Come scegliere un transistor analogico

In questo articolo, discuteremo l'argomento della selezione di analoghi dei transistor bipolari e ad effetto di campo. A quali parametri del transistor dovresti prestare attenzione per scegliere la sostituzione appropriata?

A cosa serve? Succede che durante la riparazione di un dispositivo, ad esempio un alimentatore a commutazione, l'utente sia costretto ad andare al negozio di componenti elettronici più vicino, ma l'assortimento non contiene solo un transistor tale che si è verificato un guasto nel circuito del dispositivo. Quindi devi scegliere tra quelli disponibili, ovvero selezionare un analogo.

E succede anche che il transistor bruciato sulla scheda fosse uno di quelli che sono già stati interrotti, e quindi è la cosa giusta da fare è il foglio dati disponibile sulla rete, dove puoi vedere i parametri e selezionare l'analogo appropriato tra quelli attualmente disponibili. In un modo o nell'altro, devi sapere quali parametri scegliere e questo verrà discusso in seguito.

Transistor bipolari

Per iniziare, parliamo transistor bipolari. Le caratteristiche principali qui sono:

• massima tensione collettore-emettitore

• corrente massima del collettore

• massima potenza dissipata dalla custodia del transistor,

• frequenza di taglio

• coefficiente di trasferimento corrente.

Prima di tutto, valutano lo schema nel suo insieme. Con quale frequenza funziona il dispositivo? Quanto veloce dovrebbe essere il transistor? È meglio se la frequenza operativa del dispositivo è 10 o molte volte inferiore alla frequenza di taglio del transistor. Ad esempio, fg è 30 MHz e la frequenza operativa del dispositivo su cui opererà il transistor è 50 kHz.

Se si fa funzionare il transistor a una frequenza vicina al limite, il coefficiente di trasferimento attuale tenderà all'unità e sarà richiesta molta energia per il controllo. Pertanto, lasciare che la frequenza limite dell'analogo selezionato sia maggiore o uguale alla frequenza limite del transistor che deve essere sostituito.

I seguenti passaggi prestano attenzione alla potenza che il transistor può dissipare. Qui osservano la massima corrente del collettore e il valore limite della tensione del collettore-emettitore. La corrente massima del collettore deve essere superiore alla corrente massima nel circuito controllato a transistor. La tensione massima del collettore-emettitore del transistor selezionato deve essere superiore alla tensione limite nel circuito controllato.

Se i parametri sono selezionati in base al foglio dati per il componente da sostituire, l'analogo selezionato in termini di limite di tensione e limite di corrente deve corrispondere o superare il transistor sostituibile. Ad esempio, se un transistor si brucia, la tensione massima del collettore-emettitore è di 80 volt e la corrente massima è di 10 ampere, quindi in questo caso un analogo con parametri massimi per corrente e tensione di 15 ampere e 230 volt è adatto come ricambio.

Successivamente, viene stimato l'attuale coefficiente di trasferimento h21. Questo parametro indica quante volte la corrente del collettore supera la corrente di base nel processo di controllo del transistor. È meglio dare priorità ai transistor con un valore di questo parametro maggiore o uguale a h21 del componente originale, almeno approssimativamente.

Non è possibile sostituire il transistor con h21 = 30, il transistor con h21 = 3, il circuito di controllo semplicemente non può far fronte o bruciarsi e il dispositivo non può funzionare normalmente, è meglio se l'analogo ha h21 al livello di 30 o più, ad esempio 50. Maggiore è il guadagno corrente, più facile è controllare il transistor, maggiore è l'efficienza di controllo, la corrente di base è minore, la corrente del collettore è maggiore.

Il transistor entra nella saturazione senza costi inutili. Se il dispositivo in cui è selezionato il transistor ha un requisito maggiore per il coefficiente di trasferimento corrente, l'utente deve scegliere un analogo con un valore più vicino all'originale h21, oppure sarà necessario apportare modifiche al circuito di controllo di base.

Infine, osserva la tensione di saturazione, la tensione del collettore-emettitore di un transistor aperto. Più è piccolo, minore sarà la potenza dissipata sul case del componente sotto forma di calore.Ed è importante notare quanto il transistor dovrà effettivamente dissipare il calore nel circuito, il valore massimo della potenza dissipata dall'alloggiamento è riportato nella documentazione (nella scheda tecnica).

Moltiplicare la corrente del circuito del collettore per la tensione che cadrà alla giunzione del collettore-emettitore durante il funzionamento del circuito e confrontare con la massima potenza termica consentita per il caso del transistor. Se la potenza effettivamente assegnata è superiore al limite, il transistor si esaurirà rapidamente.

Quindi, il transistor bipolare 2N3055 può essere tranquillamente sostituito con KT819GM ​​e viceversa. Confrontando la loro documentazione, possiamo concludere che si tratta di analoghi quasi completi, sia nella struttura (sia NPN) che nel tipo di caso e nei parametri di base, che sono importanti per un funzionamento altrettanto efficiente in modalità simili.

Transistor ad effetto di campo

Ora parliamo transistor ad effetto di campo. I transistor ad effetto di campo sono oggi ampiamente utilizzati, in alcuni dispositivi, ad esempio negli inverter, hanno quasi completamente sostituito i transistor bipolari. I transistor ad effetto di campo sono controllati dalla tensione, dal campo elettrico della carica di gate, e quindi il controllo è meno costoso rispetto ai transistor bipolari, dove la corrente di base è controllata.

I transistor ad effetto di campo cambiano molto più velocemente rispetto a quelli bipolari, hanno una maggiore stabilità termica e non hanno portatori di carica di minoranza. Per garantire la commutazione di correnti significative, i transistor ad effetto di campo possono essere collegati in parallelo in grandi numeri senza resistori di livellamento, è sufficiente scegliere il driver appropriato.

Quindi, per quanto riguarda la selezione degli analoghi dei transistor ad effetto di campo, l'algoritmo qui è lo stesso della selezione degli analoghi bipolari, con l'unica differenza che non vi sono problemi con il coefficiente di trasferimento corrente e appare un parametro aggiuntivo come la capacità del gate. Massima tensione di drain-source, massima corrente di drain. È meglio scegliere con un margine in modo che probabilmente non si esaurisca.

I transistor ad effetto di campo non hanno un parametro come la tensione di saturazione, ma esiste un parametro "resistenza del canale nello stato aperto". Sulla base di questo parametro, è possibile determinare quanta potenza verrà dissipata sul case del componente. La resistenza a canale aperto può variare dalle frazioni di un ohm alle unità di un ohm.

Nei transistor ad effetto di campo ad alta tensione, la resistenza del canale aperto è generalmente superiore a un ohm, e questo deve essere preso in considerazione. Se è possibile scegliere un analogo con una resistenza del canale aperto inferiore, allora ci sarà una minore perdita di calore e la caduta di tensione sulla giunzione non sarà criticamente elevata nello stato aperto.

La pendenza della caratteristica S dei transistor ad effetto di campo è un analogo dell'attuale coefficiente di trasferimento dei transistor bipolari. Questo parametro mostra la dipendenza della corrente di drain dalla tensione di gate. Maggiore è la pendenza della caratteristica S, minore è la tensione applicata al gate per commutare una corrente di drain significativa.

Non dimenticare la tensione di soglia del gate quando si sceglie un analogo, perché se la tensione sul gate è inferiore alla soglia, il transistor non si aprirà completamente e il circuito commutato non riceverà abbastanza potenza, tutta la potenza dovrà essere dissipata dal transistor e semplicemente si surriscalda. La tensione di controllo del gate deve essere superiore alla tensione di soglia. Un analogo dovrebbe avere una tensione di soglia non superiore a quella originale.

La potenza di dissipazione di un transistor ad effetto di campo è simile alla potenza di dissipazione di un transistor bipolare, questo parametro è indicato nel foglio dati e, come nel caso dei transistor bipolari, dipende dal tipo di alloggiamento. Maggiore è l'alloggiamento del componente, maggiore è la potenza termica che può dissipare in modo sicuro.

Capacità dell'otturatore. Poiché i transistor ad effetto di campo sono controllati dalla tensione di gate e non dalla corrente di base, come i transistor bipolari, vengono introdotti qui un parametro come la capacità di gate e la carica di gate totale.Quando si sceglie un analogo per sostituire l'originale, prestare attenzione al fatto che l'otturatore dell'analogo non è più pesante.

La capacità dell'otturatore è migliore se risulta leggermente inferiore, è più facile controllare un tale transistor ad effetto di campo, i bordi diventeranno più ripidi. Tuttavia, se non si intende saldare i resistori di gate nel circuito di controllo, lasciare che la capacità del gate sia il più vicino possibile all'originale.

Quindi, molto comune qualche anno fa, l'IRFP460 viene sostituito con un 20N50, che ha un otturatore leggermente più leggero. Se passiamo ai fogli di dati, è facile notare la quasi completa somiglianza dei parametri di questi transistor ad effetto di campo.

Speriamo che questo articolo ti abbia aiutato a capire su quali caratteristiche devi concentrarti per trovare l'analogo adatto del transistor.