Jak zvolit analogový tranzistor

V tomto článku budeme diskutovat téma výběru analogů bipolárních a polních tranzistorů. Jakým parametrům tranzistoru byste měli věnovat pozornost, abyste si vybrali vhodnou náhradu?

K čemu to je? Stává se, že při opravě zařízení, řekněme spínacího zdroje, je uživatel nucen přejít do nejbližšího skladu elektronických součástek, ale sortiment neobsahuje pouze takový tranzistor, který selhal v obvodu zařízení. Pak si musíte vybrat z toho, co je k dispozici, tj. Vybrat analog.

A také se stává, že vyhořelý tranzistor na desce byl jedním z těch, které již byly přerušeny, a pak je to správné, co dělat, je datový list dostupný v síti, kde můžete vidět parametry a vybrat vhodný analog z těch, které jsou v současné době k dispozici. Tak či onak, musíte vědět, jaké parametry zvolit, a to bude diskutováno později.

Bipolární tranzistory

Začněme si povídat bipolární tranzistory. Hlavní charakteristiky jsou:

• maximální napětí kolektor-emitor

• maximální proud kolektoru

• maximální výkon rozptýlený skříní tranzistoru,

• mezní frekvence

• součinitel přenosu proudu.

Nejprve hodnotí schéma jako celek. Na jaké frekvenci zařízení pracuje? Jak rychlý by měl být tranzistor? Nejlepší je, když je provozní frekvence zařízení 10krát nebo vícekrát nižší než mezní frekvence tranzistoru. Například fg je 30 MHz a pracovní frekvence zařízení, na kterém bude tranzistor pracovat, je 50 kHz.

Pokud je tranzistor nucen pracovat tak, aby pracoval na frekvenci blízké hranici, bude mít koeficient přenosu proudu tendenci k jednotě a pro řízení bude zapotřebí hodně energie. Proto nechte mezní kmitočet vybraného analogu větší nebo rovný mezní frekvenci tranzistoru, který je třeba vyměnit.

Následující kroky věnují pozornost energii, kterou tranzistor může rozptýlit. Zde se dívají na maximální proud kolektoru a na mezní hodnotu napětí kolektor-emitor. Maximální proud kolektoru musí být vyšší než maximální proud v obvodu ovládaném tranzistorem. Maximální napětí kolektor-emitor vybraného tranzistoru musí být vyšší než mezní napětí v kontrolovaném obvodu.

Pokud jsou parametry vybrány na základě datového listu pro součást, která má být nahrazena, pak by se měl vybraný analog z hlediska napěťového a proudového limitu shodovat nebo překročit vyměnitelný tranzistor. Například, pokud tranzistor vyhoře, jehož maximální napětí kolektor-emitor je 80 voltů a maximální proud je 10 ampér, pak je jako náhrada vhodný analog s parametry maximálního proudu a napětí 15 ampér a 230 voltů.

Dále se odhadne součinitel proudu h21. Tento parametr udává, kolikrát kolektorový proud překračuje základní proud v procesu řízení tranzistoru. Je lepší dát přednost tranzistorům s hodnotou tohoto parametru větší nebo rovnou h21 původní komponenty, alespoň přibližně.

Tranzistor nelze nahradit h21 = 30, tranzistor h21 = 3, řídicí obvod prostě nedokáže zvládnout ani vyhořet a zařízení nemůže normálně fungovat, je lepší, pokud má analog h21 na úrovni 30 nebo více, například 50. Čím vyšší je zisk proud, tím snazší je ovládání tranzistoru, čím vyšší je účinnost řízení, základní proud je menší, proud kolektoru je větší.

Tranzistor vstupuje do nasycení bez zbytečných nákladů. Pokud má zařízení, ve kterém je tranzistor vybrán, zvýšený požadavek na koeficient součinitele proudu, měl by uživatel zvolit analog s blíž k původnímu h21, nebo budete muset provést změny v základním řídicím obvodu.

Nakonec se podívejte na saturační napětí, napětí kolektor-emitor otevřeného tranzistoru. Čím je menší, tím méně energie bude rozptýleno na skříň komponenty ve formě tepla.A je důležité si uvědomit, kolik tranzistoru bude skutečně muset odvádět teplo v obvodu, maximální hodnota energie rozptýlené pouzdrem je uvedena v dokumentaci (v datovém listu).

Vynásobte proud obvodu kolektoru napětím, které během provozu obvodu klesne na křižovatce kolektor-emitor, a porovnejte s maximálním tepelným výkonem povoleným pro tranzistorový případ. Pokud je skutečně přidělený výkon větší než limit, tranzistor rychle vyhoří.

Bipolární tranzistor 2N3055 lze tedy bezpečně nahradit KT819GM ​​a naopak. Porovnáním jejich dokumentace můžeme dojít k závěru, že se jedná o téměř kompletní analogy, a to jak ve struktuře (NPN), tak v případě typu a v základních parametrech, které jsou důležité pro stejně efektivní provoz v podobných režimech.

Tranzistory s polním efektem

Nyní pojďme mluvit tranzistory s polním efektem. Tranzistory s polním efektem jsou dnes široce používány, v některých zařízeních, například v měničích, téměř úplně nahradily bipolární tranzistory. Tranzistory s efektem pole jsou řízeny napětím, elektrickým polem hradlového náboje, a proto je regulace levnější než v bipolárních tranzistorech, kde je řízen základní proud.

Tranzistory s polním efektem se přepínají mnohem rychleji ve srovnání s bipolárními, mají zvýšenou tepelnou stabilitu a nemají nosiče minoritních nábojů. Pro zajištění přepínání významných proudů mohou být tranzistory s efektem pole zapojeny paralelně ve velkém počtu bez vyrovnávacích odporů, stačí si vybrat vhodný ovladač.

S ohledem na výběr analogů tranzistorů s polním efektem je zde tedy algoritmus stejný jako u výběru bipolárních analogů, s jediným rozdílem v tom, že zde není žádný problém s koeficientem proudu a objevuje se další parametr, jako je kapacitní kapacita hradla. Maximální vypouštěcí napětí zdroje, maximální vypouštěcí proud. Je lepší vybrat si s okrajem, aby pravděpodobně nevyhořel.

Tranzistory s efektem pole nemají takový parametr, jako je saturační napětí, ale existuje parametr „odpor kanálu v otevřeném stavu“. Na základě tohoto parametru můžete určit, kolik energie bude rozptýleno v případě komponenty. Odpor otevřeného kanálu se může pohybovat od zlomků ohmu po jednotky ohmu.

Ve vysokonapěťových tranzistorech s efektem pole je odpor otevřeného kanálu obvykle více než jeden ohm, což je třeba vzít v úvahu. Pokud je možné zvolit analog s nižším odporem otevřeného kanálu, pak dojde k menším ztrátám tepla a pokles napětí na křižovatce nebude v otevřeném stavu kriticky vysoký.

Strmost charakteristiky S tranzistorů s efektem pole je analogem součinitele proudového přenosu bipolárních tranzistorů. Tento parametr ukazuje závislost vypouštěcího proudu na napětí hradla. Čím vyšší je sklon charakteristiky S, tím menší napětí musí být aplikováno na bránu, aby se přepnul významný vypouštěcí proud.

Nezapomeňte na prahové napětí brány při volbě analogu, protože pokud je napětí na bráně nižší než prahová hodnota, tranzistor se úplně neotevře a spínaný obvod nebude dostávat dostatek energie, veškerý výkon bude muset být rozptýlen tranzistorem a jednoduše se přehřeje. Řídicí napětí brány musí být vyšší než prahové napětí. Analog by měl mít prahové hradlové napětí vyšší než původní.

Disipační výkon tranzistoru s polním efektem je podobný disipačnímu výkonu bipolárního tranzistoru, tento parametr je uveden v datovém listu a jako v případě bipolárních tranzistorů závisí na typu pouzdra. Čím je skříň součásti větší, tím větší je tepelná energie, kterou může bezpečně odvádět.

Kapacita závěrky. Protože tranzistory s polním efektem jsou řízeny hradlovým napětím, a nikoli pomocí základního proudu, jako jsou bipolární tranzistory, zde se zavádí takový parametr, jako je kapacitní hradla a celkový hradlový náboj.Při výběru analogu, který nahradí originál, věnujte pozornost skutečnosti, že závěrka analogu není těžší.

Kapacita závěrky je nejlepší, pokud se ukáže, že je o něco menší, je snazší ovládat takový tranzistor s efektem pole, okraje se ukážou strmější. Pokud však nemáte v úmyslu pájet hradlové odpory v řídicím obvodu, nechte kapacitu brány co nejblíže původnímu.

Takže velmi často před několika lety je IRFP460 nahrazen 20N50, který má mírně světlejší závěrku. Pokud se podíváme na datové listy, je snadné si všimnout téměř úplné podobnosti parametrů těchto tranzistorů s efektem pole.

Doufáme, že vám tento článek pomohl zjistit, na jaké vlastnosti se musíte zaměřit, abyste našli vhodný analog tranzistoru.