Подбор транзисторов: Как подобрать транзистор для замены?

Прибор для подбора транзисторов — RadioRadar

Этот несложный для повторения прибор с автономным питанием позволяет подобрать биполярные n-p-n транзисторы с равными коэффициентами передачи тока базы, а n-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором — пороговыми напряжениями и крутизной.

Впрактике радиолюбителя иногда возникает необходимость выборки биполярных транзисторов с равными коэффициентами передачи тока базы или полевых с пороговыми напряжениями и крутизной. Параметры транзисторов, даже из одной партии, могут иметь разброс, поэтому в случае их приобретения во избежание лишних затратжелательно сделать выборкупри покупке. Обычно продавцы, услышав о намерении приобрести не один, а несколько транзисторов при условии их предварительного отбора, не препятствуют контролю их параметров до оплаты. Радиорынки и специализированные магазины, торгующие радиодеталями в широком ассортименте, находятся в больших городах, посетить которые автору удаётся не чаще, чем несколько раз в год, поэтому в таких поездках я пользуюсь портативным карманным прибором, с помощью которого подбираю транзисторы в пары. Описание этого прибора предлагаю вниманию радиолюбителей.
С его помощью можно определить неисправные транзисторы, подбирать в пары как n-канальные полевые транзисторы различной мощности — от маломощных до мощных, так и биполярные транзисторы структуры n-p-n преимущественно малой и средней мощности. Время измерения параметров транзисторов и фиксация резуль-татов измерения не превышает нескольких секунд, а простой алгоритм анализа результатов и отсутствие каких-либо вычислений упрощают пользование прибором.

Схема прибора изображена на рис. 1. Он содержит генератор ступенчато возрастающего напряжения на микросхеме DD1 и резистивной матрице R11-R24, а также усилитель постоянного тока на транзисторах VT1 и VT2. Питание устройства осуществляется от батареи GB1 напряжением З В (два элемента типоразмера АА). Для повышения напряжения питания генератора и усилителя до 6 В применён повышающий преобразователь напряжения по схеме несимметричного мультивибратора на транзисторах VT3, VT4 с накопительным дросселем L1. Выходное напряжение преобразователя стабилизировано параметрическим стабилизатором на светодиодах HL8 и HL9 синего свечения с прямым падением напряжения на каждом 2,9…3,1 В, причём один из них смонтирован на лицевой панели прибора для индикации включения.
Генератор ступенчато возрастающего напряжения собран на основе микросхемы МС14060ВСР, содержащей 14-разрядный двоичный счётчик и два инвертора, предназначенных для построения тактового генератора совместно с внешними элементами (R2, R3 и С3 на рис. 1). При подаче питания кнопкой SB1 цепь R1C1 устанавливает все счётчики микросхемы в исходное состояние логического нуля, после чего начинается непрерывный счёт импульсов тактового генератора, частота которого задана цепью R3C3. Резистивная матрица R-2R на резисторах R11 -R24 — цифроаналоговый преобразователь семиразрядного двоичного кода с выхо-дов счётчика в ступенчато возрастающее напряжение. Максимальное число ступеней равно 128. При напряжении питания 6 В значение ступени, вес, равно 0,047 В (6 В / 128 = 0,047 В). Све-тодиоды HL1 -HL7, подключённые к выходам счётчика через токоограничи-тельные резисторы R4-R10, визуально отображают их состояния и значения входного параметра для испытуемого транзистора в двоичном коде.

Рис. 1. Схема прибора

 

Рассмотрим случай, когда ступенчато возрастающее напряжение подаётся на затвор испытуемого полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом (МОП или МДП, англ. MOSFET), подключённого к гнёздам XS3-XS5. По мере его роста и достижения порогового значения транзистор начинает открываться, и когда ток стока достигнет значения 0,2 мА при разомкнутых контактах переключателя SA1, выходной транзистор VT2 усилителя постоянного тока открывается, останавливая работу тактового генератора микросхемы DD1 подачей уровня лог. 0 через диод VD1. Загоревшийся свето-диод HL10 «Стоп» сигнализирует об окончании счёта, светодиоды HL1-HL7 отображают состояния выходов счётчика микросхемы в двоичном коде на этот момент. При замкнутых контактах переключателя SA1 транзистор VT2 усилителя открывается при токе стока 1 мА. Подбор полевых транзисторов по равным пороговым напряжениям производится при токе стока 0,2 мА по совпадению кодов счётчика. Для подбора в пары транзисторов по крутизне необходимо сравнить коды счётчика для каждого транзистора при токах 0,2 и 1 мА. Так как крутизна — отношение приращения тока стока к приращению напряжения затвор-исток, то при равенстве кодов при обоих токах сравнения она у таких транзисторов будет одинакова. При необходимости пороговое напряжение транзисторов можно измерить, подключив к гнёздам XS1, XS2 цифровой вольтметр.Коэффициент передачи тока базы биполярных n-p-n транзисторов измеряют в схеме с общим эмиттером. Как известно, транзистор при таком включении имеет низкое входное сопротивление. Резистивная матрица R11-R24 сравнительно высокоомна, и если нагрузить её на низкое входное сопротивление биполярного транзистора, то для него генератор ступенчато возрастающего напряжения превратится в генератор ступенчато возрастающего тока базы.

При подключении к гнёздам XS3- XS5 испытуемого биполярного транзистора с формированием каждой ступени входного тока (тока базы) будет возрастать его ток коллектора. По достижении тока коллектора значения 0,2 мА при разомкнутых контактах переключателя SA1 или 1 мА при замкнутых, как уже сказано выше, работа тактового генератора будет остановлена и светодиоды HL1-HL7 станут индицировать достигнутое состояние счётчика. Для транзисторов с одинаковыми коэффициентами передачи тока остановки ге-нератора будут при равенстве их базовых токов, т. е. выходные коды, как и в случае полевых транзисторов, будут совпадать.

Подбирать в пары биполярные транзисторы следует тоже при двух значениях тока коллектора. Как показывает моя практика, если коэффициенты передачи тока совпадают на малых токах коллектора, они совпадают и на больших токах у большинства транзисторов из одной партии. Окончательный подбор пар п-р-п транзисторов производят при токе коллектора, при котором они будут работать.

Устройство безопасно для испытуемых транзисторов. Напряжение на гнёздах XS3-XS5 не превышает 6 В, ток через них ограничен значением 1 мА. Подключение и отключение транзисторов всегда происходят при отсутствии напряжений на гнёздах при отпущенной кнопке SB1, через нормально замкнутые контакты которой осуществляется разрядка всех ёмкостей, как в составе прибора, так и входных и выходных у испытуемыхтранзисторов.
Рассмотрим последовательность работы с прибором.

В гнёзда XS3-XS5 устанавливают испытуемый транзистор в соответствии с цоколёвкой. Переключатель SA1 устанавливают в положение «0,2 мА». Выключателем SA2 включают питание. По наличию свечения светодиода HL8, установленному на передней панели, убеждаются в исправности источника питания и готовности прибора к работе, после чего нажимают на кнопку SB1 «Пуск» — на микросхему DD1 и усилитель постоянного тока подаётся напряжение питания. Далее возможны три случая.

1. При погашенных светодиодах HL1-HL7 загорается светодиод HL10 «Стоп». У испытуемого транзистора пробит канал сток-исток или участок коллектор-эмиттер — при нулевом напряжении на затворе (нулевом токе базы) ток стока (коллектора) превысил 0,2 мА. Такой транзистор забраковывают.

2. Начинают поочерёдно загораться светодиоды HL1-HL7. У светодиодов младших разрядов HL5-HL7 из-за высокой частоты переключения свечение воспринимается непрерывным, у свето-диодов старших разрядов HL2-HL4 мигание заметно. Если светодиод HL1 постоянно мигает с частотой примерно 3 Гц, то это свидетельствует о том, что счётчик DD1 прошёл все возможные состояния и испытуемый транзистор открыть не удалось — у него обрыв или короткое замыкание в цепи затвора или базы. Такой транзистор также забраковывают.

3. После непродолжительного мигания светодиодов HL1-HL7 загорается светодиод HL10 «Стоп» и счётчик останавливается. Показания, отображающиеся в двоичном коде, фиксируют: «0» — погашенный светодиод из числа HL1- HL7, а «1» — светящийся. Переключатель SA1 переводят в положение «1 мА» и нажимают на кнопку «Пуск», после чего снова фиксируют показания.

Далее извлекают транзистор из гнёзд, устанавливают следующий и все манипуляции повторяют.

Микросхему MC14060BCP можно заменить любым аналогом серии 4060В, транзисторы — любые маломощные кремниевые соответствующей структуры. Коэффициент передачи тока базы транзистора VT4 должен быть не менее 400. При отсутствии такого транзистора его можно заменить другим, с меньшим усилением по току, подобрав сопротивление резисторов R31 и R33 так, чтобы блок питания обеспечил стабильное напряжение 5,8…6 В при токе нагрузки 6 мА и изменении напряжения питания от 2,2 до 3 В. Диод VD1 — любой маломощный кремниевый, германиевый диод VD2 можно заменить маломощным диодом Шотки, в случае отсутствия такового можно установить и кремниевый диод, но при этом ухудшится использование ёмкости батареи питания. Дроссель L1 применён готовый от сетевого фильтра на гантелеобразном магнитопроводе ЭПРА неисправной КЛЛ. Все светодиоды — маломощные повышенной яркости свечения. HL2- HL9 — синего свечения, HL1 и HL10 для повышения заметности — красного. Оксидные конденсаторы — импортные, остальные — керамические КМ5. Резисторы — любые, причём резисторы R11-R24 в матрице желательно подобрать с точностью не хуже 2 %. Переключатели SA1 и SA2 — движковые
ПД9-2, кнопка SB1 — микропереключатель МП3-1. Гнёзда XS1-XS5 могут быть любыми, подходящими из имеющихся.

Устройство собрано навесным монтажом на двух фрагментах универсальной макетной платы (соответственно для преобразователя напряжения и самого прибора). Корпус взят от неисправного пульта ПДУ от видеотехники. Имеющаяся в нём плата использована как шасси, причём светодиоды и микропереключатель смонтированы на шасси, а движковые переключатели — на верхней панели. Гнёзда для вольтметра установлены на месте светодиода ПДУ.

Фальшпанель изготовлена из плотной бумаги. После нанесения всех над-
писей её ламинируют толстой прозрачной плёнкой, наклеивают на верхнюю панель ПДУ и вырезают плёнку напротив всех отверстий. Такая фальшпанель проста в изготовлении и довольно стойка против механических воздействий и истирания. Внешний вид прибора показан на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид прибора

 

Налаживание заключается в подборе сопротивления резисторов R26 и R28 для получения указанных токов.

При наличии корпуса достаточного объёма, в котором можно разместить четыре элемента АА или ААА, прибор можно упростить, исключив преобразователь напряжения, и подать питание непосредственно от батареи из этих элементов.

Автор: К. Мороз, г. Белебей, Башкортостан

Подбор — транзистор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Подбор — транзистор

Cтраница 2

Основным недостатком схем с дополнительной симметрией является трудность подбора транзисторов с идентичными характеристиками. Достоинством этих схем является простота возбуждающего каскада и равномерная нагружен-ность его в оба полу периода. Предоконечный усилитель может быть выполнен в виде обычного каскада на сопротивлениях.  [16]

Принимая во внимание недостаточное постоянство значений температурных коэффициентов тока / као и величины а, нельзя гарантировать подбор транзисторов, идентичных по этим параметрам; обычно влияние температурного изменения / кво снижают выбором образцов с малым значением / Кбо при рабочей температуре.  [18]

Как показывают эксперименты, балансные схемы обеспечивают значительное ослабление дрейфа нуля даже в том случае, если подбор транзисторов

производится не очень тщательно.  [20]

Достоинство схемы ( рис, 45) заключается в том, что для ее оконечного каскада не требуется подбор транзисторов по идентичности параметров, так как оба транзистора включены по схеме с ОК. Связь предоконечного каскада с оконечным непосредственная ( без переходных конденсаторов), что улучшает частотную характеристику усилителя в области нижних частот.  [21]

Однако при этом нерешенной проблемой остается сравнительно большое напряжение разбаланса, особенно в интегральных схемах, где исключен подбор транзисторов. Кроме того, полевые транзисторы, как известно ( см. гл.  [22]

К этому же этапу следует отнести изготовление макета исследуемой схемы, позволяющего менять исследуемые активные элементы, а также подбор транзисторов и диодов с граничными величинами исследуемых параметров.  [23]

Для обеспечения заданного эксплуатационного допуска на коэффициент усиления УНЧ можно изменять только допуски на сопротивления резисторов и емкость конденсатора, поскольку допуск на напряжение питания задан, а подбор транзисторов обычно не допускается.  [24]

Температурный дрейф нулевого уровня, отнесенный ко входу преобразователя, зависящий от диапазона изменения температуры окружающей среды и определяемый изменениями параметров транзисторов в этом диапазоне температур, точностью

подбора транзисторов ( в случае преобразователя на нескольких транзисторах), схемой модулятора, подгонкой компенсационных элементов и напряжением модуляции, не должен превышать заданного значения.  [25]

Температурная стабильность этого преобразователя может быть выше, чем у рассмотренных ранее схем. Однако подбор транзисторов для него еще более сложен, чем для модулятора с двумя транзисторами.  [26]

При этом, как говорят специалисты, осуществляется подбор пары транзисторов по основным параметрам. Для обеспечения подбора транзисторов необходимо иметь их хотя бы в 2 — 3 раза больше, чем используется в измерительном преобразователе-усилителе. В соответствии со схемой на рис. 3.3 в пару следует выбирать полевые транзисторы, имеющие по возможности близкие значения падения напряжения на резисторе, включенном в цепь истока.  [28]

В случае работы от источника с высоким внутренним сопротивлением дрейф напряжения больше зависит от величины Д б / ДГ, чем At / бэ / АГ, так что однотактный и дифференциальный каскады имеют сравнимые показатели дрейфа, если только в дифференциальном варианте не используются транзисторы, подобранные по коэффициентам Дг б / ДГ. При отсутствии

подбора транзисторов одного типа коэффициенты могут отличаться вдвое.  [29]

Страницы:      1    2    3    4

Надо ли подбирать транзисторы усилителя с MOSFET выходом в пары?

Подбирать транзисторы в пары не обязательно. Если идентичность входных транзисторов дифференциального каскада еще как-то влияет на работу, то идентичность остальных – практически нет.

В эмиттерах транзисторов дифференциального каскада установлены резисторы, одной из функций которых является симметрирование каскада при разбросе параметров транзисторов. Как и в эмиттерах транзисторов токового зеркала. Так что эти транзисторы в принципе можно подобрать попарно, станет чуть-чуть лучше, но заметной разницы не будет.

Каскад усиления напряжения имеет в коллекторе источник тока, это не двухтактная, а однотактная схема, для которой подбор в пары вообще не нужен. Просто комплементарный транзистор в таких случаях лучше из-за похожести частотных свойств и емкости коллектора.

Выходные транзисторы. КМОП транзисторы комплементарны весьма условно. Их в пару вообще подобрать невозможно, они по любому будут различаться. Если не на малых токах, то на больших.

Поэтому я максимально линеаризовал дифференциальный каскад, чтобы там ничего не подбирать в пары, а с несимметрией остальных транзисторов справляется отрицательная обратная связь (ООС).

Несмотря на то, что транзисторы в пары не подбираются, симметрия усилителя отличная. Под симметрией подразумевается одинаковая форма положительной и отрицательной полуволн сигнала. Подбор транзисторов в пары был актуален во второй половине XX века, когда транзисторы ещё были плохими, и их характеристики различались со страшной силой. К тому же тогдашние усилители не обладали достаточно глубокой ООС, которая бы исправляла несимметрию. Симметричность нужна и для современных усилителей без общей ООС, но это тоже не критично.

Для усилителей, собранных из современных качественных деталей по хорошим современным схемам, подбор транзисторов в пары практически не актуален, как и симметричность самой схемы. Несимметрия плеч, в том числе и вызванная неидентичностью пар транзисторов, порождает четные гармоники, в первую очередь вторую. Посмотрите на измеренный спектр выходного сигнала: четные гармоники отсутствуют. Другой тест: неодинаковость транзисторов входного дифференциального каскада вызывает ошибки вычитания сигнала ООС из входного. А это приводит к появлению интермодуляционных искажений. Они тоже имеют маленькую величину. Результаты измерений хорошо доказывают всё вышесказанное. В усилителях, для которых приведены результаты измерений, никакие транзисторы в пары не подбирались.

Вообще, необходимость симметрии усилителей является надуманной. Это просто еще один рекламный параметр – когда эта симметрия есть, о ней обязательно много говорят. Но обратите внимание, что про симметрию говорят точно также, как про снкин-эффект. Типа, такое есть, значит очень хорошо. А почему хорошо, как именно это все работает и, главное, насколько количественно – про это ни слова. Никаких результатов, один только «внешний вид» схемы.

В итоге, погнавшись за симметрией, сделав ее самоцелью, проигрывают в чем-то другом. Вот например, один хорошо известный усилитель, с очень симметричной схемой для положительной и отрицательной полуволн сигнала и, судя по отзывам, «с очень хорошим звуком» (так получилось, что у меня он появился). Но он проигрывает моему MOSFETу со страшной силой. И по техническим параметрам, и на слух. С хорошим источником сигнала и акустикой Dali Opticon 6 на мой вкус он проигрывает даже усилителю на TDA7293. Изначально я подключил к ним именно этот усилитель, потому что его выходной каскад у меня работает в классе А, и я ожидал неплохого звука. Но я не смог его слушать – не звучит. И сейчас временно в этом месте работает  мой четырехканальный усилитель, пока нет ничего получше на его место.

Причина – изначально плохая схемотехника этого «жутко симметричного» усилителя. Из-за этого вычитание сигнала ООС из входного происходит с большой ошибкой (плохое подавление синфазного сигнала дифкаскадом), и получаются большие интермодуляционные искажения. Плюс неудачная коррекция, не позволяющая получить максимально возможную скорость нарастания выходного напряжений. Плюс неудачное согласование каскадов, и еще ряд схемотехнических недостатков. Зато в этом «очень симметричном» усилителе есть 2-я гармоника большой величины – главный признак несимметрии. Может поэтому он по отзывам «хорошо звучит»? Ведь вторая гармоника такая сладкозвучная…

подбор транзисторов по параметрам

 
         Транзистор

mosfet транзисторы

(от

справочник полевых транзисторов

англ.

транзистор светодиод

transfer

прибор для проверки транзисторов

— переносить и

транзисторы большой мощности

resistance

полевой транзистор характеристики

—

транзистор исток сток

сопротивление

коллектор транзистора

или

интегральный транзистор

transconductance

изготовление транзисторов

—

ключ полевой транзистор

активная межэлектродная

транзистор в ключевом режиме

проводимость

транзисторы philips

и

полевой транзистор принцип работы

varistor

стабилизатор напряжения на транзисторе

—

преобразователь на полевом транзисторе

переменное

транзистор кт819

сопротивление)

даташит транзисторы

—

усилитель мощности на транзисторах

электронный

характеристики полевых транзисторов

прибор

коммутатор транзистор

из

полевые транзисторы характеристики

полупроводникового

применение полевых транзисторов

материала,

полупроводниковый транзистор

обычно с

генератор на транзисторе

тремя

составной транзистор

выводами,

схемы генераторов на транзисторах

позволяющий

современные транзисторы

входным

s8050 транзистор

сигналам

коды транзисторов

управлять

d209l транзистор

током в

принцип транзистора

электрической

режимы транзистора

цепи. Обычно

транзисторы большой мощности

используется

полевой транзистор управление

для усиления,

транзисторы большой мощности

генерирования

устройства на полевых транзисторах

и

транзисторы микросхемы

преобразования электрических

горит строчный транзистор

сигналов.

подбор транзисторов по параметрам

        

работа полевых транзисторов

Управление

полевые транзисторы характеристики

током

планарные транзисторы

в

как подключить транзистор

выходной цепи осуществляется

обозначение транзисторов

за

замена транзисторов

счёт

как подключить транзистор

изменения

полевых транзисторов

входного

как проверить транзистор мультиметром

напряжения

применение полевых транзисторов

или

устройства на полевых транзисторах

тока.

транзистор исток сток

Небольшое

включение транзисторов

изменение

c945 транзистор

входных

найти транзистор

величин

структура транзистора

может

подбор транзисторов по параметрам

приводить

расчет радиатора для транзистора

к

усилительный каскад на транзисторе

существенно

c945 транзистор

большему

подбор транзисторов по параметрам

изменению

вах транзистора

выходного напряжения и

усилитель на полевом транзисторе

тока.

планарные транзисторы

Это усилительное

планарные транзисторы

свойство

современные транзисторы

транзисторов

ключ полевой транзистор

используется

схема полевого транзистора

в

принцип транзистора

аналоговой

транзистор d1555

технике

преобразователь напряжения на транзисторах

(аналоговые

цветовая маркировка транзисторов

ТВ,

параметры транзисторов

радио,

режимы транзистора

связь

скачать транзисторы

и

d880 транзистор

т.

мощный полевой транзистор

п.).

подбор транзисторов по параметрам

        

полевые транзисторы импортные справочник

В настоящее время

ножки транзистора

в

p канальный транзистор

аналоговой

схема подключения транзистора

технике

пробой транзистора

доминируют

радио транзистор

биполярные

мощные транзисторы

транзисторы

купить транзисторы

(БТ)

обозначение транзисторов

(международный

мощный полевой транзистор

термин

транзистор 2т

—

включение полевых транзисторов

BJT,

мосфет транзисторы

bipolar

транзисторы справочник

junction

транзистор сгорел

transistor).

расчет радиатора для транзистора

Другой

насыщение транзистора

важнейшей

транзисторы развертки строчной

отраслью

mosfet транзисторы

электроники

испытатель транзисторов

является

справочник зарубежных транзисторов скачать

цифровая

усилитель на полевом транзисторе

техника

где купить транзисторы

(логика, память,

транзистор 3102

процессоры,

коды транзисторов

компьютеры,

стабилизатор тока на транзисторе

цифровая

металлоискатель на транзисторах

связь

чип транзисторы

и

преобразователь на полевом транзисторе

т.

маркировка импортных транзисторов

п.),

расчет радиатора для транзистора

где,

работа биполярного транзистора

напротив,

характеристики транзисторов

биполярные транзисторы

транзистор с общим эмиттером

почти

транзистор pnp

полностью

драйвер транзистора

вытеснены

как работает транзистор

полевыми.

подбор транзисторов по параметрам

         Вся

транзисторы philips

современная

простой усилитель на транзисторах

цифровая техника

проверка транзисторов

построена,

вах транзистора

в основном, на

импульсный транзистор

полевых

транзистор 3102

МОП

база транзисторов

(металл-оксид-полупроводник)-транзисторах

полевые транзисторы импортные справочник

(МОПТ),

выводы транзистора

как более

мп39 транзистор

экономичных,

3205 транзистор

по

работа полевого транзистора

сравнению

умзч на транзисторах

с БТ,

типы транзисторов

элементах.

транзисторы высоковольтные

Иногда

включение полевых транзисторов

их называют МДП

работа полевого транзистора

(металл-диэлектрик-полупроводник)-

транзисторы резисторы

транзисторы.

транзисторы куплю

Международный

справочник по зарубежным транзисторам

термин

фото транзисторов

—

таблица транзисторов

MOSFET (metal-oxide-semiconductor field

справочник полевых транзисторов

effect

полевые транзисторы

transistor).

315 транзистор

Транзисторы

рабочая точка транзистора

изготавливаются

стабилизатор напряжения на транзисторе

в

зарубежные транзисторы скачать

рамках интегральной

транзистор npn

технологии

мощные биполярные транзисторы

на

замена транзисторов

одном

поиск транзисторов

кремниевом

полевой транзистор характеристики

кристалле

таблица транзисторов

(чипе)

распиновка транзисторов

и

bully транзисторы

составляют

маркировка полевых транзисторов

элементарный

скачать транзисторы

«кирпичик» для

блок питания на полевом транзисторе

построения

схемы включения полевых транзисторов

микросхем

мощные транзисторы

логики,

регулятор на полевом транзисторе

памяти,

усилитель на полевом транзисторе

процессора

n p n транзистор

и

транзистор кт315

т.

принцип работы полевых транзисторов

п.

греется строчный транзистор

Размеры современных МОПТ

где купить транзисторы

составляют

параметры транзисторов

от

свч транзисторы

90

как проверить полевые транзисторы

до

13009 транзистор

32 нм[источник

принцип действия транзистора

не указан

полевой транзистор цоколевка

134 дня].

вч транзисторы

На

цоколевка полевого транзистора

одном современном

типы транзисторов

чипе

c945 транзистор

(обычно

взаимозаменяемость транзисторов

размером

полевые транзисторы параметры

1—2

обозначение транзисторов на схеме

см?) размещаются несколько

драйвер транзистора

(пока единицы) миллиардов

мощный полевой транзистор

МОПТ.

6822 транзистор

На протяжении

усилитель на полевых транзисторах

60

стабилизаторы на полевых транзисторах

лет происходит

транзистор s9013

уменьшение

транзистор ру

размеров

управление полевым транзистором

(миниатюризация)

принцип работы полевых транзисторов

МОПТ

силовые транзисторы

и

корпуса транзисторов

увеличение

работа полевых транзисторов

их количества

smd транзисторы

на

свч транзисторы

одном

блокинг генератор на транзисторе

чипе

импульсный транзистор

(степень

простые схемы на транзисторах

интеграции), в

транзистор ру

ближайшие

мощный полевой транзистор

годы

включение транзисторов

ожидается

вах транзистора

дальнейшее

справочник по зарубежным транзисторам

увеличение

цветовая маркировка транзисторов

степени

транзистор кт

интеграции

высокочастотные транзисторы

транзисторов

транзисторы продам

на чипе (см.

транзистор мп

Закон

как проверить транзистор

Мура).

тесла на транзисторах

Уменьшение

полевой транзистор управление

размеров МОПТ

технические характеристики транзисторов

приводит

d880 транзистор

также к

стабилизатор тока на транзисторе

повышению

транзисторы irf

быстродействия

база транзисторов

процессоров.

подбор транзисторов по параметрам

        

как проверить полевые транзисторы

Первые

транзистор процессор

патенты

применение полевых транзисторов

на

подбор транзисторов по параметрам

принцип

база транзисторов

работы

как проверить транзистор

полевых

полевой транзистор справочник

транзисторов

фото транзисторов

были

простые схемы на транзисторах

зарегистрированы

s8050 транзистор

в Германии

транзисторы резисторы

в 1928

цоколевка полевого транзистора

году

скачать транзисторы

(в

лавинный транзистор

Канаде,

полевой транзистор принцип работы

22 октября

блок питания на полевом транзисторе

1925

усилитель мощности на полевых транзисторах

года)

корпуса транзисторов

на

аналоги транзисторов

имя

как подключить транзистор

австро-венгерского

биполярный транзистор принцип работы

физика

транзистор сгорел

Юлия

блок питания на полевых транзисторах

Эдгара

цоколевка транзисторов

Лилиенфельда.[источник

преобразователь напряжения на транзисторах

не

схема включения полевого транзистора

указан

усилитель мощности на полевых транзисторах

107

производство транзисторов

дней] В

силовые транзисторы

1934 году

свч транзисторы

немецкий

транзисторы продам

физик

смд транзисторы

Оскар

зарубежные транзисторы

Хейл

применение полевых транзисторов

запатентовал

работа биполярного транзистора

полевой

диоды транзисторы

транзистор.

315 транзистор

Полевые

полевые транзисторы справочник

транзисторы

устройство транзистора

(в

мощные биполярные транзисторы

частности, МОП-транзисторы)

сгорает строчный транзистор

основаны

характеристики полевых транзисторов

на

транзистор исток сток

простом

насыщение транзистора

электростатическом

реле на транзисторе

эффекте

как проверить полевой транзистор

поля,

однопереходный транзистор

по физике

принцип работы полевого транзистора

они существенно

транзистор в ключевом режиме

проще

транзисторы pdf

биполярных транзисторов,

схемы на полевых транзисторах

и

блок питания на полевых транзисторах

поэтому

315 транзистор

они

применение полевых транзисторов

придуманы

проверка транзисторов

и

315 транзистор

запатентованы

найти транзистор

задолго

цоколевка полевого транзистора

до

продажа транзисторы

биполярных

схемы генераторов на транзисторах

транзисторов.

генератор на полевом транзисторе

Тем

применение транзисторов

не

как подключить транзистор

менее,

расчет радиатора для транзистора

первый

реле на транзисторе

МОП-транзистор,

bully транзисторы

составляющий

генератор импульсов на транзисторах

основу

пробой транзистора

современной

принцип работы полевых транзисторов

компьютерной

подключение транзистора

индустрии, был

простые схемы на транзисторах

изготовлен позже биполярного

обозначение транзисторов

транзистора,

транзисторы справочник

в

цоколевка импортных транзисторов

1960

стабилизатор тока на транзисторе

году.

полевой транзистор принцип работы

Только

завод транзистор

в

транзистор кт827

90-х

технические характеристики транзисторов

годах

испытатель транзисторов

XX

мощные биполярные транзисторы

века

устройства на полевых транзисторах

МОП-технология

фото транзисторов

стала

импульсный транзистор

доминировать

полевой транзистор принцип работы

над

полевых транзисторов

биполярной.

подбор транзисторов по параметрам

подбор транзисторов по параметрам

Приборы, которыми можно заменить транзистор. Замена транзисторов биполярных и полевых

В данной статье я хочу описать, на какие критерии нужно обращать внимание при подборе замены транзисторам . Надеюсь, статья будет полезной для начинающих радиолюбителей. Постараюсь информацию изложить очень кратко, но достаточно для правильного подбора транзистора при отсутствии аналогичного.

Биполярные транзисторы.

Предлагаю оценку и подбор аналога для замены транзистора начинать с анализа схемы – частота, напряжение, ток. Начнем подбор по быстродействию транзистора, то есть рабочей частоте транзистора. При этом граничная fгр. МГц (эта та на которой его коэффициент усиления равен единице) частота транзистора должна быть больше реальной частоты на которой работает устройство, желательно, во много раз. После подбора по частоте, производим выбор по допустимой мощности, иными словами ток коллектора транзистора должен превышать максимальный ток в первичной цепи. Далее подбираем транзистор по допустимому напряжению эмиттер-коллектор, которое также должно превышать максимальное прикладываемое к транзистору напряжение в любой момент времени. Коэффициент усиления: известно, что ток коллектора у биполярного транзистора с током базы связан через параметр h31. Проще говоря, ток коллектора больше тока базы в h31. Из этого можно сделать вывод, что лучше применять транзисторы значение этого параметра у которых как можно больше. Это позволит повысить КПД за счет снижения затрат на управление транзисторами, да и потом, транзистор с большим значением этого параметра проще ввести в режим насыщения. Далее чтобы меньше мощности потерять на транзисторе (при этом он будет меньше греться), нужно чтобы его напряжение насыщения (напряжение коллектор-эмиттер в открытом состоянии) было как можно меньше, ведь мощность выделяемая на транзисторе, равна произведению тока, протекающего через него, и падению напряжения на нем и еще, максимальная мощность рассеяния коллектора (приводится в справочнике) должна быть не меньше реально выделяемой, иначе транзистор не справится (мгновенно выйдет из строя). В статье «Транзисторы для импульсных блоков питания телевизоров. Замена» я уже описывал приемы замены транзисторов .

Полевые транзисторы.

Преимуществ перед биполярными у них много, а самое главное, цена ниже. Наиболее важные преимущества полевых транзисторов, на мой взгляд следующие:

1. Он управляется не током, а напряжением (электрическим полем), это значительно упрощает схему и снижает затрачиваемую на управление мощность.
2. В полевых транзисторах нет неосновных носителей, поэтому они могут переключаться с гораздо более высокой скоростью.
3. Повышенная теплоустойчивость. Рост температуры полевого транзистора при подаче на него напряжения приведет, согласно закону Ома, к увеличению сопротивления открытого транзистора и, соответственно, к уменьшению тока.

Термоустойчивость полевого транзистора помогает разработчику при параллельном соединении приборов для увеличения нагрузочной способности. Можно включать параллельно достаточно большое число полевиков без выравнивающих резисторов в силовых цепях и при этом не опасаться рассиметрирования токов, что очень опасно для биполярных транзисторов. Однако параллельное соединение полевых транзисторов тоже имеет свои особенности.

Что касается подбора транзисторов для замены , то порядок примерно тот же самый, т е быстродействие затем мощность. Напряжение исток-сток также выбирается из тех же соображений, что и для биполярных, максимальный ток стока также выбирается с запасом, здесь это выбрать гораздо проще, т к полевые транзисторы имеют довольно большие допустимые токи стока и их разнообразие очень большое, чего не скажешь про биполярные — биполярные транзисторы с током коллектора больше 20 А, это уже редкость. Полевые транзисторы не имеют напряжения насыщения, у них есть аналогичный параметр — сопротивление открытого канала, у транзисторов с допустимым напряжением до 150 В оно составляет десятки миллиом, у более высоковольтных — омы. Чем меньше значение этого сопротивления, тем ближе параметры транзистора к идеальным и тем меньше потери. Мощность потерь (рассеяния) в открытом состоянии определяется как квадрат тока умноженный на сопротивление открытого канала. Естественно, чем меньше будет это значение, тем меньше будет транзистор греться. Аналог параметра h31 у полевого транзистора это крутизна характеристики. Этот параметр связывает между собой ток стока и напряжение на затворе, иными словами ток стока определяется как произведение напряжения на затворе и крутизны характеристики транзистора. Как правило ключевые транзисторы имеют большую крутизну характеристики. Еще у этого вида транзисторов есть так называемое порговое напряжение на затворе — это минимальное значения управляющего напряжения достаточное для введения транзистора в абсолютно открытый режим (насыщение). При подборе необходимо учитывать, чтобы минимальное напряжение на затворе не было ниже порогового, иначе вся мощность будет выделяться на транзисторе а не на нагрузке, т к он не полностью открыт. Такой режим работы, как правило, транзисторы не выдерживают — после включения выгорают с небольшой (или большой) задержкой. Параметр мощность рассеяния коллектора для биполярного транзистора имеет аналогичный для полевого — мощность рассеяния стока. Параметры абсолютно идентичны.

Активней пользуйтесь справочниками и интернетом, информации по параметрам транзисторов сейчас достаточно.

Сразу оговоримся, что речь пойдет о подборе аналогов N-канальных, «logic-level», полевых транзисторов которые можно встретить в цепях питания на материнских платах и видеокартах. Logic-level, в данном случае, означает, что речь идет о приборах которые управляются, т.е. способны полностью открывать переход Drain to Source, при приложении с затвору относительно небольшого, до 5 вольт, напряжения.

Как может выглядеть полевый транзистор

Рис.1 Корпус типа D²PAK, так же известен как TO-263-3. Встречается в основном на пожилых платах, на современных используется редко.

Рис.2 Корпус типа DPAK, так же известен как TO-252-3. Наиболее часто используется, представляет собой уменьшенный D²PAK.

Рис.3 Корпус типа SO-8. Встречается на материнских платах и видеокартах, чаще на последних. Внутри может скрываться один или два полевых транзистора.

Рис.4 SuperSO-8, оно же — TDSON-8. Отличается от SO-8 тем, что 4 вывода соединены с подложкой транзистора, что облегчает температурный режим. Характерен для продуктов фирмы Infineon. Легко заменяется на аналог в корпусе SO-8

Рис.5 IPAK. Другое название — TO-251-3. По сути — полный аналог DPAK, но с полноценной второй ногой. Такой тип транзисторов очень любит использовать фирма Интел на ряде своих плат

Рис.A Первый вариант, один N-канальный транзистор.

Рис.B Второй, два N-канальных транзистора.

Рис.C Третий, N-канальный плюс P-канальный транзисторы в одном флаконе.

Рис.D Корпус типа LFPAK или SOT669. Частный случай корпуса SO-8 с одним N-канальным транзистором, где ножки с 5″ой по 8″ю заменены на теплоотводный фланец. На данный момент замечен только на видеокартах.

Как правило на место прибора в корпусе D²PAK без проблем ставиться аналогичный но в корпусе DPAK.

При определенной сноровке можно на посадочное место под DPAK «раскорячить» D²PAK, хотя выглядеть будет не эстетично.

LFPAK естественно без проблем меняется на SO-8 с одним N-канальным транзистором, и наоборот.

В остальных случаях необходимо подбирать прибор в полностью аналогичном корпусе.

Где может использоваться полевый транзистор

Выше мы договорись что рассматриваем только подсистему питания, посему вариантов немного:

• Импульсный преобразователь напряжения.
• Линейный стабилизатор напряжения.
• Ключ в цепях коммутации напряжения.

Система маркировки полевых транзисторов

Рассмотрим оную на примере. Пускай, у нас есть 20N03. Это означает, что он рассчитан на напряжение (Vds) ~30V и ток (Id) ~20A. Буковка N означает, что это N-канальный транзистор. Но из любого правила есть исключения, так, например, фирма Infineon указывает в маркировке полевика Rds, а не максимальный ток.

IPP15 N03 Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO220
IPB15 N03 L — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO263(D²PAK)
SPI80 N03 S2L-05 — Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=5.2mΩ Id=80A TO262
NTD40 N03 R — On Semi Power MOSFET 45 Amps, 25 Volts Rds=12.6mΩ
STD10 PF06 — ST STripFET™ II Power P-channel MOSFET 60V 0.18Ω 10A IPAK/DPAK

Итак, в случае маркировки XXYZZ мы можем утверждать, что XX — или Rds, или Id Y — тип канала ZZ — Vds

Основные характеристики N-канального полевого транзистора

В общем различных параметров важных, и не очень, у полевых транзисторов много. Мы подойдем к вопросу с прикладной точки зрения и ограничимся рассмотрением необходимых нам практически параметров.

• Vds — Drain to Source Voltage — максимальное напряжение сток-исток.
• Vgs — Gate to Source Voltage — максимальное напряжение затвор-исток.
• Id — Drain Current — максимальный ток стока.
• Vgs(th) — Gate to Source Threshold Voltage — пороговое напряжение затвор-исток при котором начинает открываться переход сток-исток.
• Rds(on) — Drain to Source On Resistance — сопротивление перехода сток-исток в открытом состоянии.
• Q(tot) — Total Gate Charge — полный заряд затвора.

Хочу обратить внимание что параметр Rds(on) может указываться при разных напряжениях затвор-исток, как правило это 10 и 4.5 вольта, это важная особенность которую нужно обязательно учитывать.

Степень критичности параметров в разных применениях

• Vds, Vgs — параметры всегда учитываемые, т.к. если если их превысить транзистор выходит из строя. Должен быть больше либо равен аналогичному параметру заменяемого прибора. В случае работы в импульсном преобразователе не стоит использовать приборы с запасом по рабочему напряжению более чем в 2-2.5 раза, т.к. приборы с большим рабочим напряжением, как правило, имеют худшие скоростные характеристики.

• Id — параметр важный только в импульсном преобразователе, т.к. в остальных случаях ток крайне редко превышает 10% от номинального даже не слишком мощных приборов. Должен быть больше либо равен аналогичному параметру заменяемого прибора в случае с импульсным преобразователем, и быть не меньше 10 ампер в остальных случаях.

• Vgs(th) — имеет, некоторое, значение при работе в линейном стабилизаторе, т.к. только там транзистор работает в активном, а не ключевом, режиме. Хотя практически logic-level полевых транзисторов которые могут не подойти по этому параметру не выпускается. Данный параметр критичен для линейных стабилизаторов, где в качестве управляющего элемента используется TL431 с питанием от +5В (к примеру, такая схема часто используется в линейных стабилизаторах напряжения на видеокартах)

• Rds(on) — от этого параметра прямо-пропорционально зависит нагрев транзистора работающего в ключевом режиме, при прохождении тока через открытый канал. В данном случае чем меньше — тем лучше . ВНИМАНИЕ не следует забывать что защита от токовой перегрузки и КЗ ШИМ серий HIP63** и некоторых других исползует Rds(on) нижнего ключей (те что с дросселя на землю) в качестве датчика тока-зачителное его изменение изменит ток защиты и либо защита по току-будет работать раньше чем надо-результат просадки питания на пиках нагрузки-либо ток КЗ столь велик что убьет ключи раньше чем мама отключит БП снятием PW-ON поэтому строго говоря надо еще и Risen у шимки поменять(но это никто обычно не делает!)

• Q(tot) — влияет на время перезаряда затвора, и соотвественно способно затягивать открытия и закрытия транзистора. Опять же чем меньше — тем лучше .

Документ от Fairchild Selection of MOSFETs in Switch Mode DC-DC Converters — рекомендации по подбору (а значит и замене) MOSFETs.

• 284496 просмотров

За изобретение этого компонента учёные-физики получили Нобелевскую премию, благодаря чему была совершена революция в появлении интегральных схем и компьютеров. Транзисторы используют для управления током в электрической цепи. Они могут усиливать, преобразовывать и генерировать электрические сигналы. Для увеличения выходного тока и напряжения эти приборы применяют в области цифровой связи, в процессорах, цифровой технике. Используют полевые (униполярные) и биполярные приборы.

Транзисторы различаются по частоте (низко- и высокочастотные), по мощности, по материалам (германиевые, кремниевые, арсенидо-галлиевые, получаемые путём соединени галлия и мышьяка). В матрицах дисплеев на данный момент используют приборы на основе прозрачных полупроводников, предполагается в скором времени применять полупроводниковые полимеры.

У радиолюбителей иногда возникают трудности с заменой зарубежных, в частности японских, транзисторов. В бытовой технике используется большое количество различных приборов полупроводникового типа. Больше всего производят биполярных транзисторов (обратной и прямой проводимости). Их выпускает электронная промышленность в странах Северной Америки, Европы и Япония. На корпусах приборов можно встретить маркировку, одинаковую для Японии и Южной Кореи.

В зависимости от сложности предстоящего ремонта аппаратуры, можно рассмотреть общие подходы к замене транзисторов. В первом случае на корпусе транзистора есть маркировка, по которой определяется его тип, и этот прибор можно приобрести по небольшой цене на обычном рынке радиоприборов. В более сложном случае тип прибора легко определить, но трудно приобрести в силу дороговизны или отсутствия на отечественном рынке. В сложных случаях не возможно определить тип прибора или отсутствует инструкция по его эксплуатации.

Трудность заключается в том, что зачастую приходится заменять мощные импульсные транзисторы зарубежного производства отечественными аналогами, которые не всегда соответствуют всем необходимым параметрам. Например, трудно подобрать прибор в компактных корпусах и корпусах, сделанных из пластмассы, пластика. Но с лёгкостью можно подобрать отечественную замену приборам типа ТО-3 в металлическом корпусе. Важно учитывать размеры прибора, они должны совпадать.

Правильная замена прибора происходит при соблюдении соответствия изоляции двух вариантов (поломанного и купленного), способ соединения коллектора с пластиной корпуса, которая отводит тепло.

Если прибор, требующий замены, снабжён корпусом, обеспечивающим изоляцию, а его аналог имеет лишь в креплении пластиковую втулку, то устанавливаем для защиты прокладку из фторопласта или слюды. Фторопластом делают первичную обмотку высоковольтных проводов благодаря высокой способности к изоляции тока. Может понадобиться изолировать винт крепления, если нет изоляции втулки. Важно помнить при замене прибора, что транзисторы в металлическом корпусе лучше выполняют теплоотвод, чем их аналоги в пластмассовом корпусе.

При замене прибора вначале определитесь, какие параметры наиболее важны для данной техники, и руководствуйтесь ими в выборе заменителя. Для этого нужно иметь конкретные представления о схемах и параметрах включении транзистора. В ремонте чаще всего приходится заменять приборы для бытовой техники, видеомагнитофонов, телевизоров (выходные каскады импульсных блоков питания).

Для бытовой техники лучше всего подходят высокочастотные транзисторы . По указаниям на приборе можно определить, как изолирован корпус, насколько шумно работает прибор, где его использовать (например, для средств связи применяют тип G). Но в приборах со встроенными резисторами, диодами и прочими модификациями маркировка может отличаться от общепринятой. Так фирмы NEC и TOSHIBA имеют собственные обозначения высоко- и низкочастотных транзисторов.

Поломка полупроводникового прибора может произойти из-за перегрузок, колебаний напряжения в сети. Поэтому нужно искать замену с защитными резисторами, диодами, учитывать уровень сопротивления. Чтобы корпус не перегревался и не произошла повторная поломка, нужен быстродействующий прибор.

Когда заменяем транзистор, нужно учесть коэффициент передачи по току, рабочее напряжение на коллекторе прибора. Желательно, чтобы замена не была худшего качества, чем оригинал. Или включить параллельно несколько приборов меньшей мощности, но одного типа. При ошибке в установке аналога может происходить перегревание системы.

Полевые транзисторы заменить труднее, нежели биполярные. Их разновидностей меньше, а параметры значительно различаются. Выделяют два основных типа: с изолированным затвором и с р-n переходом. На этих приборах базируется вся современная цифровая техника. Их изготавливают на кристаллах кремния и применяют для построения схем процессора, памяти, логики. Однако кремниевые транзисторы обычно не работают при напряжениях выше 1 000 вольт.

Прибор для подбора полевых с N каналом и IGBT транзисторов, Краснодар, Белецкий А. И.

В последнее время идет большой процент бракованных транзисторов, особенно в Харьковском Космодроме. Если они стоят по 50-80 грн, то это ощутимо. Особое место занимает подбор транзисторов в инверторные электросварки. Там выходные каскады состоят из параллельно соединенных нескольких силовых транзисторов. Для таких схемных решений необходимо чтобы транзисторы имели, как можно точно, одинаковые параметры. Не говоря уже о бракованных. При одном браке, выгорают все остальные. И не понятно от чего, от какого то дефекта в схеме или от брака и разброса параметров. Прояснить ситуацию и избежать лишних затрат позволяет данный прибор.

Прибор для подбора полевых с N каналом и IGBT транзисторов позволяет:

1. Проверить исправность транзисторов.
2. Подобрать транзисторы с одинаковыми параметрами.
3. Измерить напряжение открытия транзистора.По этому параметру больший разброс.
4. Измерить падение напряжения на С-И выводах открытого транзистора и напряжение насыщения К-Э.
5. Определить относительную емкость затвора транзистора. По этому параметру больший разброс.

С1, R7 — интегратор замедления стрелки прибора.
R2 — установка полного отклонения стрелки при полном заряде С1.
R1 — ограничение тока разряда, защита контактов кнопки.
Кн — обнуление, возврат стрелки в начало шкалы.
К1 — контактная группа отключения питания при закрытии транзистора. Для фиксации стрелки прибора в конце измерения. Для удобства чтения показаний.
R3, R4 — положение стрелки при 12 Вольтах.
R5, R6 — положение стрелки при 1 Вольту.
К2 — разрешение измерения только при полностью открытом канале. Чтобы при измерении небыло напряжения больше 1 Вольта.
Рес47, Л1, R8 — наборная нагрузка на ток 100 мА.
R8 — резистивная добавка для нужного тока.
R10 — ограничение тока до 30 мА.
1N4148 — 4-6 диодов параллельно — цепь медленного разряда емкости затвора через токи утечек диодов.
R3, R5 — многооборотные.

Затворный резистор — термостабильный типа С3-14-1, номиналом 250 Мом, можно заменить на 5-6 параллельно включенных диодов типа 1N4148. Но тогда будет на порядок больше зависимость показаний от температуры. Если по проще, то, с диодами показания будут гулять на пол шкалы, при дельте температуры в 40 градусов.

Затворные цепи должны иметь минимальную емкость и индуктивность. Лучше вести раздельно по воздуху на удалении от остальных проводников. Проводники как можно короче и тоньше.

Успехов в ремонте.

С ув. Белецкий А. И.       12.2013г.     Кубань Краснодар.

виды, характеристики, применение, какие лучше

Технический прогресс за последние столетия не смог пройти мимо сварочного производства. На смену громоздкому и не удобному агрегату пришел современный инверторный сварочный аппарат.

Внедрение электронных систем в устройство, позволило максимально облегчить работу в сварочном деле. Теперь стало намного легче использовать сварку в быту.

Наличие электроники позволило включить в аппарат те функции, которые невозможно применить для старых моделей трансформаторах. Конечно, факт использования электронных элементов указывает на факт использование транзисторов.

Содержание статьиПоказать

Транзистор — что это и какие бывают

В этой статье мы постараемся максимально развернуто ответить на все эти вопросы. Подробнее опишем их отличия, какому лучше отдать своё предпочтение.

В каждой электронной конструкции используется транзистор. Он может быть и детской игрушке, и в системе наземного воздушного наблюдения. Это чудо техники используется при производстве вычислительной техники, аудио- и видео аппаратуры.

То есть к их помощи прибегать в построении любой микросхемы. Роль транзистора в инверторе — это усиление и управления электрическим током. Изобретение транзистора в 1948 году спровоцировало мощный толчок в эволюции науки и техники.

Конечно, это повлекло радикальные изменения в развитии электроники.

Транзистор играет большую роль в комплектации малогабаритных сварочных аппаратов. Важным достоинством оных считается способность безупречно работать при низком напряжении, а также при высоком значении тока.

Он используется для генерирования, усиления, коммутации и преобразования электрических сигналов. Современный инвертор имеет вес не более 5 кг.

И это благодаря внедрению компактной схемы, которую собрали при помощи транзисторов. Это повлекло уменьшение габаритов всего сварочного аппарата.

Прибор с такими размерами, очень сильно упрощает сварочную работу в малодоступных местах. Если сравнивать привычный для нас сварочный аппарат, которым пользовались раньше и инвертор, то можно с уверенностью сказать, что современный прибор намного проще в изучении и применении.

Огромная важность просматривается в количестве дополнительных функций, которые были внедрены в устройство. Именно этот факт позволяет начинающему сварщику без колебаний приступить к работе без риска.

Транзистор — это полупроводниковый прибор, главный составляющий современного сварочного инвертора.

В связи с тем, что инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить максимум информации о его электронном наполнении.

Эти знания понадобятся для понимания начинки сварочного оборудования которое вы используете. Бесспорно, большую роль играет наличие многих дополнительных функций. Это позволяет менее сварщику без колебаний приступить к работе.

И так как инвертор надёжно обустроился в нашей повседневной жизни, будет полезно получить побольше информации о его электронном наполнении. Эти знания понадобятся для понимания функций оборудования которое вы используете.

В настоящий время самыми есть два вида транзисторов, которые используются в сварочных инверторах: IGBT и MOSFET. Именно они сыграли роль в уменьшении габаритов, а так также способствовали расширению дополнительных возможностей аппарата.

Биполярный транзистор IGBT

Предлагаю обратить внимание на биполярный транзистор с изолированным затвором — это IGBT. Фактически это два транзистора на одной подложке. IGBT позволяет получить высокую силу тока на выходе, при минимальном нагреве.

Он способен усиливать и генерировать электрические колебания. Модели IGBT стали применять в сварочных инверторах, где была потребность в работе при самых высоких напряжениях.

В результате стало понятно, что производство сварочных аппаратов возможно вывести на более высокий уровень исключительно с помощью IGBT.

Очень часто для бесперебойной работы мощных выключателей в транзистор IGBT вживляют специальные микросхемы.

Какой лучше?

Чуть выше мы упоминали ещё об одном транзисторе MOSFET. Очень часто между специалистов сварочного дела возникает спор какой транзистор лучше. Как мы можем прокомментировать данную ситуацию?

Между этими двумя видами существует достаточно много различий. Правда с первого взгляда их не просто определить. MOSFET,- это полевой транзистор. IGBT — это биполярный.

Самое главное — это предельная мощность, которую должен выдерживать транзистор. У MOSFET эти показатели ниже, а у IGBT мощность выше. Естественно этот фактор влияет и на разницу стоимости прибора.

Интересно что в характеристиках мы видим много конкретных различий, но в действительности на практике такой разницы не ощущается. Использование транспорта MOSFET, а не IGBT на процесс работы никак не влияет.

Кроме того, IGBT инвертор будет намного дороже в обслуживании. В случае поломки для этого аппарата очень не просто найти хорошего мастера и расходники. Эти факторы ощутимо влияют на стоимость IGBT.

Поэтому для бытовой сварки рекомендуем хороший и бюджетный в обслуживании инвертор MOSFET.

Вся ценность и превосходство IGBT появляются в аппарате, который предназначен для высоковольтных подключений. Но это уже профессиональные сварочные работы. И вот здесь огромная мощность играет первую роль.

В других случаях, для любительской сварки разницы между MOSFET и IGBT нет никакой. Вид транзистора не играет никакой роли для новичков. Но вот для квалифицированного професионала все -таки IGBT инвертор.

Хоть они дороже в обслуживании, но зато позволяют использовать больше мощности.

Подведем итог

В завершение нашей статьи хочется порекомендовать новичка в сварочном деле не волновать о выборе транзисторов. MOSFET сравнительно дешевле в ремонте и для вас будет привести его в рабочее состояние намного легче.

А если вы мастер сварочного дела, то конечно для работы вам будет нужно IGBT инвертор. Разумеется, их обслуживание будет дороже, но зато есть возможность использовать больше мощности.

В любом случае, какой бы прибор вы не выберите, современный и компактный инвертор будет помогать вам при выполнении любых сварочных работ.

Дополнительные функции помогут даже абсолютному новичку почувствовать себя мастером сварочных работ. Конечно, инверторный сварочный прибор намного сложнее чем классический трансформатор.

Но вот только вряд ли вы захотите отказаться от многочисленных функций в современном аппарате, от их стабильности и надёжности. А вы как считаете? Интересно ваше мнение. Делитесь ниже в комментариях. Удачи вам в вашем деле.

Выбор транзисторов — EDN

В 1964 году, когда я начал работать в электронной промышленности, один кремниевый транзистор стоил более 1 фунта стерлингов (2,80 доллара в то время или около 22 долларов в ценах 2014 года). Эти дешевые были не очень хороши, а более производительные стоили намного дороже. Выбор подходящего устройства был важен как с точки зрения производительности, так и с точки зрения стоимости. Сегодня транзистор на микросхеме может стоить менее одной миллиардной копейки, а дискретные транзисторы, которые мы обсуждаем в этой статье, имеют отличную производительность и вряд ли будут стоить больше нескольких пенни каждый при покупке в большом количестве.Но существуют десятки тысяч, возможно, сотни тысяч различных типов дискретных транзисторов, и почти всегда в системе есть несколько мест, где дискретный транзистор необходим. Что мы выбираем и почему?

Один из распространенных вопросов, который мы задаем в отделе приложений: «В примечании к применению для XXXX требуется транзистор 3N14159 — где я могу его получить?» Исследования показывают, что 3N14159 был устаревшим в течение многих лет — или его можно получить (при минимальном заказе в 1 000 000 штук) со сроком выполнения заказа 21 месяц на заводе в Тимбукту.Правильный вопрос — не «Где?» но что?» — другими словами, «Какие еще устройства, которые легко достать, будут работать в этом приложении?»

Несколько лет назад я написал статью о том, как использовать операционный усилитель в качестве компаратора [1]. Я указал, что правильный совет — «Не надо!» и потратил остаток статьи на обсуждение того, как избежать неприятностей, проигнорировав правильный совет. Эта статья похожа — она ​​пытается ответить на вышеперечисленные вопросы, показывая, что для многих приложений нет необходимости выбирать конкретный транзистор — мы должны просто использовать первый разумно подходящий транзистор, который попадется под руку.Конечно, есть некоторые вопросы, которые необходимо учитывать — так как же нам сделать правильный выбор транзистора, не тратя время на ненужные детали? Мы не будем обсуждать физику транзисторов. Horowitz & Hill [2] или Википедия [3] дадут вам хорошее резюме основ, и есть бесчисленное множество других книг и статей как по основным принципам, так и по подробным исследованиям конкретных вопросов. Но нам действительно нужно знать, что они делают, и может быть полезно узнать немного о том, почему они ведут себя именно так, поэтому мы немного поговорим о транзисторных структурах.

Транзисторы

Транзистор — это твердотельное трехполюсное усилительное устройство. Для входных и выходных сигналов имеется общая клемма, а сигнал на одной из оставшихся клемм управляет током на другой.

Рисунок 1 Основная функция транзистора

Существует два основных типа транзисторов — транзисторы с биполярным переходом и полевые транзисторы, известные соответственно как BJT и FET.

Однако самый основной вопрос при выборе транзистора заключается не в том, BJT это или полевой транзистор, а в его полярности — используется ли его выходной вывод положительным или отрицательным по отношению к его общему выводу? Если ответ положительный, нам нужен NPN BJT или N-канальный полевой транзистор, в противном случае нам нужен PNP или P-канал. Это критически важно, но настолько очевидно, что дальнейшего обсуждения этой темы не требуется. В остальной части статьи, за исключением случаев, когда конкретно рассматривается этот вопрос, мы будем использовать положительные случаи (NPN & N-канал) для всех наших примеров.

Хотя полевые транзисторы были продемонстрированы и запатентованы почти на двадцать лет раньше, чем биполярные транзисторы [4], первые практические транзисторы были биполярными [5]. Транзистор NPN состоит из тонкой базы полупроводника P-типа, зажатой между двумя областями N-типа, эмиттером и коллектором. Если ток течет от базы к эмиттеру и на коллекторе присутствует положительное смещение, в коллекторе протекает больший ток, пропорциональный току базы.

Рисунок 2 Биполярный переходной транзистор NPN (BJT)

Из Рис. 2 мы видим, что BJT — это усилитель тока — выходной ток в β раз больше входного тока, а β может незначительно изменяться с базовым током, так что усилитель не является полностью линейным.(Β или h _fe — это коэффициент усиления по току транзистора.) Входное сопротивление не является ни низким, ни линейным, поэтому мы также можем рассматривать BJT как I _из / V _в (крутизна) усилитель с кремниевым диодом в качестве входного устройства. Понятно, что чем больше значение β, тем лучше усилитель тока. Для большинства приложений достаточно минимального значения 80–100, но нередки значения, превышающие несколько сотен. (Возможны «супер-бета» транзисторы с β до нескольких тысяч, но они имеют очень узкую базовую область и низкие напряжения пробоя и настолько хрупки, что используются редко, за исключением аналоговых интегральных схем.)

Существует два типа полевых транзисторов: полевые транзисторы с переходом (JFET) и металлооксидно-кремниевые полевые транзисторы (MOSFET), и оба имеют любую полярность (N-канал для положительного питания, P-канал для отрицательного). Полевые транзисторы имеют очень высокое входное сопротивление (но их входная емкость может быть довольно большой — десятки или даже сотни пФ) и, следовательно, являются устройствами крутизны (I _из / V _в ).

Сегодня MOSFET — более распространенное устройство. Версия с N-каналом состоит из полоски кремния P-типа с двумя диффузорами N-типа.Поверх полосы между диффузорами находится очень тонкий слой диоксида кремния (или другого изолятора), покрытый проводящей пленкой (обычно из алюминия или поликристаллического кремния). Положительный потенциал на этом проводящем затворе приводит к тому, что материал P-типа непосредственно под изолятором становится N-типом, соединяя диффузию стока и истока и позволяя току течь. Величина тока зависит от приложенного напряжения, поэтому устройство работает как усилитель, а также как переключатель.

Рисунок 3 MOSFET в режиме расширения с N-каналом

Обычно полевые МОП-транзисторы относятся к этому типу — отключены при несмещении и включены напряжением смещения.Такие устройства известны как устройства расширенного режима. Однако можно сделать полевые транзисторы, которые включаются без смещения и выключаются отрицательным (положительным для P-канала) напряжением. Все полевые полевые транзисторы (полевые транзисторы) относятся к этому типу, но есть и некоторые полевые МОП-транзисторы в режиме истощения.

МОП-транзистор в режиме обеднения имеет неглубокую диффузию под оксидом затвора, соединяя сток и исток и позволяя току течь без смещения затвора. Когда затвор смещен отрицательно (для N-канала), эта диффузия ограничивается результирующим электрическим полем, и устройство перестает проводить.

Рисунок 4 MOSFET с N-канальным режимом истощения

N-канальный JFET состоит из полоски кремния N-типа с соединениями (сток и исток) на каждом конце и диффузией затвора P-типа между ними. Без смещения на затворе ток может течь в канале N-типа ниже диффузионного. Когда затвор смещен отрицательно, зона истощения расширяется, заполняя канал, и ток стока прекращается.

Рисунок 5 N-канальный режим истощения JFET

Выбор транзисторов

Для большинства транзисторных приложений общего назначения нам нужны непроводящие устройства с нулевым смещением на управляющем входе (база или затвор).Такими устройствами являются BJT или полевые МОП-транзисторы в режиме улучшения. В оставшейся части этой статьи не будут рассматриваться полевые транзисторы в режиме истощения — хотя они являются ценными компонентами в ряде приложений, они настолько менее распространены, чем BJT и устройства режима улучшения, что отдельный раздел для них на самом деле не нужен, особенно когда большая часть Вопросы, которые мы обсудим, являются общими для всех транзисторов любого типа.

Значит нам нужен транзистор. Мы знаем, является ли его питание положительным или отрицательным, и поэтому, нужно ли нам устройство с каналом NPN / N или с каналом PNP / P.Но нужен ли нам BJT или MOSFET?

Во многих случаях это не имеет значения. МОП-транзисторы, возможно, на десять или двадцать процентов дороже, чем биполярные транзисторы, но им не нужны базовые резисторы, которые стоят дорого и занимают дорогую площадь на плате. Они немного более уязвимы к электростатическим повреждениям (ESD) во время работы, но они не потребляют ток базы и не нагружают цепи постоянного тока (поскольку они имеют относительно большую входную емкость, они могут вызвать проблемы с емкостной нагрузкой в ​​более высокочастотных цепях).Когда-то пороговое напряжение затвора (значение V _gs , при котором MOSFET начинает проводить) составляло несколько вольт, поэтому их нельзя было использовать с очень низкими напряжениями питания, но сегодня пороговые напряжения многих устройств сопоставимы с базовое напряжение включения 0,7 В кремниевого биполярного транзистора. Так что, где нам нужен усилитель или логический переключатель, нам, вероятно, все равно.

Но вход BJT — кремниевый диод. Мы можем использовать его тепловые свойства для измерения температуры, а его высокий ток при чрезмерном возбуждении — действовать как фиксирующая или ограничивающая цепь, поэтому в некоторых схемах мы должны иметь BJT.

В течение примерно двадцати лет журнал Elektor [6] публиковал схемы, созданные на основе транзисторов, которые он называет TUN и TUP («Transistor Universal NPN» и «Transistor Universal PNP»). Эти транзисторы являются кремниевыми планарными BJT, и любой транзистор, который превышает следующие спецификации, соответствует требованиям: —

Устройство	Тип	BV генеральный директор	I c (макс.)	β [h fe ] (мин)	P до (макс.)	f т (мин)
ТУН	НПН	20 В	100 мА	100	100 мВт	100 МГц
ТУП	PNP	-20 В	-100 мА	100	100 мВт	100 МГц

Подходят самые дешевые кремниевые малосигнальные транзисторы.Я должен предложить добавить в список MUN и MUP («универсальный N-канал MOSFET» и «универсальный P-канал MOSFET») — и самые дешевые малые полевые МОП-транзисторы соответствуют этой спецификации: —

Устройство	Тип	BV DS	I c (макс.)	V GS (th)	P до (макс.)	т на выходе / т на выходе (макс.)
MUN	N-канал	20 В	100 мА	0.От 5 В до 2 В	100 мВт	20 нСм
MUP	П-канал	-20 В	-100 мА	от -0,5 В до -2 В	100 мВт	20 нСм

Большинство версий SPICE содержат стандартные транзисторы BJT и MOSFET, аналогичные этим «универсальным» устройствам.Поэтому при проектировании системы, содержащей дискретные малосигнальные транзисторы, используйте эти универсальные схемы на этапе проектирования и выберите наиболее удобный (т.е. лучшую упаковку, доступность и дешевизну) при заказе. Однако при публикации или описании дизайна используйте общую терминологию, чтобы было ясно, что точный выбор устройства вряд ли будет иметь значение.

Конечно, многие проекты не могут использовать эти стандартные устройства — некоторые спецификации должны выходить за рамки простого стандарта.В таких случаях укажите исключения, например: —

MUN кроме выше BV _ds ≥250V

ТУП кроме выше β ≥ 200

или что-то в этом роде….

Когда в опубликованном проекте используется конкретный транзистор, разумно подумать, необходимо ли выбранное устройство для этого проекта или это был просто первый транзистор, выпавший из ящика для мусора [7], когда конструктор построил свой прототип [8].Изучите технический паспорт (если транзистор настолько загадочен, что вы не можете найти его, изучите схему, в которой он используется): —

1. Есть ли у устройства какие-то необычные характеристики?
2. Используется ли эта характеристика в схеме?
3. Ожидаете ли вы, что схема будет работать с TUN / TUP?
4. Предполагает ли быстрая проверка программного обеспечения (SPICE), что оно будет работать с TUN / TUP?
5. Предполагает ли менее быстрая проверка оборудования (макетной платы), что она будет работать с TUN / TUP?

Если ответы на все вопросы «Да», то, вероятно, было бы разумно изучить пункты 1 и 2 более внимательно, но если ответы «Нет, нет, да, да, да», почти наверняка безопасно заменить устройство с общим.

Параметры транзистора

Максимальное напряжение коллектор / сток. BV _ceo или BV _ds Если максимальное напряжение питания меньше, чем BV _ceo или BV _ds , и в коллекторе / стоке нет индуктивной цепи, которая могла бы вызвать более высокие переходные процессы напряжения, и нет внешнего источник сигнала, который может применять более высокие напряжения, то нам не нужно беспокоиться об этой спецификации.

С другой стороны, существует множество схем, в которых можно ожидать, что транзистор будет работать с высокими значениями V _ce или V _ds , либо в установившемся состоянии, либо в переходных процессах, и очень важно, чтобы в этом случае выбран правильный максимум. Старые учебники склонны предполагать, что транзисторы являются устройствами низкого напряжения и что за редким исключением они дороги — полезно помнить, что сегодня BJT и MOSFET с пробивным напряжением более 500 В являются недорогими и легко доступными, хотя коэффициент усиления по току β высоковольтные BJT чаще находятся в диапазоне 40-100, а не ≥100 TUN / TUP.Точно так же пороговое напряжение затвора высоковольтного полевого МОП-транзистора с большей вероятностью будет в диапазоне 2–5 В, а не 500–2000 мВ для MUN / MUP.

Абсолютный максимальный ток коллектора / стока. I _{c (макс.)} или I _{d (макс.)} Максимальный ожидаемый ток коллектора / стока не должен превышать абсолютный максимальный номинальный ток устройства. Учитывая, что значение TUN / etc для этого составляет 100 мА, это маловероятно для схем со слабым сигналом, но если для подачи питания на нагрузку требуется транзистор, необходимо проверить максимальный ток.

Абсолютный максимальный номинальный ток некоторых устройств можно разделить на номинальный ток постоянного (или, возможно, средний) ток и более высокий рейтинг переходных процессов для коротких импульсов. Важно убедиться, что пиковые переходные токи находятся в номинальных пределах.

Большинство малосигнальных транзисторов имеют номиналы I _max более 100 мА — обычно 300–1000 мА — и многие устройства, которые соответствуют спецификации TUN и т. Д., Действительно имеют такой рейтинг и могут использоваться, когда требуются такие средние токи.Если требуются более высокие токи, устройства TUN / etc будут неадекватными, и необходимо выбрать устройство питания. При более высоких токах важно соблюдать номинальную мощность, а также номинальный ток, пакеты, вероятно, будут больше, и может потребоваться радиатор. Биполярные транзисторы с более высокими максимальными токами могут иметь более низкие значения β при больших токах.

Пакеты и мощность. Существует бесчисленное множество различных корпусов транзисторов от почти микроскопических корпусов для поверхностного монтажа до больших пластиковых и металлических корпусов, способных выдерживать несколько кВт при соответствующем охлаждении.Выберите тот, который наиболее удобен для вашего применения — поверхностный монтаж для массового производства, свинцовый для прототипирования и мелкосерийного производства, где удобна простота ручной пайки, и любой блок питания, подходящий, когда необходимо учитывать рассеивание и радиаторы.

Некоторые из наиболее распространенных корпусов транзисторов показаны на рис. 6 вместе с парой германиевых переходных транзисторов очень ранних британских «красных пятен» (f _t ≤700 кГц) в кованых алюминиевых банках конца 1950-х годов. .(«Красные пятна» включены для исторического интереса — в подростковом возрасте автор этой статьи использовал эти транзисторы «Красного пятна», которые были бракованными с производственной линии, производящей устройства, на самом деле имевшие типовые номера — несмотря на то, что они бракованные, они все еще стоили около 1 фунт стерлингов за штуку [более 20 долларов в текущих ценах] для создания ряда различных радиоприемников и усилителей, а также счетчика Гейгера.)

Рисунок 6 Некоторые корпуса транзисторов

Тепло уходит от большинства корпусов через их выводы, поэтому фактические тепловые характеристики малосигнальных транзисторов зависят как от печатной платы, на которой он установлен, так и от корпуса.Даже самые маленькие транзисторы для поверхностного монтажа могут рассеивать несколько сотен мВт, что намного больше максимального предела, указанного в спецификации TUN / etc. Одно и то же устройство в разных корпусах может иметь разную максимальную мощность — осторожно RTFDS [9].

В корпусах более мощных устройств есть металлические области, обеспечивающие теплопроводность к радиатору, поэтому внимательно ознакомьтесь с характеристиками рассеивания и требованиями к радиатору для этих устройств. Корпус TO-264 на рис. 6 может рассеивать 2.5 кВт на подходящем радиаторе.

Разные устройства в одном корпусе могут иметь разную распиновку. Важно понимать, что два транзистора с одинаковыми электрическими характеристиками и корпусом могут иметь разные выводы и, следовательно, не могут быть взаимозаменяемыми сразу. На рисунке 7 показаны шесть возможных BJT-соединений корпусов TO-92 и SOT-23. Еще в 1990-х автору удалось найти хотя бы одно устройство с каждой из этих выводов, и хотя этот список был утерян, у него нет оснований предполагать, что современные транзисторы менее разнообразны.

Рисунок 7 На корпусе

возможно шесть распиновок

В высокочастотной конструкции может быть полезно выбрать устройство с распиновкой, обеспечивающей наименьшее паразитное реактивное сопротивление в разводке печатной платы.

Ток утечки коллектора / стока

I _ce0 или I _dss0 (Иногда называется «ток отсечки» .) Это небольшой ток утечки, который течет от коллектора к эмиттеру или от стока к истоку, когда транзистор выключен.Обычно он составляет порядка десятков нА, но в таблицах данных иногда устанавливаются довольно большие максимальные значения для худшего случая, чтобы снизить затраты на тестирование. Транзисторы, используемые в качестве переключателей или усилителей очень низкого уровня, следует выбирать для утечки менее 50 нА, но для большинства приложений 200 нА или даже более вполне приемлемы.

Рисунок 8 Инвертор с очень низким энергопотреблением, использующий полевой МОП-транзистор с малой утечкой

Маломощный инвертор, показанный на Рис. 8 — это пример схем, требующих очень низкой утечки коллектора / стока.Утечка стока 100 нА дает падение напряжения 1 В и выходное напряжение 2,0 В, что только на пороге разрешенных уровней логической 1, поэтому в практических конструкциях следует использовать полевые МОП-транзисторы с утечкой стока / истока ≤50 нА. (Обратите внимание, что, хотя этот инвертор имеет очень низкую мощность [300 нА = 0,9 мкВт, когда транзистор включен], он также очень медленный — при условии, что выходная емкость транзистора плюс емкость дорожки плюс входная емкость следующего каскада равна 20 пФ, что не является необоснованным, его время нарастания составляет около 0,2 мс — не проблема для приложений постоянного тока, но бесполезно даже для схем переключения средней скорости.)

Текущее усиление. β или h _fe Коэффициент усиления по току BJT — это отношение тока коллектора к току базы, когда устройство не находится в режиме насыщения (т.е. напряжение коллектор / база положительное [для устройства NPN]). β обычно довольно постоянен в широком диапазоне токов, но он может быть немного ниже при очень низких базовых токах и почти наверняка начнет падать, когда ток коллектора приблизится к своему абсолютному максимальному значению. Поскольку это соотношение, это безразмерная величина.

TUN и TUP имеют β ≥ 100, но сильноточные и высоковольтные BJT могут иметь несколько более низкие (≥40 или 50) минимальные заданные значения.

Рисунок 9 Транзисторный (BJT или MOSFET) эмиттер / истоковый повторитель

Выходной каскад эмиттерного повторителя / истокового повторителя, показанный на рис. 9 , одинаково точен как с BJT, так и с MOSFET. В простых эмиттерных повторителях предполагается, что напряжения базы / эмиттера или затвора / истока V _{составляют} или V _gs остаются постоянными, что дает фиксированное смещение между входным напряжением и напряжением нагрузки, но в более точных схемах может приниматься обратная связь. от эмиттера (источника) / подключения нагрузки.

Рисунок 10 Поскольку базовый ток не течет по их выходам, BJT менее точны, чем полевые транзисторы в качестве токовых выходных каскадов.

Поскольку часть эмиттерного тока должна протекать в базе, коллекторный и эмиттерный токи BJT не идентичны, что означает, что токовый выходной каскад в Рис. 10 должен быть выполнен с MOSFET, а не BJT, поскольку MOSFET фактически имеют нулевой ток затвора.

Прямая крутизна.g _fs Прямая крутизна полевого транзистора — это отношение ΔI _ds / ΔV _gs , когда устройство включено и цепь стока не ограничена по току. Он измеряется в сименсах (S) (или, для традиционалистов среди нас, в mhos или обратных омах (Ʊ), которые являются устаревшим названием и символом одного и того же). Малосигнальные полевые транзисторы и полевые МОП-транзисторы могут иметь g _фс всего в несколько мс, но более крупные могут иметь усиление от больших долей сименса до нескольких сименсов и более.

Как правило, изменения напряжения затвора на несколько вольт достаточно для изменения тока стока с минимального (выключенного) до его абсолютного максимального значения. Также важно знать, при каком напряжении на затворе начинается проводимость — см .: —

Пороговое напряжение затвора. V _{gs (th)} Пороговое напряжение затвора полевого МОП-транзистора — это напряжение затвора / истока, при котором правильно смещенный сток начинает потреблять ток. Определение «запусков» будет указано в техническом паспорте и может составлять всего несколько мкА, но более вероятно, что оно будет определено как 1 мА или даже больше для полевого МОП-транзистора большой мощности.Выше этого порогового значения ток стока будет очень быстро расти с небольшим увеличением напряжения затвора.

Если полевой МОП-транзистор должен управляться логикой, важно, чтобы его пороговое напряжение было выше наихудшего значения логического 0 в температурном диапазоне схемы, которое, вероятно, составит не менее нескольких сотен мВ, иначе это может начинать включаться тогда, когда предполагается выключить.

Напряжение насыщения. V _{ce (sat)} Когда BJT включается достаточно сильно, чтобы падение напряжения на его коллекторной нагрузке было достаточным для понижения потенциала коллектора ниже потенциала базы (другими словами, переход база-коллектор смещен в прямом направлении), это Говорят, что это насыщенный .Это напряжение насыщения не пропорционально току коллектора, поэтому модель насыщенного транзистора — это не просто сопротивление между его коллектором и эмиттером.

Два примера важности низкого напряжения насыщения: —

[A] В классической логике TTL каждый вход передает 1,6 мА на управляющий им выход логического 0. При полном разветвлении 10 это означает, что выходной транзистор TTL может потреблять около 16 мА при напряжении насыщения не более 400 мВ.

[B] Когда силовой BJT используется для переключения сильноточных нагрузок, его рассеивание при заданном токе нагрузки пропорционально его напряжению насыщения. Чем ниже напряжение насыщения, тем меньше тепла необходимо отводить от транзистора.

Обратите внимание, что когда вы снимаете входной привод с насыщенного транзистора, возникает задержка (обычно нсек или десятки нсек, но может быть больше), прежде чем он начнет отключаться. Это его время восстановления насыщения и может быть указано при четко определенных условиях в его техническом паспорте.

О сопротивлении. R _{на полевых МОП-транзисторах} не насыщаются, поскольку они являются основными устройствами-носителями. Когда они включаются с напряжением затвора, значительно превышающим пороговое напряжение затвора, они ведут себя как резисторы низкого номинала, а их сопротивление на сопротивлении указано в их технических характеристиках. Применяется закон Ома — падение напряжения пропорционально току и включенному сопротивлению, а их рассеяние составляет I ² R.

Коэффициент шума.NF Большинство транзисторных применений имеют относительно высокий уровень шума, и шум не является проблемой. Но если это проблема, то это критически важно. Многие транзисторы, как BJT, так и FET, имеют коэффициент шума, указанный и гарантированный их производителями. При сравнении коэффициентов шума различных устройств очень важно, чтобы коэффициенты шума измерялись при одинаковом импедансе источника. Если транзисторы предназначены для использования в радиосистемах, вероятно, что их NF будет измерена при 50 Ом, поэтому сравнение простое, но бессмысленно сравнивать NF двух устройств, у которых NF были измерены при разных импедансах.В документе, относящемся к более раннему RAQ [10], подробно рассматриваются эти и другие проблемы шума, и к нему следует обращаться, если вам интересна эта тема.

Частота перехода. f _t f _t BJT — это частота, на которой коэффициент усиления по току при коротком замыкании (на ВЧ) на выходе равен единице. Опять же, я не предлагаю обсуждать, как это можно измерить [11], а просто хочу отметить, что f _t является наиболее широко используемым показателем качества для сравнения частотной характеристики BJT.Большинство TUN и TUP будут иметь f _t значительно выше минимума в 100 МГц, но транзисторы с высокой мощностью и высоким напряжением часто будут иметь довольно низкие значения.

Полевые транзисторы

— это крутильные устройства с бесконечно малым входным постоянным током, поэтому неправильно учитывать их усиление по постоянному току. Но поскольку у них есть входная емкость (C _gs ) от пФ до сотен пФ, их емкостное входное сопротивление относительно низкое на ВЧ, поэтому их входной ток ВЧ может быть измерен, а их f _t может быть получен.Иногда лист данных FET или MOSFET будет содержать значение f _t , полученное таким образом, и его, безусловно, допустимо использовать, если доступно, для оценки частотной характеристики FET, но обычно скорость полевых транзисторов указывается с точки зрения переключения раз.

Время переключения. t _(вкл.) & t _(выкл.) Большинство полевых транзисторов и многие BJT имеют спецификации времени переключения, определяемые как время, затрачиваемое при определенных условиях (RTFDS) для повышения выходного тока от нуля до заданного значения , или вернуться к нулю соответственно.Предполагается, что сигнал переключения является мгновенным (юридическая фикция) или определяется как несколько нсек. Сравнение времени переключения — надежный способ сравнения относительных скоростей транзисторов при условии, что они испытываются в аналогичных условиях.

Емкости. C _?? С транзистором связаны три емкости: входная емкость C _в , выходная емкость C _{на выходе} и емкость Миллера [12] (или обратная связь) C _fb .Разные производители используют разные названия (отсюда C _?? в заголовке), но это должно быть совершенно ясно из Рисунок 11 .

Рисунок 11 Паразитные емкости транзисторов (разные производители используют разные названия / символы)

Как мы уже видели, полевые транзисторы, особенно силовые полевые МОП-транзисторы, могут иметь значения Cin до 1 нФ или даже больше, хотя малосигнальные полевые МОП-транзисторы будут иметь гораздо меньшие значения, вероятно, в диапазоне 15-50 пФ.Однако при проектировании схем, где такая емкость может влиять на время нарастания или стабильность схемы, важно убедиться, что конструкция учитывает такие значения и что устройства выбираются с емкостями, допускаемыми конструкцией схемы.

Выбор транзистора

Итак, нам нужен транзистор для конструкции. Как мы выбираем?

Было бы неплохо иметь базу данных по каждому транзистору в мире, прикрепленную к электронной таблице, чтобы после ввода предельных значений каждого важного параметра мы видели список каждого из них, который соответствует нашим требованиям.К сожалению, такой список невозможно составить — он огромен и будет меняться день ото дня по мере появления новых транзисторов и устаревания старых. Однако такие дистрибьюторские компании, как Avnet, Arrow, Digi-Key, Mouser, Premier Farnell и RS Components имеют на своих веб-сайтах системы параметрического поиска [13], которые позволяют нам делать то же самое с тем преимуществом, что, хотя они и не показывают все устройства в мире, те, которые они показывают, вероятно, будут легко доступны. У многих производителей тоже есть такие параметрические поисковые системы, которые даже более актуальны, но преимущество дистрибьюторских систем в том, что они позволяют нам сравнивать устройства многих производителей на одном сайте и, как правило, также дают некоторое представление. фактического наличия.

Итак, ответ на вопрос — составить список необходимых параметров и выйти в онлайн. Поисковая система каждого дистрибьютора немного отличается, и, конечно, акции каждого дистрибьютора (и, возможно, цены) также различаются, поэтому, вероятно, лучше использовать более одного и сравнивать результаты.

Мы уже обсудили, какие параметры выбрать, но перечислим основные по порядку: —

Полярность: — Канал NPN / N или Канал PNP / P?

Тип: — BJT или FET?

Рабочее напряжение: — Выберите минимальное безопасное значение BV _ceo или BV _ds

(Также может быть хорошей идеей выбрать максимальное значение, так как транзисторы с очень высоким напряжением могут иметь меньшее усиление и более высокое напряжение _{ce (sat)} или R _на и наверняка будут немного дороже.)

Максимальный ток: — Выберите значение ≥33% выше максимального ожидаемого тока коллектора / стока.

(Возможно, вам придется учитывать пиковые переходные токи, а также максимальные токи установившегося состояния.)

Пакет: — Какой пакет, и распиновка , вам нужен?

(Если устройство поставляется в нескольких упаковках, абсолютный максимальный ток и номинальная мощность могут отличаться в зависимости от выбранной упаковки — проверьте это.Также в руководстве по параметрическому выбору может не быть деталей о распиновке.)

Мощность: — Какое максимальное рассеивание?

(Помните, что коммутатор в выключенном состоянии рассеивает очень мало энергии, а когда он включен, большая часть мощности приходится на нагрузку, а не на сам коммутатор. высокая скорость.)

Необходимо определять вышеуказанные параметры всякий раз, когда мы выбираем транзистор.Остальные могут быть критическими в одних приложениях и не важными для других, поэтому вы должны решить для себя, какие из них имеют значение в вашем приложении, и выбрать устройства, которые соответствуют вашим требованиям. Рассмотрите весь оставшийся список, но укажите только те, которые вам действительно интересны: —

Ток утечки: — I _ce0 или I _ds0

Коэффициент усиления по току: — β или h _fe — Немного приложений требуют β≥ 100

Крутизна: — г _фс — Редко требуется указывать.

Пороговое напряжение затвора: — В _{gs (th)} — Оно должно быть совместимо с уровнями любой логики, используемой для управления полевым МОП-транзистором в качестве переключателя, и не должно быть слишком большим, если полевой МОП-транзистор используется с низким питанием. Напряжение.

Напряжение насыщения: — В _{ce (sat)} — Важно только тогда, когда BJT используется в качестве переключателя (логического или силового).

При сопротивлении: — R _на — Важно, когда полевой МОП-транзистор используется в качестве переключателя питания, но не обычно в усилителях или логических приложениях

Коэффициент шума: — NF — Важен только в усилителях (очень) малых сигналов или малошумящих генераторах.

Частота перехода: — f _t — Важно только в ВЧ усилителях или генераторах.

Время переключения: — t _(вкл.) & t _(выкл.) Этот параметр редко имеет значение, за исключением транзисторов, используемых в быстрых логических интерфейсах и быстром переключении мощности.

Емкость: — C _дюйм , C _out и C _fb (или их версии различных производителей.) — Эти параметры редко нужно указывать для приложений LF BJT, но поскольку полевые МОП-транзисторы могут иметь довольно большие значения C _в , разумно поместить значения наихудшего случая в модели схем SPICE с дискретными полевыми МОП-транзисторами, чтобы гарантировать, что их емкость не является проблемой.

Когда вы введете выбранные вами параметры в поисковую систему, вы, если повезет, получите список устройств с нужными вам характеристиками. Если вы уверены, что правильно выбрали параметры, выберите от пяти до десяти самых дешевых, которые есть в наличии.Сделайте то же самое с еще парой поисковых систем дистрибьюторов, а затем сравните свои списки. Вы должны обнаружить, что они похожи — в таком случае выберите самое дешевое устройство, доступное у большинства поставщиков.

Получите SPICE-модель этого устройства и убедитесь, что она совместима с SPICE-симуляцией вашей конструкции. Если это так, создайте прототип оборудования с этим устройством и также проверьте его производительность. Если все в порядке, вы выбрали транзистор.

Однако, когда вы публикуете свой дизайн или отправляете его в производство, не указывайте устройство, которое вы выбрали, как если бы это был единственно возможный выбор.Спецификация должна выглядеть примерно так: «Транзистор TR3 — это N-канальный MOSFET в корпусе TO-92 (распиновка sgd на контактах 1-2-3), его BV _ds0 должен быть не менее + 25V, I _{ds (макс.)} не должно быть меньше 250 мА, В _{gs (th)} должно быть в пределах 600 мВ — 1,8 В, а C _в должно быть меньше 65 пФ. Большинство полевых МОП-транзисторов, соответствующих этому описанию, должны работать в этой схеме, но анализ SPICE и создание прототипов были выполнены с помощью 2Nxxxx. Анализ SPICE 2Nyyyy, 2Nzzzz и VNaaaa предполагает, что эти устройства также должны работать хорошо, но многие другие NMOSFET-транзисторы с аналогичными характеристиками также могут быть удовлетворительными.«Конечно, вам действительно стоит провести SPICE-анализ 2Nyyyy, 2Nzzzz и VNaaaa, которые, конечно же, будут одними из самых дешевых и наиболее доступных устройств из вашего списка.

Аналогичная процедура применяется, если проект, который вы хотите использовать, вызывает 3N14159. и вы не можете его найти. Если у вас есть его данные, вам следует изучить схему и решить, какие из параметров устройства важны. Если вы не можете найти его данные, изучите схему и попытайтесь определить, какие параметры транзистора необходимы для правильной и безопасной работы.Попробуйте симуляцию SPICE, чтобы проверить работоспособность, но будьте немного консервативны в выборе бездымных (т.е.безопасных — не взорвется) значений напряжения пробоя, тока и мощности, поскольку это не ваша конструкция, и вы можете кое-что упустить. Используйте выбранные вами значения в параметрическом поиске с последующей проверкой программного и аппаратного обеспечения, как описано выше. Если все пойдет хорошо, у вас есть запасные части для 3N14159, и вам не придется ехать в Тимбукту [14].

Список литературы

---

1. Компараторы и операционные усилители — пусть они никогда не встретятся
2. Искусство электроники Пола Горовица и Уинфилда Хилла — Издательство Кембриджского университета (1989) ISBN-10: 0521370957
3. Википедия: Транзистор
4. Julius Lillienfield — Заявка на патент Канады CA272437 (1925) / Патент США US1745175 — Способ и устройство для управления электрическими токами 1930-01-28
5. John Bardeen & Walter Brattain: — Патент США US2524035 — Трехэлектродный элемент схемы, использующий полупроводниковые материалы, 1948-02-26 (выпущен 1950-10-03) и Уильям Шокли: — Патент США US2569347 — Элемент схемы, использующий полупроводниковый материал 1948-06 -26 (выдан 25.09.1951)
6. Elektor
7. У каждого инженера должна быть коробка с использованными компонентами, оставшимися от предыдущих проектов, в качестве источника внезапно необходимых деталей для новых.В идеале у них должен быть разумный набор вещей, но не настолько, чтобы их было трудно искать. Спичечный коробок слишком мал, 40-футовый интермодальный контейнер обычно слишком велик (если вы не морской инженер, работающий на морских буровых установках).
8. Разработчики интегральных схем делают это слишком часто при написании технических описаний. Вместо того, чтобы указывать общую часть, они указывают ту, которую они фактически использовали — это был предпроизводственный образец стартапа в Тимбукту, который обанкротился в 1976 году, или что-то столь же нелепое.Это одна из причин высокого уровня безумия среди прикладных инженеров, которым приходится убеждать клиентов в том, что использование заменителя на самом деле не является признанием поражения и не может ускорить Армагедон или дождь из лягушек и рыб.
9. «Прочтите дружественный технический паспорт!»
10. В этих ссылках обсуждается тепловой шум и коэффициенты шума в контексте резисторов и операционных усилителей, но физика в равной степени применима и для транзисторов:
    
11. Cadence отлично справляется с
12. Назван в честь Джона Милтона Миллера, который впервые описал его действие в 1920 году.Миллер, конечно, работал с термоэмиссионными клапанами (лампами), но название и эффект до сих пор актуальны для полупроводниковых триодов (BJTs & FETs).
13. GP-BJT и MOSFET, Avnet
14. На самом деле я всегда хотел поехать в Тимбукту — там есть древний университет, и нужно увидеть архитектуру, чтобы поверить в это — и теперь, когда Аль-Каида изгнана, я планирую возможный визит в следующем году. Но я не ожидаю найти полупроводники: верблюдов, туарегов, финики, кус-кус, песок и фантастическое исламское искусство — но не фабрику транзисторов.

Выбор и правильная работа импульсных силовых транзисторов: Часть 2

В первой статье этой серии мы обсудили основные требования к силовым транзисторам, силовым биполярам Si, структуре и поломке стандартных силовых Si MOSFET-транзисторов и сверхпереходным транзисторам.

В этой статье мы более подробно обсудим работу Si MOSFET в области схем управления и Si IGBT.

5. Цепи привода для правильной работы кремниевых МОП-транзисторов.

Общее замечание относительно указаний производителя по применению и принципиальных схем: за некоторыми исключениями они непригодны для серийного производства.

В основном, схема возбуждения должна заряжать и разряжать входную емкость затвора, но она не постоянна.

При переключении из ВЫКЛ в ВКЛ и наоборот транзистор пересекает свою линейную область. Из-за очень высокой крутизны полевых МОП-транзисторов и полевых транзисторов JFET емкость между стоком и затвором будет многократно увеличена.Следовательно, при пересечении линейной области драйвер будет сильно нагружен, что приведет к тому, что напряжение затвора останется на плато. Таким образом, переключение значительно замедлится, если драйвер не может выдавать несколько ампер. Такие мощные выходные каскады требуют больших и дорогих микросхем, особенно CMOS.

Любые сравнения скорости переключения бессмысленны, если не учитывать драйвер. Обычно требуется резистор, включенный последовательно с затвором, который определяет скорость включения. Он должен быть подключен параллельно с быстрым диодом, 1 Н 4150 (не 4148) достаточно для большинства полевых МОП-транзисторов среднего размера.В этом диоде есть двоякая потребность: он предотвращает нарастание слишком высокого напряжения на резисторе во время выключения и ускоряет выключение. Драйвер, достаточно мощный, чтобы выдавать несколько ампер, и маломощный резистор затвора минимизируют время переключения.

Как уже упоминалось, короткое время переключения является не только преимуществом: они уменьшают коммутационные потери, но и создают более сильные электромагнитные помехи, а изоляционные материалы в трансформаторах и т. Д. Подвергаются более высокому диэлектрическому напряжению. Это не всегда приводит к немедленному отказу, но все изоляционные материалы имеют ограниченный срок службы, который зависит от рабочей температуры и диэлектрического напряжения, которое определяется рабочей частотой и dv / dt.На 100 кГц стандартная полиэфирная фольга потребляет только 1/10 от напряжения, необходимого при 50 Гц. Это редко упоминается, когда хвалят быстрое переключение. См., Например, кривые ресурса для проводов с тройной изоляцией.

5.1 Обычные драйверы

Идеальным выходным каскадом является КМОП-драйвер с низким сопротивлением, который также фиксирует затвор на земле и Vcc. Поскольку другая схема драйвера в основном биполярная, для этого требуется микросхема BICMOS. Поэтому большинство драйверов являются недорогими биполярными и оснащены квазикомплементарным выходным каскадом NPN с тем недостатком, что он не может подтягиваться ни к земле, ни к Vcc, в лучшем случае до + 1 В и до Vcc — 1 В.Силовые полевые МОП-транзисторы Si имеют минимальный порог, как правило, 2 В, некоторые — даже 1 В, поэтому резистор между затвором и землей является обязательным. При включении верхний уровень менее критичен, пока он> 10 В. Более 12 В не требуется и только вводит избыточный заряд затвора, который был удален при выключении.

Ток утечки может легко включить полевой МОП-транзистор, если импеданс относительно земли соотв. источник слишком велик, следует учитывать максимальный ток утечки при наивысшем рабочем Tj. На практике этот резистор должен быть <100 К, а скорее ближе к 10 К.Еще одна причина, о которой часто забывают: всем микросхемам драйвера требуется минимальный Vcc, прежде чем они начнут работать, ниже этого минимального напряжения будет достигнуто, выход на затвор остается высоким импедансом, следовательно, затвор разомкнут! Игнорирование утечки может привести к паразитному включению, которое вызывает повышенные потери, но даже разрушение из-за теплового разгона.

Если выходной каскад драйвера слишком слабый, может помочь дополнительный эмиттерный повторитель, часто бывает достаточно BC 330-40 / BC 327-40.

5.2 Эффект Миллера и каскод

Оба берут свое начало от схемотехники аналогового высокочастотного усилителя и известны на протяжении десятилетий; Импульсные схемы — это просто перегруженные усилители.

На рисунке 5.1 показан усилитель любой формы с коэффициентом усиления v и емкостью CAE между выходом A и входом E. Не имеет значения, состоит ли усилитель только из одного транзистора или имеется любое количество каскадов. Также не имеет значения, инвертирующий он или нет. В любом случае емкость между выходом и входом видит разницу напряжений v _In — v _out .Это имеет тот же эффект, как если бы была эффективная входная емкость C _экв. , «Емкость Миллера». Обратите внимание, что этот эффект присутствует только при включении усилителя; затем его можно измерить с помощью измерителя емкости. Усилитель должен находиться в линейном диапазоне, эффект исчезает, когда усилитель перегружен, потому что усиление становится равным нулю.

Cequiv = C вывод на ввод (1 — v).

Рис. 5.1: Как возникает эффект Миллера.

Прирост v необходимо вводить со знаком.

Обратите внимание, что C _экв. может быть выше или ниже, чем фактический выход C на вход, в зависимости от знака v! Важным практическим случаем является эмиттер или истоковый повторитель с идеалом v = + 1; здесь C _экв. = 0, оба конца вывода C на вход видят один и тот же сигнал, поэтому ток сигнала отсутствует, значение C может быть любым. Другой способ выразить это сказать, что оба конца этой емкости загружены

Любая импульсная цепь страдает от эффекта Миллера, потому что переключающее устройство должно проходить свою линейную область от включения до выключения и наоборот.Мосфеты обладают очень высокой крутизной, поэтому эффект Миллера будет выражен. В тот самый момент, когда транзистор входит в свой линейный диапазон, драйвер будет загружен со значительно большей емкостью, поэтому форма входного сигнала будет иметь плато, пока транзистор не выйдет из своего линейного диапазона. Для более быстрого переключения необходимы высокие токи возбуждения, что требует дорогих драйверов. В схемах широкополосных усилителей эффект Миллера можно компенсировать, в импульсных схемах это невозможно.Все, что возможно, — это минимизировать внешнюю выходную емкость до входной емкости из-за крошечного транзистора, соответственно. IC, эффективное экранирование между входом и выходом вряд ли возможно, и эту проблему решает каскод. Сравнение времени переключения между разными транзисторами бессмысленно, если не учитывать схемы управления! Обратите внимание, что невозможно подать чрезмерные входные токи в переключающий транзистор, потому что эти токи должны быть уменьшены, соответственно. генерируется выходом транзистора.

Каскод, известный по высокочастотным ламповым усилителям, является идеальным переключателем. Название представляет собой сочетание слов «пентод» и «каскад». Он состоит из двух последовательно соединенных усилительных устройств, как показано на рисунке 5.2. Существует большое количество каскодных схем, возможна любая комбинация ламп, биполярных транзисторов, полевых МОП-транзисторов и полевых транзисторов JFET. включая так называемые свернутые каскоды; они состоят из транзисторов противоположной полярности, так что вход и выход могут иметь произвольные потенциалы, а также оба транзистора могут работать с разными токами.Внутренние каскоды микросхемы усилителя являются стандартными.

Рисунок. 5.2: Одно из многих исполнений каскода, здесь выгодная комбинация стандартного n-канального МОП-транзистора низкого напряжения и JFET-транзистора, в частности, GaN или SiC JFET. Эта комбинация не требует вспомогательного напряжения затвора. Собственный диод полевого МОП-транзистора используется в мостовых схемах, где ток также должен течь в обратном направлении. JFET пропускает ток в обоих направлениях.Большинство представленных на рынке полевых транзисторов на основе GaN и SiC имеют каскоды.

Стандартный каскод представляет собой комбинацию n-канального МОП-транзистора низкого уровня с источником на земле и второго с затвором на земле (переменный ток). Первый питается источником второго; Следовательно, это комбинация каскада с заземленным источником и каскадом с заземленным затвором.

В идеале транзистор имеет бесконечное входное и выходное сопротивление, то есть его выход стока является генератором тока. В идеале транзистор имеет бесконечную крутизну, это означает, что его входное сопротивление в истоке равно нулю, т.е.е. вход источника — это виртуальная земля переменного тока, соответственно. текущая раковина. Переменный ток, выходящий из стока нижнего транзистора, поступает в исток и выходит из стока верхнего. Это имеет ряд последствий:

1. За исключением типа каскода, показанного на рисунке 5.2, для каскодов требуется дополнительный источник напряжения затвора для верхнего транзистора, обычно + 12 В. Если нижний транзистор включается, он автоматически подает напряжение 12 В между затвором и истоком верхнего транзистора. . Обратите внимание, что JFET полностью включен с нулевым напряжением на затворе.Если вход = затвор нижнего возбуждается, исток верхнего (JFET) притягивается к нулю, поэтому напряжение между затвором и истоком становится равным нулю. Емкость затвор-исток верхнего разряжается чрезвычайно низким (миллиом) сопротивлением нижнего. Если нижний выключен, ток источника переменного тока верхнего источника быстро заряжает емкость в узле нижний сток-верхний исток, пока напряжение в этом узле не достигнет напряжения отсечки верхнего, отключив его.Колебание напряжения находится только в пределах от нуля до _{В, отсечка} , то есть <20 В, поэтому достаточно небольшого полевого МОП-транзистора низкого напряжения. На практике в этом узле требуется стабилитрон, ограничивающий напряжение во время переключения. Дополнительные затраты на превращение одного Coolmos в каскод минимальны.

2. Из-за нулевого импеданса источника (в качестве входа) на стоке нижнего блока отсутствует переменное напряжение, следовательно, отсутствует эффект Миллера. Входная емкость каскода является минимально возможной и состоит только из суммы емкостей затвор-сток и затвор-исток.Каскод — это самый простой в использовании переключатель. Это одна из причин, почему это так быстро.

3. Соединение между стоком нижнего и истоком верхнего некритично, потому что нет переменного напряжения, сигнал представляет собой чистый ток, емкость относительно земли не имеет переменного напряжения и не влияет на переключение. Таким образом, оба транзистора могут быть разделены, так что критическая емкость между выходом и входом может быть минимизирована, чтобы избежать «эффекта Миллера». Это было бы вредно, потому что усиление каскода является наивысшим достижимым на одном каскаде, это просто произведение крутизны нижнего транзистора на импеданс нагрузки каскода.Верхний транзистор видит выходное сопротивление нижнего в своем источнике; это бесконечно, потому что это МОП-сигнал низкого уровня. Таким образом, даже если верхний транзистор представляет собой полевой транзистор с довольно низким выходным сопротивлением, выходное сопротивление на его выходе сток = каскод практически бесконечно. Следовательно, возможны очень высокие импедансы нагрузки (в усилителях) и коэффициент усиления в несколько тысяч. Однако индуктивность соединения имеет решающее значение. Компоновка платы каскода — сложная задача. Это схема ГГц соотв.переключатель ns. Даже такие автономные напряжения, как 360 В, можно переключить за <5 нс.

4. Важно понимать, что верхний каскад с заземленным затвором (переменный ток) не усиливает, а просто пропускает переменный ток стока нижнего транзистора к его выходу сток = выход. Верхний транзистор может быть практически любым: биполярный с высоким значением fT, стандартный MOSFET, Coolmos, a-Si, GaN, SiC JFET, улучшенный MOSFET на основе GaN или SiC, это не имеет значения! Это очень важно понимать, потому что производители GaN и SiC, которые предлагают каскоды, пытаются убедить клиентов, что GaN, соответственно.SiC вызывает быстрое переключение. Фактически, если вместо GaN или SiC используется Si Coolmos, скорость переключения идентична, потому что это исключительно заслуга Si MOSFET более низкого стандарта. Трудно понять, почему ни один из производителей Coolmos (Superjunction) не выпускает на рынок каскоды. GaN соотв. Каскоды SiC не имеют никаких преимуществ при переключении каскадов, за одним исключением: мостовые схемы, в которых собственный диод нижнего полевого МОП-транзистора пропускает ток в обратном направлении. И GaN, и SiC не имеют лавинных рейтингов.Более низкие емкости GaN или SiC практически незаметны, потому что в узле всегда есть как минимум 3 компонента. В простом случае PFC вклад переключателя намного ниже, чем вклад дросселя или SiC-диода.

5.3 Дополнительные подсказки

1. Чувствительность микросхем к току, подаваемому на их выходы, варьируется в широких пределах; если микросхемы одного производителя будут работать, микросхемы другого типа будут уничтожены.

2. Повсеместная дешевая полиэфирная изоляция на индуктивных компонентах небезопасна для автономных ИИП; выше 130 C он распадется.Выдерживаемое напряжение резко уменьшается с увеличением частоты; при 100 кГц полиэстер будет принимать только 10% напряжения при 50 Гц! Более высокие температуры также уменьшают выдерживаемое напряжение и срок службы материала. Материалы с тройной изоляцией, такие как TexE, состоят из слоев полиэстера и нейлона. Если такой трансформатор горит, возможен контакт между первичной и вторичной обмотками. Каптон дороже, но он выдерживает 400 ° C и распадается при 800 ° C, это также, следующий за тефлоном, лучший диэлектрик, который у нас есть.Следовательно, в автономных трансформаторах следует использовать два слоя в качестве изоляции между первичной и вторичной обмотками.

3. Из-за наличия лавинно-устойчивых защитных компонентов на стоке кремниевых силовых полевых МОП-транзисторов, как правило, нет необходимости, однако, как уже упоминалось, непрерывный сход лавины не рекомендуется, также потому, что он генерирует дополнительные потери и электромагнитные помехи. Наибольшая нагрузка возникает в схемах обратного хода. Для автономного SMPS полевые МОП-транзисторы на 800 В не нужны, подойдет Coolmos на 650 В. Всегда должна быть предусмотрена демпферная схема, состоящая из быстродействующего высоковольтного диода, такого как BYV 26 E, и параллельной комбинации резистора и полипропиленового или керамического высоковольтного конденсатора.Могут потребоваться дополнительные RC параллельно первичной и вторичной обмоткам; конденсаторы должны быть НПО, резисторы — безиндуктивными. Чтобы потери были низкими, конденсатор должен быть как можно меньше, обычно <100 мкА.

4. Используйте только датчики 100: 1 с прибл. 2 p и наблюдайте за возвращением заземления: лучше всего использовать гнездо датчика Tektronix.

5. Изоляционный материал между транзистором и охлаждающей поверхностью имеет решающее значение и часто недооценивается. Высокое значение dv / dt создает значительные диэлектрические токи через изоляцию, которые не только создают в ней потери, но и создают сильные электромагнитные помехи.Керамические материалы лучше, но дороги и сложны в установке. Лучшим компромиссом является силиконовый каучук толщиной 0,4 мм, наполненный керамическим порошком (например, Kerafol, 86400). Более тонкий материал, вероятно, будет поврежден неровной поверхностью и острыми краями транзистора. Обратите внимание, что Rth между чипом и охлаждающей поверхностью увеличивается, но редко указывается. Лучше всего измерить его, установив резистор в том же корпусе, что и транзистор, например. ТО-220, из того же материала.

6. Даже если нет разницы потенциалов между корпусом транзистора и охлаждающей поверхностью, не следует ожидать, что оба они будут плоскими; в лучшем случае будет прямой или точечный контакт и, как следствие, плохая теплопередача.Смазка устарела и крайне нежелательна в производственной среде. В промышленности разработаны материалы для сопряжения, которые сохнут при комнатной температуре. Когда транзистор нагревается в первый раз, смазка будет сочиться и заполнять зазоры для оптимальной теплопередачи.

7. Если требуется особенно низкий уровень электромагнитных помех, например, в медицинском оборудовании, и если толстые керамические изоляторы нежелательны, можно использовать многослойную изоляцию, то есть сначала изолятор, затем медную фольгу, а затем второй изолятор.Медная фольга подключается к той же земле, что и переключающий транзистор. Остерегайтесь каптона, потому что у него очень плохая теплопередача!

8. Крепление транзистора винтами или даже заклепками невозможно, единственный приемлемый метод — использование пружинных зажимов, которые давят на пластиковый корпус. Это единственный способ поддерживать достаточное давление в течение долгого времени.

9. Измерения температуры на текущем стоке активного переключающего транзистора будут мешать работе большинства приборов, большая емкость пробника также может мешать работе.Отсюда измеряют сразу после выключения.

10. Рассеиваемая мощность может быть рассчитана только приблизительно, включение и выключение являются сложными. Лучший способ: измерять температуру корпуса сразу после выключения. Затем на место транзистора с такой же изоляцией устанавливают силовой резистор ТО-220. С источником питания нагревают резистор до той же температуры, что и транзистор; требуемая мощность идентична рассеиваемой мощности транзистора.

12.Обратный диод фактически является коллекторно-базовым диодом паразитного NPN и довольно медленный; есть полевые МОП-транзисторы с более быстрыми. Следует соблюдать осторожность при включении этих диодов во время переключения, это может привести к их разрушению.

6. ​​Si IGBT.

Одним из наиболее коммерчески успешных изобретений стал IGBT = биполярный транзистор с изолированным затвором. Это повсеместно.

IGBT предложил фундаментальное решение проблемы увеличения потерь с квадратом тока в полевых МОП-транзисторах.Это биполярный транзистор, управляемый полевым МОП-транзистором; как таковой он может просто мобилизовать больше носителей заряда, то есть электронов, а также дырок. Напряжение на нем очень мало увеличивается с током. Эта особенность и низкая стоимость объясняют огромное экономическое значение IGBT: почти вся приводная электроника в транспортном бизнесе полагается на IGBT.

Hvbipolar страдают от очень низкого коэффициента усиления по току, эта проблема решается входом MOSFET. Однако при выключении у биполярного устройства остается открытое основание, ужас для каждого опытного инженера-конструктора.Выключение происходит медленно, поэтому IGBT страдает от высоких потерь при выключении. Вот почему он ограничивается низкочастотной работой с неприятным слышимым шумом от тяговых машин. Между тем на рынке существует около 7 поколений IGBT, которые также допускают сверхзвуковую работу. Только в последнее время SiC-транзисторы начали заменять IGBT из-за их гораздо более высокой рабочей частоты, низких значений Rdson, а также более высоких рабочих TJ. Их недостаток — более высокая стоимость.

Рисунок 6.1: Различия между двумя полевыми МОП-транзисторами и IGBT. Обратите внимание на хвостовой ток.

На рис. 6.1 показаны различия между полевыми МОП-транзисторами и IGBT. Задний p-слой (коллектор pnp, в IGBT называемый «эмиттером») вводит дополнительные носители заряда. Эти носители заряда находятся в равновесии с электронами в канале, следовательно, создается гораздо большая концентрация носителей заряда, чем вызванная легированием, следовательно, увеличивается проводимость дрейфовой зоны.Но во время выключения эти дополнительные носители заряда должны быть удалены из зоны дрейфа, что вызывает длинный «хвост» тока. Рабочие частоты остались в основном в диапазоне кГц.

Напряжение насыщения Vsat не может быть заметно уменьшено, а также потери, пока Rdson SiC MOSFET достигает миллиомных областей. Основным преимуществом IGBT является его низкая стоимость, поскольку он остается биполярным транзистором. Обратите внимание, что основным отличием от стандартного полевого МОП-транзистора является дополнительный нижний слой p.

Существует два семейства IGBT: PT = сквозное соединение и NPT = непробиваемое. Разница заключается в форме электрического поля. В NPT поле не достигает тыльной стороны эмиттера, пластины недорогие с одним легированием.

SiC MOSFET

всегда будут оставаться более дорогими, но их использование позволяет сэкономить в противном случае, например в пассивных компонентах. В конечном итоге они заменят IGBT

.

Возвращайтесь в следующем месяце и получите третий выпуск этой серии.

Об авторе

Доктор Артур Зейбт — профессиональный консультант лаборатории проектирования электроники со специализацией в SMPS с 40-летним опытом работы с усилителями SiC, GaN, D. Он является изобретателем управления режимом тока (патент США), а также экспертом в области проектирования электромагнитных помех.

Руководство по выбору транзисторов и диодов — Fairchild Semiconductor — Каталоги в формате PDF | Техническая документация

1. Каталоги >
2. Полупроводник Fairchild >
3. Руководство по выбору транзисторов и диодов

Все каталоги и технические брошюры Fairchild Semiconductor

Архивные каталоги

* Цены указаны без учета налогов.Они не включают стоимость доставки и таможенные пошлины, а также не включают дополнительную плату за установку или активацию. Цены являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от страны, с изменениями стоимости сырья и обменных курсов.

Сравнить до 10 товаров

Руководство по выбору транзисторов

для экспериментаторов, июнь 1974 г. Popular Electronics

Июнь 1974 г. Популярная электроника Оглавление Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники.См. Статьи из Популярная электроника, опубликовано с октября 1954 года по апрель 1985 года. Настоящим подтверждаются все авторские права.

Хотите верьте, хотите нет, но люди еще есть там — инженеры и любители, — которые проектируют схемы с использованием дискретных транзисторов. Конечно, есть множество интегральных схем, которые объединяют несколько функций в один пакет, который часто работает почти как идеальные компоненты и стоит гораздо меньше денег, чем создание аналогичного схема из отдельных компонентов.Тем не менее, иногда одиночный транзистор с парным смещением резисторы сделают свою работу, и иногда разработчик просто хочет сделать что-то другое. Там также много случаев, когда вам нужно найти замену вышедшему из строя транзистору, который аналогичная форма, посадка и функции. Эта статья из выпуска Popular Electronics за 1974 год может быть просто помощь, которая вам понадобится, если вам нужно выбрать транзистор. Конечно, если твой приложение предназначено для высокой частоты, есть параметры, которые следует учитывать, кроме представленных здесь, но это хорошее начало.

Руководство по выбору транзисторов для экспериментаторов

Рис. 1. — Требования к обратному и прямому смещению показаны для транзисторов npn и pnp.

Понимание характеристик транзисторных схем исключает метод проб и ошибок

Джон Л. Турино

Выбор транзистора для конкретной схемы применения требует значительно большего, чем просто выбор устройство наугад и методом проб и ошибок, чтобы определить, будет ли оно работать.Правильное устройство выбор требует, чтобы номинальные характеристики и параметры транзистора были известны, а важность этих характеристик в приложении следует понимать.

Читатели наверняка знают, что биполярный транзистор обычно смещен в прямом направлении от базы к эмиттеру. и обратное смещение от базы к коллектору (рис. 1). В активном режиме работы транзистора небольшое изменение тока базы, I _B , приводит к гораздо большему изменению тока коллектора, Я _С .У транзисторов также есть два других режима работы — отключенный и насыщенный. В отсечке В этом режиме через транзистор протекает только ток утечки. В насыщенном режиме протекает максимальный ток, ограничивается только внешними компонентами. Несмотря на то, что мы используем транзистор в основном в активном режиме, мы можем более четко проиллюстрировать многие параметры, рассматривая режимы отсечки и насыщения.

Параметры и характеристики. Вот десять характеристик транзисторов, которые следует учитывать. учетная запись при выборе устройства (или при проектировании схемы вокруг него).Обратитесь к соответствующие чертежи на рис. 2 для наглядного определения параметров.

(1) В _CBO : Это напряжение пробоя коллектор-база в состоянии обратного смещения. Если позволить напряжению между коллектором и базой превысить значение пробоя, транзистор может выйти из строя. Всегда выбирайте транзистор, номинальное значение V _CBO которого превышает максимальное ожидаемое напряжение. в цепи между базой и коллектором.

Рис.2. — Транзистор показан отключенным (A), насыщенным (B) и в нормальном режиме (C).

(2) В _EBO : это напряжение пробоя эмиттер-база в состоянии обратного смещения. Если это значение будет превышено, транзистор может выйти из строя; Итак, выберите транзистор, V _EBO превышает максимальное напряжение, которое будет существовать в цепи база-эмиттер. (В большинстве В «малосигнальных» аналоговых схемах напряжение база-эмиттер редко превышает примерно 0.8 вольт в вперед или назад. Следовательно, если этот параметр не указан, он обычно не будет повод для беспокойства.)

(3) В _CEO : это максимально допустимое напряжение от коллектора до эмиттера на транзисторе. обратный смещенный (отрезанный). Напряжение питания V _CEO транзистора должно превышать напряжение питания. если транзистор должен работать безопасно. В качестве альтернативы напряжение питания для схемы должно быть поддерживается на уровне ниже V _CEO .

(4) I _CBO : Это ток утечки от коллектора к базе, когда транзистор перевернут. пристрастный. Этот параметр имеет большое значение, потому что он быстро увеличивается с увеличением транзистора. температура. Это может повлиять на смещение транзисторного каскада и, если оно будет чрезмерным, привести к увеличению большой ток, который может привести к «тепловому разгоне», что в конечном итоге приведет к разрушению транзистора. Выберите транзистор, у которого I _CBO меньше 0.001-кратный обычно ожидаемый ток коллектора. (Обычно кремниевые транзисторы имеют очень маленький рейтинг I _CBO . Тем не менее, имеет смысл удвоить чек.)

(5) В _{CE (SAT)} : это напряжение от коллектора до эмиттера, когда транзистор проводит максимальный ток и дальнейшее увеличение базового тока не приведут к дальнейшему увеличению коллектора Текущий. Это напряжение является минимальным потенциалом, который должен поддерживаться между эмиттером и коллектором. если действие транзистора должно продолжаться.Обычно указывается как удельный ток, I _{C (SAT)} , и не должно превышать напряжение источника питания за вычетом ожидаемого размаха напряжения коллектора.

(6) В _{BE (SAT)} : это напряжение база-эмиттер, когда транзистор насыщен. Это обычно указывается при определенном токе, I _{B (SAT)} , и важен в первую очередь при переключении схем, хотя это влияет на смещение аналоговых схем.

(7) I _{B (MAX)} : это абсолютный максимальный базовый ток, который может безопасно протекать через транзистор.Необходимо позаботиться о том, чтобы цепь не вызвала базовый ток, превышающий I _{B (MAX)} . для потока, и, наоборот, рейтинг устройства I _{B (MAX)} всегда должен превышать максимально ожидаемый базовый ток.

(8) I _{C (MAX)} : это абсолютный максимальный ток коллектора, который может безопасно течь в транзистор. Если оно будет превышено, устройство может выйти из строя. Рейтинг I _{C (MAX)} должен превышать максимальное значение тока коллектора, которое может когда-либо протекать в цепи.

(9) P _(ИТОГО) : Полная (максимальная) мощность, которую транзистор может безопасно рассеивать, должна никогда не превышаться. Фактическая мощность в цепи равна V _CE X I _C , когда транзистор смещен в активном режиме. (Напряжение и ток база-эмиттер также влияют на общую мощность, но они обычно незначительны по отношению к V _CE X I _C .) В большинстве цепей, разумно выбрать устройство, у которого P _(ИТОГО) .рейтинг 2 (V _CE X I _C ).

Рис. — 3. На этой диаграмме показано, как различные параметры используются при проектировании схемы.

(10) H _FE Это коэффициент усиления транзистора по току в конфигурации с общим эмиттером. (показан на рис. 1-3) и обычно называется бета (β) транзистора. Бета определяется как отношение тока коллектора к току базы (β = I _C // I _B ) и является одним из важнейший из параметров транзистора.Он определяет достижимый коэффициент усиления схемы и требуемый номиналы резистора смещения. Он может быть указан как диапазон значений (от 10 до 100) или как набор значений. при определенных токах коллектора (50 @ 1 мА, 20 @ 10 мА и т. д.). Чтобы выбрать значение бета для данного транзистора, рассчитать значение тока коллектора, необходимого в цепи, и доступный базовый ток. В в любой схеме, подобной показанной на рис. 2C, бета должна превышать отношение R _C / R _E , но должно не быть настолько большим, чтобы транзистор мог насыщаться.В новом дизайне минимальная бета-версия критический параметр, так как смещение можно настроить для любого конкретного значения.

Использование параметров. Схема, показанная на рис. 3, должна помочь связать воедино все, казалось бы, несвязанные параметры. С помощью этой схемы мы проиллюстрируем реальную процедуру проектирования и продемонстрируем как каждый параметр соотносится с дизайном.

Предположим, что нам нужна схема с коэффициентом усиления по напряжению 10 и размахом размаха на выходе 12 В на резисторе 1000 Ом (R _E ).Мы рассчитываем R _E как 1000/10, или 100 Ом. (Поскольку усиление напряжения A _В = R _C / R _E , R _E = R _C / A _В .)

Полная размах напряжения на R _C составит 12 В, а на R _E — 1,2 В (от пика до пика). Чтобы V _{CE (SAT)} не влиял на схему, добавьте еще 3 или 4 вольта к требуемой сумме потенциал от источника питания. Сделайте V _CC равным 12 + 1.2 + 3,8 или 17 вольт. С V _CC напряжение питания 17 вольт и R _C + R _E равно 1100 Ом, коллектор максимальное ток будет 17 В / 1100 Ом или 15,45 мА. При правильном смещении транзистора будет примерно половина этого значения (около 8 мА) тока коллектора. В _CE будет 17 вольт — (8 мА X 1100 Ом) = 8,2 вольт. Таким образом, общая мощность схемы составляет 8,2 В X 8 мА = 65,6 мВт.

Теперь укажите значение 100 для бета транзистора.На этом этапе мы можем выбрать транзистор с следующие минимальные характеристические значения:

V _{CE (SAT)} и V _{BE (SAT)} не являются критическими; I _{B (МАКС.)} = I _{C (МАКС.)} / Бета.

Теперь у вас есть достаточно информации, чтобы начать просматривать руководство по транзистору для npn-транзистора. со значениями параметров, безопасными по сравнению с перечисленными выше. Допустим, вы остановились на 2N6010 транзистор со следующими характеристиками:

Сравнение этих характеристик с требованиями нашей схемы показывает, что транзистор 2N6010 будет более чем адекватно удовлетворять наши потребности.Все, что сейчас необходимо, — это вычислить правильные значения. из R _B и R _X , используя обычные средства, и проверить схему.

Существует большая свобода выбора подходящего транзистора для схемы. Более консервативно Если транзистор рассчитан на конкретное применение, тем выше вероятность срабатывания схемы. почти навсегда. Когда необходимо подобрать транзистор на замену, просто проанализируйте схему на предмет его важные параметры и выбрать новое устройство, характеристики которого соответствуют требованиям.

Опубликовано: 15 мая, 2017

транзисторов

транзисторов Главная | Конденсатор | Разъем | Диод | IC | Лампа | LED | Реле | Резистор | Переключатель | Транзистор | Переменный резистор | Другой

---

На этой странице описаны практические вопросы, такие как меры предосторожности при пайке. и выявление потенциальных клиентов. Эксплуатация и использование транзисторов регулируется Страница «Транзисторные схемы».

Типы | Подключение | Пайка | Радиаторы | Тестирование | Коды | Выбор | Пара Дарлингтон

См. Также: Радиаторы | Транзисторные схемы

Функция

Транзисторы усиливают ток , например их можно использовать для усиления небольшого выхода ток от логической микросхемы, чтобы он мог управлять лампой, реле или другим сильноточным устройством. Во многих схемах используется резистор для преобразования изменяющегося тока в изменяющееся напряжение, поэтому транзистор используется для усиления напряжения .

Транзистор может использоваться как переключатель (либо полностью включен с максимальным током, либо полностью выключен с нет тока) и как усилитель (всегда частично включен).

Величина усиления тока называется коэффициентом усиления по току , символ h _FE .
Для получения дополнительной информации см. Страницу «Транзисторные схемы».

---

Типы транзисторов

Обозначения схемы транзистора

Есть два типа стандартных транзисторов, NPN и PNP , с разными обозначениями схем.Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN-транзисторами, потому что их проще всего сделать из кремния. Если вы новичок в электронике, лучше всего начать с изучения того, как использовать транзисторы NPN.

Выводы имеют маркировку база (B), коллектор (C) и эмиттер (E).
Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но их не так много. Помогите понять, как используется транзистор, так что относитесь к ним как к ярлыкам!

Пара Дарлингтона — это два транзистора, соединенные вместе. чтобы дать очень высокий коэффициент усиления по току.

Помимо стандартных (биполярных) транзисторов, есть полевых транзисторов , которые обычно обозначаются как FET s. У них разные символы схем и свойства, и они (пока) не рассматриваются на этой странице.

---

Выводы транзистора для некоторых распространенных стилей корпуса.

Подключение

Транзисторы имеют три вывода, которые должны быть подключены правильно.Пожалуйста, будьте осторожны, потому что неправильно подключенный транзистор может выйти из строя. повреждается мгновенно при включении.

Если вам повезет, ориентация транзистора будет видна на печатной плате или схема макета стрипборда, в противном случае вам нужно будет обратиться к каталогу поставщика для определения потенциальных клиентов.

На рисунках справа показаны отведения для некоторых из наиболее распространенных стилей корпусов.

Обратите внимание, что схемы выводов транзисторов показывают вид от до с ведет к вам.Это противоположно схемам выводов микросхем (микросхем), которые показывают вид сверху.

См. Ниже таблицу, в которой показаны стили корпуса некоторые общие транзисторы.

---

Пайка

Транзисторы могут быть повреждены нагреванием при пайке, поэтому, если вы не являетесь экспертом, это Целесообразно использовать радиатор, прикрепленный к проводу между соединением и корпусом транзистора. Стандартный зажим «крокодил» можно использовать в качестве радиатора.

Не путайте этот временный радиатор с постоянным радиатором (описанным ниже) что может потребоваться для силового транзистора, чтобы предотвратить его перегрев во время работы.

---

Радиаторы

Из-за протекающего через них тока в транзисторах выделяется лишнее тепло. Радиаторы необходимы силовым транзисторам, потому что они пропускают большие токи. Если вы обнаружите, что транзистор становится слишком горячим, чтобы к нему прикасаться, безусловно, необходимо радиатор! Радиатор помогает рассеивать (отводить) тепло, передавая это в окружающий воздух.

Для получения дополнительной информации см. Страницу «Радиаторы».

---

Проверка транзистора

Транзисторы могут быть повреждены нагреванием при пайке или неправильным использованием в цепи. Если вы подозреваете, что транзистор может быть поврежден, есть два простых способа его проверить:

Проверка транзистора NPN

1. Проверка мультиметром

Используйте мультиметр или простой тестер (аккумулятор, резистор и светодиод) чтобы проверить каждую пару проводов на проводимость.Установите цифровой мультиметр на проверку диодов и аналоговый мультиметр для диапазона низкого сопротивления.

Проверить каждую пару проводов в обе стороны (всего шесть тестов):

• Переход база-эмиттер (BE) должен вести себя как диод и вести только в одну сторону.
• Переход база-коллектор (BC) должен вести себя как диод и вести только в одну сторону.
• Коллектор-эмиттер (CE) не должен проводить ни в коем случае.

На схеме показано, как ведут себя переходы в NPN-транзисторе. В транзисторе PNP диоды перевернуты, но можно использовать ту же процедуру тестирования.

Простая схема переключения для проверки транзистора NPN

2. Тестирование в простой схеме переключения

Подключите транзистор к схеме, показанной справа, которая использует транзистор в качестве переключателя. Напряжение питания не критично, подходит от 5 до 12 В.Эту схему можно быстро построить, например, на макетной плате. Позаботьтесь о включении 10k резистор в соединении с базой, иначе вы разрушите транзистор, когда будете его проверять!

Если транзистор в порядке, светодиод должен загореться при нажатии переключателя. и не загорается при отпускании переключателя.

Для проверки транзистора PNP используйте ту же схему, но поменяйте местами светодиод и напряжение питания.

Некоторые мультиметры имеют функцию проверки транзисторов, которая обеспечивает известный базовый ток и измеряет ток коллектора, чтобы отобразить Коэффициент усиления по постоянному току транзистора h _FE .

---

Коды транзисторов

В Великобритании используются три основных серии кодов транзисторов:

• Коды, начинающиеся с B (или A), например BC108, BC478
  Первая буква B — кремний, A — германий (сейчас используется редко). Вторая буква указывает на тип; например, C означает звуковую частоту малой мощности; D означает звуковую частоту высокой мощности; F означает низкую мощность и высокую частоту. Остальная часть кода идентифицирует конкретный транзистор.В системе нумерации нет очевидной логики. Иногда в конце добавляется буква (например, BC108C) для обозначения специальной версии. основного типа, например, с более высоким коэффициентом усиления по току или другим типом корпуса. Если в проекте указана версия с более высоким коэффициентом усиления (BC108C), ее необходимо использовать, но если указан общий код (BC108), подходит любой транзистор с этим кодом.
• Коды, начинающиеся с TIP, например TIP31A
  СОВЕТ относится к производителю: силовой транзистор Texas Instruments.Буква в конце обозначает версии с разным номинальным напряжением.
• Коды, начинающиеся с 2N, например 2N3053
  Начальная буква «2N» идентифицирует деталь как транзистор, а остальную часть кода. обозначает конкретный транзистор. В системе нумерации нет очевидной логики.

---

Выбор транзистора

В большинстве проектов указывается конкретный транзистор, но при необходимости обычно можно замените эквивалентный транзистор из широкого ассортимента.Самое важное свойства, которые следует искать, — это максимальный ток коллектора I _C и коэффициент усиления по току h _FE . Чтобы упростить выбор, большинство поставщиков группируют свои транзисторы в категориях, определяемых их типовым использованием или максимальная мощность рейтинг.

Чтобы сделать окончательный выбор, вам необходимо обратиться к таблицам технических данных, которые обычно представлены в каталогах. Они содержат много полезной информации но их может быть трудно понять, если вы не знакомы с сокращениями использовал.В таблице ниже приведены наиболее важные технические данные некоторых популярных транзисторов. таблицы в каталогах и справочниках обычно содержат дополнительную информацию, но это вряд ли будет полезно, если у вас нет опыта. Количества, указанные в таблице, поясняются ниже.

Транзисторы NPN
Код	Структура	Корпус стиль	I C макс.	В CE макс.	ч FE мин.	P до макс.	Категория (стандартное использование)	Возможные замены
BC107	НПН	ТО18	100 мА	45 В	110	300 мВт	Аудиосистема с низким энергопотреблением	BC182 BC547
BC108	НПН	ТО18	100 мА	20 В	110	300 мВт	Общего назначения, малой мощности	BC108C BC183 BC548
BC108C	НПН	ТО18	100 мА	20 В	420	600 мВт	Общего назначения, малой мощности
BC109	НПН	ТО18	200 мА	20 В	200	300 мВт	Аудио (низкий уровень шума), малое энергопотребление	BC184 BC549
BC182	НПН	TO92C	100 мА	50 В	100	350 мВт	Общего назначения, малой мощности	BC107 BC182L
BC182L	НПН	ТО92А	100 мА	50 В	100	350 мВт	Общего назначения, малой мощности	BC107 BC182
BC547B	НПН	TO92C	100 мА	45 В	200	500 мВт	Аудиосистема с низким энергопотреблением	BC107B
BC548B	НПН	TO92C	100 мА	30 В	220	500 мВт	Общего назначения, малой мощности	BC108B
BC549B	НПН	TO92C	100 мА	30 В	240	625 мВт	Аудиосистема (низкий уровень шума), малое энергопотребление	BC109
2N3053	НПН	ТО39	700 мА	40 В	50	500 мВт	Общего назначения, малой мощности	BFY51
BFY51	НПН	ТО39	1А	30 В	40	800 мВт	Общего назначения, средней мощности	BC639
BC639	НПН	ТО92А	1А	80 В	40	800 мВт	Общего назначения, средней мощности	BFY51
TIP29A	НПН	ТО220	1А	60 В	40	30 Вт	Общего назначения, большой мощности
TIP31A	НПН	ТО220	3А	60 В	10	40 Вт	Общего назначения, большой мощности	TIP31C TIP41A
TIP31C	НПН	ТО220	3А	100 В	10	40 Вт	Общего назначения, большой мощности	TIP31A TIP41A
TIP41A	НПН	ТО220	6А	60 В	15	65 Вт	Общего назначения, большой мощности
2N3055	НПН	ТО3	15А	60 В	20	117 Вт	Общего назначения, большой мощности
Обратите внимание: данные в этой таблице были составлен из нескольких источников, которые не совсем согласованы! Большинство расхождений незначительны, но, пожалуйста, обратитесь к информации у вашего поставщика, если вам требуются точные данные.
Транзисторы PNP
Код	Структура	Корпус стиль	I C макс.	В CE макс.	ч FE мин.	P до макс.	Категория (стандартное использование)	Возможные замены
BC177	PNP	ТО18	100 мА	45 В	125	300 мВт	Аудиосистема с низким энергопотреблением	BC477
BC178	PNP	ТО18	200 мА	25 В	120	600 мВт	Общего назначения, малой мощности	BC478
BC179	PNP	ТО18	200 мА	20 В	180	600 мВт	Аудиосистема (низкий уровень шума), малое энергопотребление
BC477	PNP	ТО18	150 мА	80 В	125	360 мВт	Аудиосистема с низким энергопотреблением	BC177
BC478	PNP	ТО18	150 мА	40 В	125	360 мВт	Общего назначения, малой мощности	BC178
TIP32A	PNP	ТО220	3А	60 В	25	40 Вт	Общего назначения, большой мощности	TIP32C
TIP32C	PNP	ТО220	3А	100 В	10	40 Вт	Общего назначения, большой мощности	TIP32A
Обратите внимание: данные в этой таблице были составлен из нескольких источников, которые не совсем согласованы! Большинство расхождений незначительны, но, пожалуйста, обратитесь к информации у вашего поставщика, если вам требуются точные данные.

Конструкция	Показывает тип транзистора: NPN или PNP. Полярности двух типов разные, поэтому, если вы ищете замену, она должна быть того же типа.
Тип корпуса	На схеме показаны отведения для некоторых из наиболее распространенных стилей корпуса. в разделе «Подключение» выше. Эта информация также имеется в каталогах поставщиков.
I C макс.	Максимальный ток коллектора.
В CE макс.	Максимальное напряжение на переходе коллектор-эмиттер. Вы можете игнорировать это значение в цепях низкого напряжения.
ч FE	Это усиление по току (строго по постоянному току). Гарантированное минимальное значение дано, потому что фактическое значение варьируется от транзистор на транзистор — даже для однотипных! Обратите внимание, что текущее усиление — это просто число, поэтому у него нет единиц измерения. Коэффициент усиления часто указывается при определенном токе коллектора I C который обычно находится в середине диапазона транзистора, например «100 @ 20 мА». означает, что усиление составляет не менее 100 при 20 мА. Иногда указываются минимальные и максимальные значения. Поскольку коэффициент усиления примерно постоянный для разных токов, но он меняется в зависимости от транзистора. к транзистору эта деталь действительно интересует только специалистов. Почему h FE ? Это один из целого ряда параметров транзисторов, каждый со своим собственным символом.Здесь слишком много объяснений.
P до макс.	Максимальная общая мощность, которую может развивать транзистор, обратите внимание, что радиатор потребуется для достижения максимального рейтинга. Этот рейтинг важен для транзисторов, работающих как усилители, мощность примерно равна Я C × V CE . Для транзисторов, работающих как переключатели, максимальное ток коллектора (I C макс.) важнее.
Категория	Это показывает типичное использование транзистора, это хорошая отправная точка при поиске заменитель. В каталогах могут быть отдельные таблицы для разных категорий.
Возможные заменители	Это транзисторы с аналогичными электрическими свойствами, которые подойдут заменители в большинстве схем. Однако у них может быть другой стиль корпуса. поэтому будьте осторожны при размещении их на печатной плате.

---

Пара Дарлингтон

Это два транзистора, соединенных между собой так, что усиленный ток с первого усиливается вторым транзистором. Это дает паре Дарлингтонов очень высокий коэффициент усиления по току, например 10000. Пары Дарлингтона продаются в виде полных пакетов, содержащих два транзистора. У них есть три вывода ( B , C и E ) которые эквивалентны выводам стандартного отдельного транзистора.

Вы можете составить свою собственную пару Дарлингтона из двух транзисторов.
Например:

• Для TR1 используйте BC548B с h _FE1 = 220.
• Для TR2 используйте BC639 с h _FE2 = 40.

Общий коэффициент усиления этой пары составляет h _FE1 × h _FE2 = 220 × 40 = 8800.
Максимальный ток коллектора пары I _C (макс.) Такой же, как у TR2.

---

Главная | Конденсатор | Разъем | Диод | IC | Лампа | LED | Реле | Резистор | Переключатель | Транзистор | Переменный резистор | Другой

---

---

© Джон Хьюс 2007, Клуб электроники, www.kpsec.freeuk.com
Этот сайт был взломан с использованием ПРОБНОЙ версии WebWhacker. Это сообщение не появляется на лицензированной копии WebWhacker.

Согласование силовых и задающих транзисторов

Согласование силовых и управляющих транзисторов

Elliott Sound Products

Согласование силовых и управляющих транзисторов

© 2001 — Род Эллиотт (ESP)
Страница обновлена ​​в июле 2015 г.

---

Основной индекс Указатель статей

---

Содержание

---

Введение
Используете ли вы биполярные переходные транзисторы (BJT) или металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET), существует множество схем, которые предлагают (или требуют) согласованные пары транзисторов.Некоторые розничные продавцы продают согласованные устройства, но они довольно дорогие и редко доступны.

Согласование силовых транзисторов теоретически легко, но на самом деле существует довольно много параметров, которые необходимо согласовать, чтобы получить действительно согласованные пары. Ситуация немного усложняется, когда у вас есть устройства PNP и NPN (или N-Channel и P-Channel), поскольку более простые методы сравнения (или мосты) не работают из-за противоположных полярностей.

Эта статья не предназначена для того, чтобы охватить все возможности, так как необходимое оборудование выходит за пределы диапазона среднестатистического любителя.Имейте в виду, что некоторые из тестов потенциально разрушительны, если тестируемое устройство (тестируемое устройство) не имеет надлежащего радиатора, поэтому установка достаточно прочного радиатора имеет важное значение. В идеале следует использовать метод быстрого зажима, чтобы устройства не приходилось каждый раз завинчивать — на это может уйти много времени.

Производители решают проблему радиатора с помощью импульсного тестирования (чтобы устройство не могло нагреться), но для этого требуется дорогостоящее оборудование, поэтому требуется более простой тест.Упрощение на самом деле делает его более сложным для сильноточных испытаний, так как вам придется установить транзистор перед тем, как начать. Для этих тестов об использовании слюдяных шайб не может быть и речи (слишком много времени), поэтому радиатор будет на потенциале коллектора (BJT) или стока (MOSFET).

Вам также понадобится достаточно мощный источник питания, если вы хотите проводить испытания при высоком токе. Вы также должны знать о зоне безопасной эксплуатации устройства, так как превышение этого значения очень быстро разрушит BJT.МОП-транзисторы немного более снисходительны, но все равно выйдут из строя, если зайти слишком далеко. Напряжение питания намеренно достаточно низкое (около 12 ° C постоянного тока), чтобы не возникало проблем с SOA.

Альтернатива показанному здесь методу описана в проекте 177. Это тестер постоянного тока коллектора h _FE для транзисторов, и поскольку он использует постоянный ток коллектора, он позволяет более точное согласование. Он использует выбираемый эмиттерный резистор для определения тока и может обеспечить очень точные результаты.Однако это более сложная схема, чем описанная здесь.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Запрещается превышать номинальное максимальное напряжение между источником и затвором полевых МОП-транзисторов.

---

Испытательное оборудование

В идеале у вас будет два мультиметра, но можно использовать один, если у вас их нет. Измерители, как правило, будут цифровыми, и может быть полезен диапазон тока не менее 2 А (но не обязательно).

Источник питания в идеале должен быть регулируемым, но если у вас его нет, нерегулируемый источник питания все равно будет работать.Колебания напряжения сети влияют на точность измерений. Обычные вариации не вызовут больших ошибок, и конечный результат «согласованных» устройств все равно будет иметь некоторые вариации — обнаружение двух идентичных транзисторов обычно не ожидается или не достигается.

Рисунок 1 — Нерегулируемый источник питания 12 В

Мостовой выпрямитель должен быть сильноточного типа, и, учитывая, что мосты на 35 А довольно дешевы, это хороший выбор. Показанные типы 1N5404 подходят для выходного тока не более 6 А.Я предлагаю, чтобы силовой трансформатор был достаточно прочным, иначе во время тестирования будет наблюдаться чрезмерное падение напряжения. Трансформатора на 100 ВА будет более чем достаточно. Не стесняйтесь увеличивать емкость, если от этого вам станет легче. Это не изменит ничего, кроме снижения пульсации питания, что в любом случае не имеет значения для такого рода испытаний.

Рисунок 1A — Регулируемый источник питания 12 В

В идеале следует использовать регулируемую версию блока питания. Это гарантирует, что испытательное напряжение будет стабильным и не будет зависеть от колебаний напряжения сети.Регуляторам нужен хороший радиатор, но поскольку штырь заземления (контакт 2) подключен к корпусу, два регулятора можно прикрутить непосредственно к радиатору. Это улучшает тепловые характеристики. Термопаста (также известная как «термопаста») имеет важное значение, а радиатор в идеале должен быть изолирован от корпуса, поскольку имеется переключатель полярности. Внутренние части тестера должны быть электрически плавающими.

RL1 — это реле, обычно с сопротивлением катушки около 270 Ом и номиналом контактов не менее 10 А при 12 В.При нажатии SW2 («Тест») реле активируется и подает питание на тестовую цепь и тестируемое устройство. D5 используется для подавления обратной ЭДС катушки реле при отпускании кнопки.

Радиатор должен быть спроектирован так, чтобы транзисторы можно было легко и быстро монтировать и демонтировать, в противном случае задача очень быстро превратится в рутинную работу. Обычно достаточно сильного пружинного зажима, чтобы транзистор был прикреплен к радиатору, оставался красивым и холодным во время теста, который все же следует проводить достаточно быстро, чтобы нагрев устройства не исказил результаты.Во всех случаях продолжительность теста должна быть одинаковой для каждого устройства, и на радиаторе полезен вентилятор, чтобы гарантировать, что нагрев с течением времени не вызывает ошибок (они могут стать значительными даже при небольшом повышении температуры радиатора). Вентилятор может питаться от указанного источника питания.

---

Испытательная цепь

Сам тест довольно простой. Первый квалификатор предназначен для усиления и напряжения эмиттер-база для BJT при известном токе или напряжения исток-затвор для полевых МОП-транзисторов, опять же для известного тока.Этот первый тест должен быть выполнен с текущим заданным током покоя (на устройство). На рисунке 1 показана установка, и она намеренно довольно проста. Это будет работать для BJT и MOSFET без каких-либо изменений. Помните, что при тестировании полевых МОП-транзисторов затвор чувствителен к статическому электричеству, поэтому необходимо принять соответствующие меры, чтобы ИУ не было повреждено. Никогда не превышайте номинальное напряжение «исток-затвор» — !

Вам понадобятся резисторы большой мощности. Фактическая номинальная мощность зависит от напряжения питания и испытательного тока.Для предлагаемого источника питания 12 В максимальный испытательный ток 2 А является разумным, поэтому резисторы должны быть установлены, как показано ниже — четыре резистора 1 Ом 5 ​​Вт будут более чем приемлемыми для сильноточных испытаний. Остальные должны быть такими, как описано, и дадут четыре диапазона тестов для удовлетворения большинства потребностей в тестировании.

Рисунок 2 — Проверка усиления / напряжения в режиме покоя

VR1 должен быть горшком с проволочной обмоткой для тестирования BJT, но может быть более ценным углеродным горшком, если вы хотите тестировать только MOSFET.Я, конечно же, предлагаю горшок с проволочной обмоткой, так как он увеличивает полезность испытательного приспособления. Во время работы горшок сильно нагревается (он рассеивает около 1 Вт), поэтому убедитесь, что вы выключаете питание между тестами. Измерительные провода должны быть оснащены цветными зажимами типа «крокодил» для эмиттера / истока, базы / затвора и коллектора / стока (BJT и MOSFET соответственно).

Переключатель «Тест» (SW2 на рис. 1) — это кнопка мгновенного действия, которая позволяет настроить тест, не отключая питание.Постоянный ток к тестовой цепи и тестируемому устройству присутствует только до тех пор, пока SW2 нажат, поэтому вы с меньшей вероятностью повредите что-либо при отсутствии напряжения при переходе от одного тестового транзистора к другому.

---

Базовый процесс тестирования

Выберите транзистор наугад из имеющихся и подключите его к испытательному стенду. Убедитесь, что горшок установлен на минимум и что сначала выбрана правильная полярность! Установите переключатель в диапазон 10 Ом, нажмите кнопку «Test» и регулируйте потенциометр, пока напряжение на клеммах M1 и M2 не станет равным 10 x Iq (в амперах).Если вы хотите использовать ток покоя 100 мА, напряжение на резисторе будет 10 x 0,1 = 1 В. Не забудьте сначала разделить общий ток покоя на количество параллельных выходных устройств.

Для силовых транзисторов переключатель «Base Current Range» (SW5) должен быть установлен в высокий диапазон (100 Ом), а базовый ток ограничен примерно 60 мА. Для устройства с коэффициентом усиления 20 ток коллектора будет около 1,2 А, но он увеличится до 3 А, если коэффициент усиления равен 50 (чаще встречается в современных устройствах).Для маломощных устройств и полевых МОП-транзисторов оставьте переключатель в нижнем диапазоне (~ 6 мА). Обратите внимание, что максимальное напряжение затвора намеренно ограничено примерно 6 В.

Теперь вы можете измерить напряжение эмиттер-база или исток-затвор. Нажмите кнопку «Test», запишите показания и отметьте только что протестированный транзистор (чтобы вы могли соотнести устройство с его измеренными характеристиками). Повторите тест с другими устройствами, которые у вас есть, при необходимости поменяв полярность (SW3) — , но не регулируйте потенциометр — оставьте его точно там, где он был для первого транзистора.Имейте в виду, что ток в последующих транзисторах может отличаться на несколько сотен процентов, поэтому может потребоваться перенастроить потенциометр и повторно запустить тесты с самого начала.

Очень важно, чтобы все тестируемые транзисторы имели одинаковую температуру. Это можно контролировать с помощью термистора и омметра, чтобы результаты испытаний были сопоставимы. Если вы не управляете температурой должным образом, результаты бесполезны. Биполярные транзисторы изменяют свои Vbe (напряжение база-эмиттер) и h FE в зависимости от температуры, а более высокая температура означает более низкую Vbe и выше h FE .МОП-транзисторы изменяют свои Vgs (напряжение затвор-исток), R DS-on (сопротивление «включено») и крутизну в зависимости от температуры.

Для каждого устройства запишите напряжение эмиттер-база (или исток-затвор), напряжение на резисторах (или ток через них) и номер ссылки, который вы отметили на каждом устройстве. Когда вы закончите, у вас будет массив напряжений и токов (рассчитанных на основе напряжения резистора, если вы не используете измеритель тока), и вы можете выбрать те устройства, которые наиболее подходят.Как правило, только ток действительно имеет значение, за исключением устройств, подключенных параллельно, где напряжение база-эмиттер становится важным. Напряжение исток-затвор не изменится, если вы тестируете полевые МОП-транзисторы, поэтому его нужно измерить только один раз.

Используя более высокое сопротивление, можно таким же образом тестировать устройства меньшего размера. Для задающих транзисторов диапазон 100 Ом будет удовлетворительным, а для транзисторов с малым сигналом используйте диапазон 1 кОм. Будьте очень осторожны, чтобы поддерживать ток и напряжение в пределах номинальных значений устройства! Поворотный переключатель на блоке питания предназначен именно для этой цели.

Диапазон	Шкала измерения
1 Ом	1 А / Вольт
10 Ом	100 мА / Вольт
100 Ом	10 мА / Вольт
1 кОм	1 мА / Вольт

Когда вы подключаете вольтметр к клеммам, вы измеряете падение напряжения на выбранном сопротивлении. В таблице выше показан каждый диапазон и его масштаб.Например, если вы используете диапазон 1 Ом и настраиваете потенциометр, чтобы получить напряжение 2 В, ток через ИУ составит 2 ампера. Аналогичным образом, если вы используете диапазон 100 Ом и измеряете 3 В, ток устройства составляет 30 мА. Тот же принцип применяется ко всем остальным диапазонам. Поддерживайте максимальное напряжение ниже 6 В во всех диапазонах (2 В для диапазона 1 Ом), иначе на коллекторе / стоке ИУ будет недостаточно напряжения.

Тест будет соответствовать устройствам, так что они примерно равны в наиболее важной области кроссовера — при желании вы можете тестировать при еще более низком токе, чтобы гарантировать наименьшую возможную ошибку между устройствами, однако тесты становятся очень быстрыми потребление и получение устройств, полностью согласованных во всем рабочем диапазоне, маловероятно.

---

Сильноточный тест

Если у вас есть выбор транзисторов, которые имеют примерно равные низкотоковые характеристики, вы можете провести сильноточный тест, если хотите — для этого используется диапазон 1 Ом на поворотном переключателе. Я не рекомендую вам превышать 2 А, если вы не уверены в своих действиях и / или не используете блок питания с более высоким номиналом.

Тест настраивается точно так же, как и раньше, за исключением того, что ток увеличивается до желаемого значения теста.Для каждого тестируемого устройства убедитесь, что продолжительность теста сохраняется в течение одного и того же времени — скажем, 10 секунд. Вам нужно будет подождать, пока радиатор остынет до той же начальной температуры (или достаточно близкой к ней) между тестами. Здесь поможет вентилятор, и это обязательно, если вы собираетесь протестировать разумное количество устройств. Убедитесь, что у вас достаточно времени, чтобы радиатор вернулся к известной температуре. При желании вы можете включить термистор, который позволит вам контролировать температуру радиатора с помощью омметра.Точные показания температуры не важны, важно только убедиться, что радиатор имеет одинаковую температуру для каждого теста.

Опять же, вы заметите точный ток каждого устройства с потенциометром в том же положении, что и для первого протестированного транзистора. В конце у вас будет набор цифр, которые показывают наиболее подходящие устройства из имеющихся. Я настоятельно рекомендую вам не ожидать чудес — если вы можете получить транзисторы, которые измеряют в пределах 10% друг от друга как для испытаний с высоким, так и с низким током, это хороший результат.Вы можете добиться большего, но не рассчитывайте на это и не впадайте в депрессию, если вам придется принять более широкую толерантность.

Для смелых (и тех, кто потратил время на создание действительно прочного набора для тестирования радиатора), вы можете проводить дальнейшие тесты при более высоких токах, но вам нужно будет быть предельно осторожным. Помните, что 2 А при 12 В — это постоянное рассеивание 24 Вт, и это очень быстро нагреет тестируемый транзистор — более высокие токи создадут еще больше тепла.

С резистором 1 Ом рассеиваемая мощность транзистора уменьшается незначительно, и даже 24 Вт — это слишком много, чтобы избавиться от него в любой тестовой среде.Вам придется использовать термопасту для DUT, чтобы предотвратить перегрев, поскольку обычно невозможно получить показания достаточно быстро, если у вас нет доступа к цифровому запоминающему осциллографу. Если у вас есть доступ к одному, импульсные тесты рекомендуются для всех сильноточных испытаний. Однако способ сделать это выходит за рамки этой небольшой статьи.

Альтернативный подход — провести измерения при больших и малых токах, а затем рассчитать (или построить график) передаточные характеристики каждого устройства.Хотя это требует времени, это должно дать хорошие результаты. В идеале вы будете снимать измерения как минимум в трех точках. Измерьте напряжение коллектора / стока (а для полевых МОП-транзисторов напряжение истока и затвора) при …

• ожидаемый расчетный ток покоя
• близко к пиковому ожидаемому току, а …
• точка на полпути между двумя

Когда у вас есть эти цифры, вы можете выбрать те, которые представляют собой наиболее близкое возможное совпадение. Вам действительно повезет, если вы получите точное соответствие, но должно быть возможно получить несколько приемлемо подобранных пар из партии разумного размера.Вероятно, вам понадобится минимум 10 устройств, если возможно, из одной производственной партии.

---

Транзисторы параллельные

Когда силовые транзисторы используются параллельно, некоторые конструкции усилителей полагаются на точное согласование всех устройств. Использование эмиттерного резистора для каждого устройства приводит к некоторой степени разделения тока, но с очень низкими значениями (менее 0,1 Ом) устройства должны быть согласованы, потому что сопротивления едва достаточно для обеспечения равного распределения при нормальной работе.

Для согласования параллельно включенных транзисторов обычно требуется, чтобы V _{было согласовано с коэффициентом усиления} , и . Согласование коэффициентов усиления должно выполняться в диапазоне коллекторных токов, чтобы транзисторы равномерно распределяли нагрузку. Природа биполярных транзисторов заключается в том, что тот, который принимает наибольшую нагрузку (из-за более высокого усиления или более низкого V _будет ), станет более горячим, и это увеличит усиление и еще больше снизит V _до , заставив его даже больше нагрузки.Использование общего радиатора гарантирует, что температура кристаллов будет достаточно близкой друг к другу.

Использование эмиттерных резисторов всегда помогает, но в некоторых случаях может быть недостаточно для обеспечения долговременной надежности, особенно если устройства используются на пределе своих максимальных номиналов. Некоторые разработчики включают в базовые схемы последовательные резисторы — они могут помочь, но могут принести больше вреда, чем пользы, и обычно не рекомендуются. В полевых МОП-транзисторах резисторы затвора всегда необходимы для предотвращения паразитных колебаний, но они не влияют на распределение тока.

Поскольку температура всех параллельно включенных транзисторов должна быть одинаковой (по причинам, описанным выше), важно, чтобы все силовые транзисторы (биполярные или MOSFET) использовали один и тот же физический радиатор. Таким образом, средняя температура будет практически одинаковой для всех устройств. Всегда используйте резисторы эмиттера или истока с разделением тока, если это возможно, и не стесняйтесь согласовывать V _{с коэффициентом усиления} и усилением параллельно включенных транзисторов (или V _gs и усилением для полевых МОП-транзисторов).

---

Выводы

Описанные тесты не являются наиболее точными из известных, но они вполне подойдут любителям. Можно ожидать, что результаты будут очень хорошими при использовании для сопоставления, а выбранные пары будут намного ближе, чем вам когда-либо даст случайный выбор.

Согласованные транзисторы редко дадут вам «лучший звук» (что бы это ни значило). Как правило, искажения практически не затрагиваются, и нет никакого влияния на частотную характеристику или переходную характеристику.Что вы получите (для параллельно подключенных устройств), так это большую надежность, потому что транзисторы будут более равномерно распределять ток.

Имейте в виду, что некоторые конструкции с «низкой обратной связью» абсолютно требуют, чтобы транзисторы NPN и PNP были согласованы, потому что обратной связи недостаточно, чтобы сделать схему линейной, если отдельные устройства не имеют точно согласованного усиления во всем диапазоне рабочего тока. Согласование V _и между устройствами NPN и PNP бесполезно при любой разумной конструкции усилителя.

Набор для тестирования довольно дешев в изготовлении и может использоваться для всех видов тестирования транзисторов — не только для согласования, но и для проверки работоспособности транзисторов. Поскольку он будет работать с биполярными транзисторами и полевыми МОП-транзисторами, он имеет большую полезность по сравнению с большинством обычных тестеров транзисторов для большинства основных потребностей тестирования. Небольшие дополнения делают его еще более полезным.

---

---

Основной индекс Указатель статей

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и © 2001. Воспроизведение или повторная публикация любыми способами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и авторские права © декабрь 2001 г. Последнее обновление — апр 08, добавлены детали параллельных транзисторов, обновлены схемы. / Июль 2015 — добавлено тестовое реле и изменен текст в соответствии с требованиями.

Смещение транзисторов и смещение транзисторов

Устойчивый режим работы транзистора во многом зависит от его базового тока, напряжения коллектора и значений тока коллектора, и поэтому, если транзистор должен правильно работать как линейный усилитель, он должен быть правильно смещен вокруг своей рабочей точки.

Установление правильной рабочей точки требует выбора резисторов смещения и нагрузочных резисторов, чтобы обеспечить соответствующие условия входного тока и напряжения коллектора. Правильная точка смещения для биполярного транзистора, NPN или PNP, обычно находится где-то между двумя крайними положениями в отношении того, что он либо «полностью включен», либо «полностью выключен» вдоль линии нагрузки постоянного тока. Эта центральная рабочая точка называется «рабочая точка покоя», или для краткости Q-точка .

Когда биполярный транзистор смещен так, что точка Q находится примерно в середине его рабочего диапазона, то есть примерно на полпути между отсечкой и насыщением, говорят, что он работает как усилитель класса А. Этот режим работы позволяет выходному напряжению увеличиваться и уменьшаться вокруг точки Q усилителя без искажений, поскольку входной сигнал колеблется в течение одного полного цикла. Другими словами, выход доступен для полного цикла ввода 360, ^— .

Так как же установить смещение Q-точки транзистора? — Правильное смещение транзистора достигается с помощью процесса, известного как Base Bias .

Но прежде чем мы начнем рассматривать возможные различные схемы смещения транзистора , давайте сначала вспомним простую схему с одним транзистором, а также ее напряжения и токи, как показано слева.

Функция «Уровень смещения постоянного тока» состоит в том, чтобы правильно установить Q-точку транзистора, установив его ток коллектора (I _C ) на постоянное и установившееся значение без какого-либо внешнего входного сигнала, подаваемого на базу транзистора.

Эта установившаяся рабочая точка или рабочая точка постоянного тока задается значениями напряжения питания цепей постоянного тока (Vcc) и значениями резисторов смещения, подключенных к клемме базы транзистора.

Поскольку токи смещения базы транзисторов представляют собой установившиеся постоянные токи, соответствующее использование конденсаторов связи и байпаса поможет блокировать любые токи смещения от другого каскада транзистора, влияющие на условия смещения следующего каскада. Сети с базовым смещением могут использоваться для транзисторов с общей базой (CB), с общим коллектором (CC) или с общим эмиттером (CE). В этом простом руководстве по смещению транзистора мы рассмотрим различные схемы смещения, доступные для усилителя с общим эмиттером.

База смещения усилителя с общим эмиттером

Одна из наиболее часто используемых схем смещения для транзисторной схемы связана с самосмещением схемы смещения эмиттера, когда один или несколько резисторов смещения используются для установки начальных значений постоянного тока для трех токов транзистора (I _B ), (I _C ) и (I _E ).

Двумя наиболее распространенными формами смещения биполярных транзисторов являются: бета-зависимый и бета-независимый .Напряжения смещения транзистора в значительной степени зависят от бета транзистора (β), поэтому смещение, установленное для одного транзистора, не обязательно может быть одинаковым для другого транзистора, поскольку их значения бета могут быть разными. Смещение транзистора может быть достигнуто либо с помощью одного резистора обратной связи, либо с помощью простой схемы делителя напряжения для обеспечения необходимого напряжения смещения.

Ниже приведены пять примеров конфигураций смещения базы транзистора от одного источника питания (Vcc).

Фиксированная база смещения транзистора

Показанная схема называется «схемой смещения с фиксированной базой», потому что базовый ток транзистора I _B остается постоянным для данных значений Vcc, и поэтому рабочая точка транзистора также должна оставаться фиксированной.Эта схема смещения с двумя резисторами используется для установления начальной рабочей области транзистора с использованием фиксированного тока смещения.

Этот тип устройства смещения транзистора также является бета-зависимым смещением, поскольку установившееся состояние работы является функцией значения бета-β транзистора, поэтому точка смещения будет варьироваться в широком диапазоне для транзисторов того же типа, что и характеристики транзисторы не будут точно такими же.

Эмиттерный диод транзистора имеет прямое смещение за счет приложения необходимого положительного напряжения смещения базы через токоограничивающий резистор R _B .При использовании стандартного биполярного транзистора прямое падение напряжения база-эмиттер составит 0,7 В. Тогда значение R _B будет просто: (V _CC — V _BE ) / I _B , где I _B определяется как I _C / β.

При использовании этого типа смещения с одним резистором напряжения и токи смещения не остаются стабильными во время работы транзистора и могут сильно различаться. Также рабочая температура транзистора может отрицательно повлиять на рабочую точку.

Обратная связь коллектора, смещающая транзистор

Эта конфигурация обратной связи коллектора с самосмещением является еще одним методом бета-зависимого смещения, для которого требуются два резистора для обеспечения необходимого смещения постоянного тока для транзистора. Конфигурация обратной связи между коллектором и базой гарантирует, что транзистор всегда смещен в активной области независимо от значения Beta (β). Напряжение смещения базы постоянного тока получается из напряжения коллектора V _C , что обеспечивает хорошую стабильность.

В этой схеме резистор смещения базы R _B подключен к коллектору C транзистора, а не к шине напряжения питания Vcc. Теперь, если ток коллектора увеличивается, напряжение коллектора падает, уменьшая базовый привод и, таким образом, автоматически уменьшая ток коллектора, чтобы точка Q транзистора оставалась неизменной. Следовательно, этот метод смещения обратной связи коллектора создает отрицательную обратную связь вокруг транзистора, поскольку существует прямая обратная связь от выходного контакта к входному контакту через резистор R _B .

Поскольку напряжение смещения получается из падения напряжения на нагрузочном резисторе R _L , при увеличении тока нагрузки будет большее падение напряжения на R _L и соответствующее пониженное напряжение коллектора, V _C . Этот эффект вызовет соответствующее падение базового тока I _B , что, в свою очередь, вернет I _C в нормальное состояние.

Противоположная реакция также будет иметь место при уменьшении тока коллектора транзисторов.Тогда этот метод смещения называется самосмещением, при этом стабильность транзисторов с использованием этого типа цепи смещения обратной связи обычно хороша для большинства конструкций усилителей.

Смещение транзистора с двойной обратной связью

Добавление дополнительного резистора к цепи смещения базы предыдущей конфигурации еще больше улучшает стабильность по отношению к вариациям Beta, (β) за счет увеличения тока, протекающего через резисторы смещения базы.

Ток, протекающий через R _B1 , обычно устанавливается на значение, равное примерно 10% тока коллектора, I _C .Очевидно, он также должен быть больше, чем базовый ток, необходимый для минимального значения Beta, β.

Одним из преимуществ этого типа конфигурации самосмещения является то, что два резистора одновременно обеспечивают как автоматическое смещение, так и обратную связь Rƒ.

Смещение транзистора с эмиттерной обратной связью

Этот тип конфигурации смещения транзистора, часто называемый самоэмиттерным смещением, использует как эмиттерную, так и обратную связь база-коллектор, чтобы еще больше стабилизировать ток коллектора.Это связано с тем, что резисторы R _B1 и R _E , а также переход база-эмиттер транзистора эффективно соединены последовательно с напряжением питания V _CC .

Обратной стороной этой конфигурации обратной связи эмиттера является то, что она снижает выходное усиление из-за подключения базового резистора. Напряжение коллектора определяет ток, протекающий через резистор обратной связи R _B1 , создавая так называемую «дегенеративную обратную связь».

Ток, протекающий от эмиттера, I _E (который представляет собой комбинацию I _C + I _B ) вызывает падение напряжения на R _E в таком направлении, что оно смещает базу в обратном направлении. -эмиттерный переход.

Таким образом, если ток эмиттера увеличивается, из-за увеличения тока коллектора, падение напряжения I * R _E также увеличивается. Поскольку полярность этого напряжения приводит к обратному смещению перехода база-эмиттер, I _B автоматически уменьшается. Следовательно, ток эмиттера увеличивается меньше, чем это было бы, если бы не было резистора самосмещения.

Обычно значения резистора устанавливаются таким образом, чтобы падение напряжения на эмиттерном резисторе R _E составляло приблизительно 10% от V _CC , а ток, протекающий через резистор R _B1 , составлял 10% от тока коллектора I _C .

Таким образом, этот тип конфигурации смещения транзистора лучше всего работает при относительно низких напряжениях источника питания.

Смещение транзистора делителя напряжения

Здесь конфигурация транзистора с общим эмиттером смещена с использованием схемы делителя напряжения для повышения стабильности. Название этой конфигурации смещения происходит от того факта, что два резистора R _B1 и R _B2 образуют сеть делителя напряжения или потенциала через источник питания, а их переход в центральной точке соединен с базовым выводом транзисторов, как показано.

Эта конфигурация смещения делителя напряжения является наиболее широко используемым методом смещения транзистора. Эмиттерный диод транзистора смещен в прямом направлении на величину напряжения, возникающего на резисторе R _B2 . Кроме того, смещение цепи делителя напряжения делает схему транзистора независимой от изменений бета, поскольку напряжения смещения, установленные на клеммах базы, эмиттера и коллектора транзистора, не зависят от значений внешней схемы.

Чтобы вычислить напряжение, развиваемое на резисторе R _B2 и, следовательно, напряжение, приложенное к клемме базы, мы просто используем формулу делителя напряжения для резисторов, включенных последовательно.

Обычно падение напряжения на резисторе R _B2 намного меньше, чем на резисторе R _B1 . Очевидно, что базовое напряжение транзистора V _B относительно земли будет равно напряжению на R _B2 .

Величина тока смещения, протекающего через резистор R _B2 , обычно устанавливается равной 10-кратному значению требуемого базового тока I _B , так что она достаточно высока, чтобы не влиять на ток делителя напряжения или изменения в Beta. .

Цель смещения транзистора состоит в том, чтобы установить известную рабочую точку покоя или точку Q для биполярного транзистора, чтобы он работал эффективно и создавал неискаженный выходной сигнал. Правильное смещение постоянного тока транзистора также устанавливает его начальную рабочую область переменного тока с практическими схемами смещения, использующими схему смещения с двумя или четырьмя резисторами.

В схемах биполярных транзисторов точка Q представлена ​​(V _CE , I _C ) для транзисторов NPN или (V _EC , I _C ) для транзисторов PNP.Стабильность основной цепи смещения и, следовательно, точка Q обычно оценивается путем рассмотрения тока коллектора как функции как от бета (β), так и от температуры.

Здесь мы кратко рассмотрели пять различных конфигураций «смещения транзистора» с использованием резистивных цепей. Но мы также можем смещать транзистор, используя кремниевые диоды, стабилитроны или активные цепи, подключенные к клемме базы транзистора. Мы также могли бы правильно смещать транзистор от источника питания с двойным напряжением, если бы захотели.

.

No related posts.