Cómo elegir un transistor analógico

En este artículo, discutiremos el tema de la selección de análogos de transistores bipolares y de efecto de campo. ¿A qué parámetros del transistor debe prestar atención para elegir el reemplazo adecuado?

¿Para qué es esto? Sucede que al reparar un dispositivo, por ejemplo, una fuente de alimentación conmutada, el usuario se ve obligado a ir al almacén de componentes electrónicos más cercano, pero el surtido no contiene un transistor que falló en el circuito del dispositivo. Luego debe elegir entre lo que está disponible, es decir, seleccionar un análogo.

Y también sucede que el transistor quemado en la placa fue uno de los que ya se han descontinuado, y lo correcto es la hoja de datos disponible en la red, donde puede ver los parámetros y seleccionar el análogo apropiado de los disponibles actualmente. De una forma u otra, necesita saber qué parámetros elegir, y esto se discutirá más adelante.

Transistores bipolares

Para empezar, hablemos de transistores bipolares. Las características principales aquí son:

• voltaje máximo colector-emisor

• corriente máxima del colector

• potencia máxima disipada por la caja del transistor,

• frecuencia de corte

• coeficiente de transferencia actual.

En primer lugar, evalúan el esquema en su conjunto. ¿A qué frecuencia funciona el dispositivo? ¿Qué tan rápido debe ser el transistor? Es mejor si la frecuencia de funcionamiento del dispositivo es 10 o muchas veces menor que la frecuencia de corte del transistor. Por ejemplo, fg es de 30 MHz, y la frecuencia de funcionamiento del dispositivo donde funcionará el transistor es de 50 kHz.

Si se hace que el transistor funcione a una frecuencia cercana al límite, entonces el coeficiente de transferencia actual tenderá a la unidad, y se necesitará mucha energía para el control. Por lo tanto, deje que la frecuencia límite del análogo seleccionado sea mayor o igual que la frecuencia límite del transistor que necesita ser reemplazado.

Los siguientes pasos prestan atención a la potencia que el transistor puede disipar. Aquí observan la corriente máxima del colector y el valor límite de la tensión del colector-emisor. La corriente máxima del colector debe ser mayor que la corriente máxima en el circuito controlado por transistor. El voltaje máximo del colector-emisor del transistor seleccionado debe ser mayor que el voltaje límite en el circuito controlado.

Si los parámetros se seleccionan según la hoja de datos del componente que se va a reemplazar, entonces el análogo seleccionado en términos de límite de voltaje y límite de corriente debe coincidir o superar el transistor reemplazable. Por ejemplo, si un transistor se quema, el voltaje máximo del colector-emisor es de 80 voltios y la corriente máxima es de 10 amperios, entonces, en este caso, un análogo con parámetros de corriente y voltaje máximos de 15 amperios y 230 voltios es adecuado como reemplazo.

A continuación, se estima el coeficiente de transferencia actual h21. Este parámetro indica cuántas veces la corriente del colector excede la corriente base en el proceso de control del transistor. Es mejor dar prioridad a los transistores con un valor de este parámetro mayor o igual que h21 del componente original, al menos aproximadamente.

No puede reemplazar el transistor con h21 = 30, el transistor con h21 = 3, el circuito de control simplemente no puede hacer frente o quemarse, y el dispositivo no puede funcionar normalmente, es mejor si el análogo tiene h21 al nivel de 30 o más, por ejemplo 50. Cuanto mayor sea la ganancia corriente, cuanto más fácil es controlar el transistor, mayor es la eficiencia de control, la corriente base es menor, la corriente del colector es mayor.

El transistor ingresa a la saturación sin costos innecesarios. Si el dispositivo donde se selecciona el transistor tiene un mayor requisito para el coeficiente de transferencia actual, entonces el usuario debe elegir un análogo con un h21 más cercano, o tendrá que hacer cambios en el circuito de control base.

Finalmente, observe el voltaje de saturación, el voltaje del colector-emisor de un transistor abierto. Cuanto más pequeño sea, menos energía se disipará en la carcasa del componente en forma de calor.Y es importante tener en cuenta cuánto tendrá que disipar el transistor el calor en el circuito, el valor máximo de la potencia disipada por la carcasa se encuentra en la documentación (en la hoja de datos).

Multiplique la corriente del circuito colector por el voltaje que caerá en la unión colector-emisor durante la operación del circuito, y compárelo con la potencia térmica máxima permitida para la caja del transistor. Si la potencia realmente asignada es mayor que el límite, el transistor se quemará rápidamente.

Por lo tanto, el transistor bipolar 2N3055 se puede reemplazar de forma segura con KT819GM ​​y viceversa. Comparando su documentación, podemos concluir que estos son análogos casi completos, tanto en estructura (tanto NPN) como en tipo de caso y en parámetros básicos, que son importantes para una operación igualmente efectiva en modos similares.

Transistores de efecto de campo

Ahora hablemos de transistores de efecto de campo. Los transistores de efecto de campo se usan ampliamente hoy en día, en algunos dispositivos, por ejemplo en inversores, reemplazan casi por completo a los transistores bipolares. Los transistores de efecto de campo se controlan por voltaje, el campo eléctrico de la carga de la puerta y, por lo tanto, el control es menos costoso que en los transistores bipolares, donde se controla la corriente base.

Los transistores de efecto de campo cambian mucho más rápido en comparación con los bipolares, tienen una mayor estabilidad térmica y no tienen portadores de carga minoritarios. Para garantizar la conmutación de corrientes significativas, los transistores de efecto de campo se pueden conectar en paralelo en grandes cantidades sin resistencias de nivelación, es suficiente elegir el controlador apropiado.

Entonces, con respecto a la selección de análogos de transistores de efecto de campo, el algoritmo aquí es el mismo que con la selección de análogos bipolares, con la única diferencia de que no hay ningún problema con el coeficiente de transferencia de corriente y aparece un parámetro adicional como la capacitancia de la puerta. Tensión máxima de la fuente de drenaje, corriente máxima de drenaje. Es mejor elegir con un margen para que probablemente no se queme.

Los transistores de efecto de campo no tienen un parámetro como el voltaje de saturación, pero hay un parámetro "resistencia de canal en estado abierto". En función de este parámetro, puede determinar cuánta energía se disipará en la caja del componente. La resistencia de canal abierto puede variar desde fracciones de un ohm hasta unidades de un ohm.

En los transistores de efecto de campo de alto voltaje, la resistencia del canal abierto suele ser más de un ohmio, y esto debe tenerse en cuenta. Si es posible elegir un análogo con una resistencia de canal abierto más baja, habrá menos pérdida de calor y la caída de voltaje a través de la unión no será críticamente alta en el estado abierto.

La inclinación de la característica S de los transistores de efecto de campo es un análogo del coeficiente de transferencia de corriente de los transistores bipolares. Este parámetro muestra la dependencia de la corriente de drenaje del voltaje de la puerta. Cuanto mayor sea la pendiente de la característica S, se debe aplicar menos voltaje a la puerta para cambiar una corriente de drenaje significativa.

No olvide el voltaje de umbral de la puerta al elegir un análogo, porque si el voltaje en la puerta es inferior al umbral, el transistor no se abrirá completamente y el circuito conmutado no recibirá suficiente potencia, el transistor tendrá que disipar toda la potencia y simplemente se sobrecalentará. El voltaje de control de la puerta debe ser mayor que el voltaje umbral. Un análogo debe tener un umbral de voltaje de puerta no más alto que el original.

La potencia de disipación de un transistor de efecto de campo es similar a la potencia de disipación de un transistor bipolar, este parámetro se indica en la hoja de datos y depende, como en el caso de los transistores bipolares, del tipo de carcasa. Cuanto más grande es la carcasa del componente, mayor es la potencia térmica que puede disiparse de forma segura.

Capacidad de obturación. Dado que los transistores de efecto de campo están controlados por el voltaje de la puerta, y no por la corriente de base, como los transistores bipolares, aquí se introducen parámetros como la capacitancia de la puerta y la carga total de la puerta.Al elegir un análogo para reemplazar el original, preste atención al hecho de que el obturador del análogo no es más pesado.

La capacidad del obturador es mejor si resulta ser un poco menor, es más fácil controlar un transistor de efecto de campo de este tipo, los bordes se volverán más pronunciados. Sin embargo, si no tiene la intención de soldar las resistencias de la puerta en el circuito de control, deje que la capacitancia de la puerta esté lo más cerca posible del original.

Entonces, muy común hace unos años, el IRFP460 se reemplaza por un 20N50, que tiene un obturador un poco más ligero. Si recurrimos a las hojas de datos, es fácil notar la similitud casi completa de los parámetros de estos transistores de efecto de campo.

Esperamos que este artículo le haya ayudado a descubrir en qué características debe enfocarse para encontrar el análogo adecuado del transistor.