Как подобрать транзистор по параметрам
Как подобрать замену для MOSFET-транзистора
На что нужно обратить внимание
Открыв PDF-даташит, в первую очередь надо выяснить: тип транзистора (MOSFET или JFET), полярность, тип корпуса, расположение выводов (цоколевку).
Для MOSFET-транзистора важным параметром является сопротивление сток-исток открытого транзистора (Rds). От значения Rds зависит мощность, выделяемая на транзисторе. Чем меньше значение Rds, тем меньше транзистор будет нагреваться.
Однако необходимо помнить, что чем больше Id и меньше Rds, тем больше ёмкость затвора у MOSFET-транзистора. Это приводит к тому, что требуется большая мощность для управления этим затвором. А если схема не обеспечит нужную мощность, то возрастут динамические потери из-за замедленной скорости переключения транзистора и, как итог, MOSFET будет больше нагреваться. Поэтому необходимо проверить температурный режим (нагрев) транзистора после включения устройства. Если транзистор сильно нагревается, то дело может быть как в самом транзисторе, так и в элементах его обвязки.
Расшифровка основных параметров MOSFET-транзисторов
Тип транзистора – в реальных устройствах могут использоваться полевые транзисторы разных типов: транзистор с управляющим p-n – переходом (J-FET) или униполярные транзисторы МДП-типа (MOSFET).
Предельно допустимое напряжение затвор-исток (Vgs) – при подаче на затвор напряжения более допустимого, возможно повреждение изолирующего оксидного слоя затвора (это может быть и статическое электричество). Не стоит использовать транзисторы с большим запасом по напряжениям Vds и Vgs, т.к. обычно они имеют худшие скоростные характеристики.
Максимально допустимый постоянный ток стока (Id) – следует иметь ввиду, что иногда выводы из корпуса транзистора ограничивают максимально допустимый постоянный ток стока (переключаемый ток может быть больше). С ростом температуры максимально допустимый ток уменьшается.
Общий заряд затвора (Qg) — заряд, который нужно сообщить затвору для открытия транзистора. Чем меньше этот параметр, тем меньшая мощность требуется для управления транзистором.
Выше описаны наиболее важные параметры MOSFET-транзисторов. В даташитах производитель указывает много дополнительных параметров: заряд затвора, ток утечки затвора, импульсный ток стока, входная емкость и др.
Что важно учесть при монтаже MOSFET-транзистора
При работе с MOSFET транзисторами нужно учесть, что они могут быть повреждены статическим электричеством на ваших руках или одежде. Перед монтажом на печатную плату необходимо соединить выводы транзистора между собой тонкой проволокой. Для пайки лучше используйте паяльную станцию, а не обычный электрический паяльник. Вместо отсоса для удаления припоя используйте медную ленту для удаления припоя. Это уменьшит вероятность пробоя затвора статическим электричеством. Или используйте антистатический браслет.
Как подобрать замену для биполярного транзистора
На что нужно обратить внимание?
Открыв PDF-даташит, в первую очередь выясняем тип транзистора: биполярный или полевой, p-n-p или n-p-n, тип корпуса, расположение выводов (цоколевку).
Из числовых параметров это, прежде всего, максимальный ток и напряжение. У транзистора-замены максимальный ток и напряжение должны быть больше либо равны исходному.
Для биполярного транзистора важным параметром является коэффициент передачи по току hfe. Если транзистор стоит в ключевых схемах (включение-выключение нагрузок), hfe должен быть больше или равен искомому. Если стоит в аналоговых усилителях или подобных устройствах, то должен быть близок. В импульсных блоках питания транзисторы-аналоги также нужно выбирать с близким hfe (возможно придётся менять и исправный транзистор, стоящий в паре).
Необходимо проверить температурный режим (нагрев) транзистора после включения устройства. Если транзистор чрезмерно нагревается, то дело может быть как в самом транзисторе, так и в неисправных элементах его обвязки.
Расшифровка основных параметров биполярных транзисторов
Полупроводниковый материал: большинство транзисторов будут германиевые или кремниевые. Другие типы не используются в обычных устройствах. С учетом этого параметра будет спроектирована обвязка транзистора.
Полярность (проводимость): при установке транзистора другой полярности, он выходит из строя.
Выше описаны только наиболее важные параметры транзисторов. В даташитах производитель указывает много дополнительных параметров: напряжение насыщения коллектор-эмиттер, максимально допустимый импульсный ток коллектора, обратный ток эмиттера, максимально допустимый ток базы и т.д.
Выбор транзистора – для новичков в радиоделе
Проблема выбора транзистора возникает не только тогда, когда вы создаёте собственное устройство Очень многие схемы в Интернете и литературе «долгожители», что не меняет их ценности, но затрудняет поиск компонентов, снятых с производства много лет назад Часто используются зарубежные схемы, и, хотя выбор импортных компонентов огромен, но он не исчерпывающий Приходится искать аналоги
Создавая свою схему, чтобы избежать задачи выбора транзистора, можно остановиться на решении – возьму самый мощный транзистор. Вот так выглядит это решение:
Рис 519 Вид мощного транзистора
На что же следует обратить внимание при выборе транзистора для своей схемы В первую очередь на допустимый ток коллектора, допустимое напряжение на коллекторе, допустимую мощность рассеивания Выбирая транзистор, вы точно знаете, какое устройство вы создаёте, его назначение Оно определит, в какой группе транзисторов следует искать нужный: низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные
Что происходит с полупроводниковым прибором, если напряжение на нём превосходит предельно допустимое Рассмотрим диод при обратном включении
Рис 520 Испытание диода при обратном включении
Картинка на экране осциллографа не очень показательна, поэтому рядом вид, который даёт обозреватель графиков Когда напряжение превышает предельно допустимое, ток начинает резко возрастать, увеличивается мощность рассеивания, диод выходит из строя Аналогичные процессы происходят и у транзистора
Превышение допустимого тока приводит к перегоранию, подобно плавкому предохранителю, как материала полупроводника, так и подводящих к кристаллу ток проводников
Превышение допустимой мощности рассеивания приводит к перегреву транзистора, к увеличению неуправляемых токов, что вызывает ещё больший перегрев – процесс может происходить очень быстро, заканчиваясь выходом транзистора из строя
Выбор транзистора по верхней рабочей частоте может быть затруднён тем, что часто этот параметр приводится для включения транзистора с общей базой Нужно знать, что при включении с общим эмиттером это значение может уменьшиться в несколько десятков раз
Для некоторых схем очень важным параметром может оказаться шум Есть группа транзисторов с нормированным показателем, коэффициентом шума Это не значит, что другие транзисторы шумят сильнее, но для транзисторов с ненормированным коэффициентом шума следует отбирать экземпляры, удовлетворяющие вас по этому показателю
Словом, к выбору транзистора следует относиться внимательно Например, в схеме транзистор с допустимым напряжением на коллекторе 40 В Вы ищите ему замену, ориентируясь на питающее
напряжение 10 В Но, если в схеме есть индуктивность, то, скорее всего, она была причиной выбора транзистора с допустимым напряжением 40 В
При выборе транзистора по мощности рассеивания следует иметь в виду, что иногда указывают предельно допустимую мощность рассеивания с учётом применения теплоотвода Но в справочнике это не указано Лучше это проверить, обратившись к другому справочнику, чем, собрав устройство, разочароваться в нём
Программы симуляции тем удобны, что можно провести все мыслимые эксперименты, не выводя компоненты из строя Можно измерить все токи и напряжения, что на макетной плате сделать трудно Вот пример:
Если это возможно, как в случае с реле, проблему решают, добавляя обратно включённый диод
Рис 522 Работа транзистора на индуктивную нагрузку с шунтирующим диодом
Наблюдать проявления такого рода эффектов на макетной плате затруднительно Поэтому применение программ симуляции даёт лучшие результаты
Но, с другой стороны, и к проверке работы схемы в программе следует подходить внимательно Вот пример работы программы, когда результат должен настораживать
Рис 523 Ключевой транзистор с индуктивной нагрузкой Скорее всего, реальная работа схемы получится следующей:
Рис 524 Более реалистичная картина происходящего
Разница в этих двух случая в скорости нарастания напряжения Вот вид импульсов с очень крутыми фронтами, задаваемыми в программе по умолчанию, и импульсами, которые ближе к реальной ситуации
Рис 525 Разница в настройке источника импульсов
Но вопрос о том, что ближе к реальности, опять будет во многом зависеть от выбора транзистора Чем выше верхняя граничная частота транзистора, тем круче могут быть фронты импульсов, а сам транзистор, если нельзя шунтировать индуктивность, следует выбирать с наибольшим допустимым напряжением на коллекторе
Многих смущает тот факт, что программы симуляции, как Multisim, Proteus или Qucs, предлагают модели только импортных транзисторов А заветная схема, сборка которой намечена, имеет отечественные Что делать
По меньшей мере, есть два пути решения проблемы: добавить в программу модели отечественных транзисторов или выбрать импортные аналоги отечественных транзисторов Есть справочники аналогов, есть возможность поиска ответа на этот вопрос в Интернете, есть в руководстве пользователя, скорее всего, раздел посвящённый созданию собственных моделей В этом может помешать только отсутствие нужных параметров модели Но, в конце концов, выбирая отечественный аналог с параметрами близкими к импортному, вы, я думаю, получите тот же результат, который увидели в программе
Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012