So wählen Sie einen analogen Transistor

In diesem Artikel werden wir das Thema der Auswahl von Analoga von Bipolar- und Feldeffekttransistoren diskutieren. Auf welche Parameter des Transistors sollten Sie achten, um den geeigneten Ersatz zu wählen?

Wofür ist das? Es kommt vor, dass der Benutzer beim Reparieren eines Geräts, beispielsweise eines Schaltnetzteils, gezwungen ist, zum nächsten Speicher elektronischer Komponenten zu gehen, aber das Sortiment enthält nicht nur einen solchen Transistor, der in der Geräteschaltung ausgefallen ist. Dann müssen Sie auswählen, was verfügbar ist, dh ein Analogon auswählen.

Es kommt auch vor, dass der ausgebrannte Transistor auf der Platine einer der bereits abgekündigten war. Dann ist es genau das Richtige, das im Netzwerk verfügbare Datenblatt zu verwenden, in dem Sie die Parameter anzeigen und das entsprechende Analog aus den derzeit verfügbaren auswählen können. Auf die eine oder andere Weise müssen Sie wissen, welche Parameter Sie auswählen müssen, und dies wird später erläutert.

Bipolartransistoren

Lassen Sie uns zunächst darüber sprechen Bipolartransistoren. Die Hauptmerkmale hier sind:

• maximale Kollektor-Emitter-Spannung

• maximaler Kollektorstrom

• maximale Verlustleistung des Transistorgehäuses,

• Grenzfrequenz

• Stromübertragungskoeffizient.

Zunächst bewerten sie das System als Ganzes. Mit welcher Frequenz arbeitet das Gerät? Wie schnell soll der Transistor sein? Es ist am besten, wenn die Betriebsfrequenz des Geräts 10 oder ein Vielfaches niedriger als die Grenzfrequenz des Transistors ist. Beispielsweise beträgt fg 30 MHz und die Betriebsfrequenz der Vorrichtung, in der der Transistor arbeitet, beträgt 50 kHz.

Wenn der Transistor mit einer Frequenz nahe der Grenze arbeitet, tendiert der Stromübertragungskoeffizient zur Einheit und es wird viel Energie für die Steuerung benötigt. Daher sei die Grenzfrequenz des ausgewählten Analogons größer oder gleich der Grenzfrequenz des Transistors, der ersetzt werden muss.

Die folgenden Schritte achten auf die Leistung, die der Transistor verbrauchen kann. Hier betrachten sie den maximalen Kollektorstrom und den Grenzwert der Kollektor-Emitter-Spannung. Der maximale Kollektorstrom muss höher sein als der maximale Strom in der transistorgesteuerten Schaltung. Die maximale Kollektor-Emitter-Spannung des ausgewählten Transistors muss höher sein als die Grenzspannung im Regelkreis.

Wenn die Parameter basierend auf dem Datenblatt für die zu ersetzende Komponente ausgewählt werden, sollte das ausgewählte Analog hinsichtlich der Spannungsgrenze und der Stromgrenze mit dem austauschbaren Transistor übereinstimmen oder diesen überschreiten. Wenn beispielsweise ein Transistor durchbrennt, dessen maximale Kollektor-Emitter-Spannung 80 Volt beträgt und dessen maximaler Strom 10 Ampere beträgt, ist in diesem Fall ein Analogon mit maximalen Strom- und Spannungsparametern von 15 Ampere und 230 Volt als Ersatz geeignet.

Als nächstes wird der Stromübertragungskoeffizient h21 geschätzt. Dieser Parameter gibt an, wie oft der Kollektorstrom den Basisstrom bei der Steuerung des Transistors überschreitet. Es ist besser, Transistoren mit einem Wert dieses Parameters größer oder gleich h21 der ursprünglichen Komponente mindestens ungefähr Vorrang einzuräumen.

Sie können den Transistor nicht durch h21 = 30, den Transistor durch h21 = 3 ersetzen, die Steuerschaltung kann einfach nicht fertig werden oder durchbrennen, und das Gerät kann nicht normal arbeiten. Es ist besser, wenn das Analogon h21 auf dem Pegel von 30 oder mehr hat, z. B. 50. Je höher die Verstärkung Strom, je einfacher es ist, den Transistor zu steuern, desto höher ist die Steuereffizienz, der Basisstrom ist geringer, der Kollektorstrom ist größer.

Der Transistor tritt ohne unnötige Kosten in die Sättigung ein. Wenn für das Gerät, für das der Transistor ausgewählt ist, ein erhöhter Bedarf an Stromübertragungskoeffizienten besteht, sollte der Benutzer ein Analog wählen, das näher am ursprünglichen h21 liegt. Andernfalls müssen Sie Änderungen an der Basissteuerschaltung vornehmen.

Betrachten Sie abschließend die Sättigungsspannung, die Kollektor-Emitter-Spannung eines offenen Transistors. Je kleiner es ist, desto weniger Energie wird in Form von Wärme auf das Komponentengehäuse abgegeben.Und es ist wichtig zu beachten, wie viel der Transistor tatsächlich Wärme im Stromkreis abführen muss. Der maximale Wert der vom Gehäuse abgegebenen Leistung ist in der Dokumentation (im Datenblatt) angegeben.

Multiplizieren Sie den Strom der Kollektorschaltung mit der Spannung, die während des Betriebs der Schaltung am Kollektor-Emitter-Übergang abfällt, und vergleichen Sie sie mit der maximal zulässigen Wärmeleistung für das Transistorgehäuse. Wenn die tatsächlich zugewiesene Leistung größer als der Grenzwert ist, brennt der Transistor schnell aus.

So kann der Bipolartransistor 2N3055 sicher durch KT819GM ​​ersetzt werden und umgekehrt. Wenn wir ihre Dokumentation vergleichen, können wir schließen, dass es sich um nahezu vollständige Analoga handelt, sowohl in der Struktur (sowohl NPN) als auch im Falltyp und in den Grundparametern, die für einen gleich effektiven Betrieb in ähnlichen Modi wichtig sind.

Feldeffekttransistoren

Jetzt lass uns darüber reden Feldeffekttransistoren. Feldeffekttransistoren sind heutzutage weit verbreitet, in einigen Geräten, beispielsweise in Wechselrichtern, ersetzten sie Bipolartransistoren fast vollständig. Feldeffekttransistoren werden durch die Spannung, das elektrische Feld der Gate-Ladung, gesteuert, und daher ist die Steuerung kostengünstiger als bei Bipolartransistoren, bei denen der Basisstrom gesteuert wird.

Feldeffekttransistoren schalten im Vergleich zu bipolaren viel schneller, haben eine erhöhte thermische Stabilität und keine Minoritätsladungsträger. Um das Schalten signifikanter Ströme zu gewährleisten, können Feldeffekttransistoren in großer Anzahl parallel geschaltet werden, ohne Widerstände auszugleichen. Es reicht aus, den geeigneten Treiber auszuwählen.

In Bezug auf die Auswahl von Analoga von Feldeffekttransistoren ist der Algorithmus hier der gleiche wie bei der Auswahl von bipolaren Analoga, mit dem einzigen Unterschied, dass es kein Problem mit dem Stromübertragungskoeffizienten gibt und ein zusätzlicher Parameter wie die Gatekapazität erscheint. Maximale Drain-Source-Spannung, maximaler Drain-Strom. Es ist besser, mit einem Rand zu wählen, damit es wahrscheinlich nicht ausbrennt.

Feldeffekttransistoren haben keinen Parameter wie die Sättigungsspannung, aber es gibt einen Parameter "Kanalwiderstand im offenen Zustand". Anhand dieses Parameters können Sie bestimmen, wie viel Leistung im Komponentengehäuse verbraucht wird. Der offene Kanalwiderstand kann von Bruchteilen eines Ohms bis zu Einheiten eines Ohms reichen.

Bei Hochspannungs-Feldeffekttransistoren beträgt der offene Kanalwiderstand normalerweise mehr als 1 Ohm, und dies muss berücksichtigt werden. Wenn es möglich ist, ein Analog mit einem niedrigeren offenen Kanalwiderstand zu wählen, tritt weniger Wärmeverlust auf und der Spannungsabfall an der Verbindungsstelle ist im offenen Zustand nicht kritisch hoch.

Die Steilheit der S-Charakteristik von Feldeffekttransistoren ist analog zum Stromübertragungskoeffizienten von Bipolartransistoren. Dieser Parameter zeigt die Abhängigkeit des Drainstroms von der Gate-Spannung. Je höher die Steigung der S-Kennlinie ist, desto weniger Spannung muss an das Gate angelegt werden, um einen signifikanten Drainstrom zu schalten.

Vergessen Sie bei der Auswahl eines Analogons nicht die Schwellenspannung des Gates, denn wenn die Spannung am Gate niedriger als die Schwelle ist, öffnet der Transistor nicht vollständig und der Schaltkreis erhält nicht genügend Leistung, die gesamte Leistung muss vom Transistor abgeführt werden und es kommt einfach zu einer Überhitzung. Die Gate-Steuerspannung muss höher als die Schwellenspannung sein. Ein Analog sollte eine Gate-Schwellenspannung haben, die nicht höher als das Original ist.

Die Verlustleistung eines Feldeffekttransistors ähnelt der Verlustleistung eines Bipolartransistors. Dieser Parameter ist im Datenblatt angegeben und hängt wie bei Bipolartransistoren von der Art des Gehäuses ab. Je größer das Komponentengehäuse ist, desto größer ist die Wärmeleistung, die es sicher für sich selbst abgeben kann.

Verschlusszeit. Da Feldeffekttransistoren wie Bipolartransistoren durch die Gate-Spannung und nicht durch den Basisstrom gesteuert werden, werden hier Parameter wie die Gate-Kapazität und die gesamte Gate-Ladung eingeführt.Achten Sie bei der Auswahl eines Analogs als Ersatz für das Original darauf, dass der Verschluss des Analogs nicht schwerer ist.

Die Verschlusskapazität ist am besten, wenn sich herausstellt, dass sie etwas geringer ist. Es ist einfacher, einen solchen Feldeffekttransistor zu steuern. Die Kanten werden steiler. Wenn Sie jedoch nicht beabsichtigen, die Gate-Widerstände im Steuerkreis zu löten, lassen Sie die Gate-Kapazität so nahe wie möglich am Original liegen.

Daher wurde der IRFP460 vor einigen Jahren häufig durch einen 20N50 ersetzt, der einen etwas leichteren Verschluss hat. Wenn wir uns Datenblättern zuwenden, ist die fast vollständige Ähnlichkeit der Parameter dieser Feldeffekttransistoren leicht zu erkennen.

Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen dabei geholfen hat, herauszufinden, auf welche Eigenschaften Sie sich konzentrieren müssen, um das geeignete Analogon des Transistors zu finden.