чем больше Id и меньше Rds, тем больше ёмкость затвора у MOSFET-транзистора. Это приводит к тому, что требуется большая мощность для управления этим затвором. А если схема не обеспечит нужную мощность, то возрастут динамические потери из-за замедленной скорости переключения транзистора и, как итог, MOSFET будет больше нагреваться. Поэтому необходимо проверить температурный режим (нагрев) транзистора после включения устройства. Если транзистор сильно нагревается, то дело может быть как в самом транзисторе, так и в элементах его обвязки.

Расшифровка основных параметров MOSFET-транзисторов

Тип транзистора – в реальных устройствах могут использоваться полевые транзисторы разных типов: транзистор с управляющим p-n – переходом (J-FET) или униполярные транзисторы МДП-типа (MOSFET).

Предельно допустимое напряжение затвор-исток (Vgs) – при подаче на затвор напряжения более допустимого, возможно повреждение изолирующего оксидного слоя затвора (это может быть и статическое электричество). Не стоит использовать транзисторы с большим запасом по напряжениям Vds и Vgs, т.к. обычно они имеют худшие скоростные характеристики.

Максимально допустимый постоянный ток стока (Id) – следует иметь ввиду, что иногда выводы из корпуса транзистора ограничивают максимально допустимый постоянный ток стока (переключаемый ток может быть больше). С ростом температуры максимально допустимый ток уменьшается.

Общий заряд затвора (Qg) — заряд, который нужно сообщить затвору для открытия транзистора. Чем меньше этот параметр, тем меньшая мощность требуется для управления транзистором.

Выше описаны наиболее важные параметры MOSFET-транзисторов. В даташитах производитель указывает много дополнительных параметров: заряд затвора, ток утечки затвора, импульсный ток стока, входная емкость и др.

Что важно учесть при монтаже MOSFET-транзистора

При работе с MOSFET транзисторами нужно учесть, что они могут быть повреждены статическим электричеством на ваших руках или одежде. Перед монтажом на печатную плату необходимо соединить выводы транзистора между собой тонкой проволокой. Для пайки лучше используйте паяльную станцию, а не обычный электрический паяльник. Вместо отсоса для удаления припоя используйте медную ленту для удаления припоя. Это уменьшит вероятность пробоя затвора статическим электричеством. Или используйте антистатический браслет.

Источник