Hogyan válasszunk ki egy analóg tranzisztort?

Ebben a cikkben a bipoláris és a mezőhatású tranzisztorok analógjainak kiválasztásának témáját tárgyaljuk. A tranzisztor mely paramétereire kell figyelni, hogy kiválassza a megfelelő cserepontot?

Mi ez? Előfordul, hogy amikor egy eszközt, például egy kapcsoló tápegységet javítanak, a felhasználót kénytelenek elmenni a legközelebbi elektronikai alkatrészek áruházába, de a választék nem csak egy olyan tranzisztort tartalmaz, amely meghibásodott az eszköz áramkörében. Akkor válasszon a rendelkezésre álló lehetőségek közül, vagyis válasszon egy analógot.

És előfordul, hogy a táblán leégett tranzisztor is egyike volt azoknak, amelyeket már megszüntettek, és akkor helyes a feladat a hálózaton elérhető adatlap, ahol láthatja a paramétereket, és kiválaszthatja a jelenleg elérhető paramétereket. Így vagy úgy, tudnia kell, hogy mely paramétereket válassza, és erről később lesz szó.

Bipoláris tranzisztorok

Először beszéljünk bipoláris tranzisztorok. A fő jellemzők itt:

• maximális kollektor-kibocsátó feszültség

• maximális kollektoráram

• a tranzisztor tokja által elosztott maximális teljesítmény,

• levágási frekvencia

• áramátadási együttható.

Mindenekelőtt a rendszer egészét értékelik. Milyen gyakorisággal működik az eszköz? Milyen gyorsnak kell lennie a tranzisztornak? A legjobb, ha az eszköz működési frekvenciája 10-szer vagy többször is alacsonyabb, mint a tranzisztor határfrekvenciája. Például az fg 30 MHz, az eszköz működési frekvenciája, ahol a tranzisztor fog működni, 50 kHz.

Ha a tranzisztort a határhoz közeli frekvencián működteti, akkor az áramerősség-együttható egységessé válik, és sok energiára lesz szükség a vezérléshez. Ezért hagyja, hogy a kiválasztott analóg határfrekvenciája nagyobb vagy egyenlő legyen a cserélni kívánt tranzisztor határfrekvenciájával.

A következő lépésekben figyelni kell arra a teljesítményre, amelyet a tranzisztor eloszlathat. Itt megvizsgálják a kollektor maximális áramát és a kollektor-emitter feszültség határértékét. A maximális kollektoráramnak nagyobbnak kell lennie, mint a tranzisztor által vezérelt áramkör maximális áramának. A kiválasztott tranzisztor kollektor-emitter maximális feszültségének nagyobbnak kell lennie, mint a szabályozott áramkör határfeszültsége.

Ha a paramétereket a cserélhető alkatrész adatlapja alapján választják meg, akkor a kiválasztott analógnak a feszültség és az áramkorlát szempontjából meg kell egyeznie vagy meg kell haladnia a cserélhető tranzisztorot. Például, ha egy tranzisztor leég, amelynek maximális kollektor-kibocsátó feszültsége 80 volt, és a maximális áram 10 amper, akkor ebben az esetben egy analóg, amelynek maximális áram- és feszültség paraméterei 15 amper és 230 volt, helyettesítésre alkalmas.

Ezután becsüljük meg a h21 áramátviteli tényezőt. Ez a paraméter jelzi, hogy a kollektoráram hányszor haladja meg az alapáramot a tranzisztor vezérlése során. Jobb, ha prioritást adunk azoknak a tranzisztoroknak, amelyek ezen paraméter értéke legalább az eredeti komponens h21-ével egyenlő vagy azzal egyenértékű, legalább körülbelül.

A tranzisztor nem cserélhető ki h21 = 30-at, a tranzisztor h21 = 3-ra, a vezérlőáramkör egyszerűen nem képes megbirkózni vagy kiégni, és az eszköz nem működik rendesen, jobb, ha az analóg h21-es értéke legalább 30, például 50-nél nagyobb. Minél nagyobb a nyereség áram, annál könnyebb a tranzisztor vezérlése, annál nagyobb a vezérlés hatékonysága, annál kisebb az alapáram, annál nagyobb a kollektor áram.

A tranzisztor felesleges költségek nélkül lép be a telítettségbe. Ha az eszköz, ahol a tranzisztort választották, megnövekedett az áramátviteli együttható követelménye, akkor a felhasználónak választania kell egy analógot, amely közelebb van az eredeti h21-hez, vagy módosítania kell az alapvezérlő áramkört.

Végül nézzük meg a nyitott tranzisztor telítési feszültségét, kollektor-emitter feszültségét. Minél kisebb, annál kevesebb energiát kell eloszlatni az alkatrész házán hő formájában.Fontos megjegyezni, hogy a tranzisztornak ténylegesen el kell-e eloszlatnia a hőt az áramkörben. A ház által elosztott teljesítmény maximális értékét a dokumentáció tartalmazza (az adatlapban).

Szorozzuk meg a kollektoráramot az a feszültséggel, amely a kollektor-kibocsátó csatlakozásánál esik az áramkör működése közben, és hasonlítsuk össze a tranzisztor esetének megengedett maximális hőteljesítménnyel. Ha a ténylegesen kiosztott teljesítmény nagyobb, mint a határérték, akkor a tranzisztor gyorsan kiég.

Tehát a 2N3055 bipoláris tranzisztor biztonságosan kicserélhető a KT819GM-re és fordítva. A dokumentációkat összehasonlítva arra a következtetésre juthatunk, hogy ezek szinte teljes analógok, mind szerkezetükben (mind NPN), mind az eset típusában, mind az alapvető paraméterekben, amelyek fontosak a hasonló üzemmódok azonos hatékonyságához.

Terepi tranzisztorok

Most beszéljünk terepi hatású tranzisztorok. A terepi tranzisztorokat manapság széles körben használják, egyes eszközökben, például az inverterekben szinte teljesen helyettesítették a bipoláris tranzisztorokat. A terepi tranzisztorokat feszültség, a kapu töltésének elektromos mezeje vezérli, ezért a vezérlés olcsóbb, mint a bipoláris tranzisztoroknál, ahol az alapáramot vezérlik.

A terepi tranzisztorok sokkal gyorsabban kapcsolnak át, mint a bipoláris tranzisztorok, megnövelt hőstabilitást mutatnak, és nem rendelkeznek kisebbségi töltőhordozókkal. A jelentős áramok átkapcsolásának biztosítása érdekében a terepi tranzisztorok nagy számban párhuzamosan csatlakoztathatók kiegyenlítő ellenállások nélkül, elegendő a megfelelő meghajtó kiválasztása.

Tehát a mezőhatású tranzisztorok analógjainak megválasztásával kapcsolatban itt az algoritmus megegyezik a bipoláris analógok kiválasztásával, azzal a különbséggel, hogy nincs probléma az áramátviteli együtthatóval, és megjelenik egy további paraméter, például a kapu kapacitása. Maximális lefolyó-forrás feszültség, maximális leeresztő áram. Sokkal jobb margót választani, hogy ez valószínűleg ne égjön ki.

A terepi tranzisztoroknak nincs olyan paramétere, mint a telítési feszültség, de van egy „csatornaellenállás nyitott állapotban” paraméter. Ez a paraméter alapján meghatározhatja, mennyi energiát fog eloszlatni az alkatrész házában. A nyitott csatornaellenállás az ohm frakcióitól az ohm egységig terjedhet.

A nagyfeszültségű tranzisztorokban a nyitott csatorna ellenállása általában egy ohmnál több, és ezt figyelembe kell venni. Ha lehet választani egy alacsonyabb nyitott csatornaellenállású analógot, akkor kevesebb hőveszteség lesz, és a csatlakozásnál a feszültségcsökkenés nyitott állapotban nem lesz kritikusan nagy.

A mezőhatású tranzisztorok S karakterisztikájának meredeksége a bipoláris tranzisztorok áramátviteli együtthatójának analógja. Ez a paraméter megmutatja a lefolyó áram függését a kapu feszültségétől. Minél nagyobb az S karakterisztika lejtése, annál kevesebb feszültséget kell bevezetni a kapunál a jelentős leeresztőáram átkapcsolásához.

Az analóg kiválasztásakor ne felejtse el a kapu küszöbfeszültségét, mert ha a kapun lévő feszültség alacsonyabb, mint a küszöbérték, akkor a tranzisztor nem nyílik meg teljesen, és a kapcsolt áramkör nem kap elegendő energiát, az összes energiát a tranzisztornak el kell oszlatnia, és egyszerűen túlmelegszik. A kapu vezérlőfeszültségének nagyobbnak kell lennie, mint a küszöbfeszültség. Az analóg küszöbértékének feszültsége nem lehet nagyobb, mint az eredeti.

A mezőhatású tranzisztor disszipációs teljesítménye hasonló a bipoláris tranzisztor disszipációs teljesítményéhez, ezt a paramétert az adatlap feltünteti, és a bipoláris tranzisztorokhoz hasonlóan a ház típusától függ. Minél nagyobb az alkatrészház, annál nagyobb hőteljesítményt képes biztonságosan eloszlatni.

Redőnykapacitás. Mivel a mezőhatású tranzisztorokat a kapu feszültsége, nem pedig az alapáram vezérli, mint például a bipoláris tranzisztorok, itt bevezetésre kerül egy olyan paraméter, mint a kapu kapacitása és a teljes kapu töltése.Az analóg helyett az analóg kiválasztásakor ügyeljen arra, hogy az analóg redőnye ne legyen nehezebb.

A redőnykapacitás akkor a legjobb, ha kissé kisebbnek bizonyul, könnyebb vezérelni egy ilyen mezőhatású tranzisztort, az élek meredesebbek lesznek. Ha azonban nem szándékozik forrasztani a kapu ellenállásokat a vezérlőáramkörben, akkor hagyja, hogy a kapu kapacitása a lehető legközelebb legyen az eredetihez.

Tehát néhány évvel ezelőtt nagyon gyakori az IRFP460 helyett egy 20N50, amely kissé könnyebb redőnyrel rendelkezik. Ha adatlapokhoz fordulunk, könnyű észrevenni ezen mezőhatástranzisztorok paramétereinek szinte teljes hasonlóságát.

Reméljük, hogy ez a cikk segít kitalálni, hogy mely jellemzőkre kell összpontosítania a tranzisztor megfelelő analógjának megtalálásához.