Онлайн підбір аналогів зарубіжних транзисторів. Прилади, якими можна замінити транзистор

За винахід цього компонента вчені-фізики отримали Нобелівську премію, завдяки чому було здійснено революцію у появі інтегральних схем та комп'ютерів. Транзистори використовують для управління струмом електричного ланцюга. Вони можуть посилювати, перетворювати та генерувати електричні сигнали. Для збільшення вихідного струму та напруги ці прилади застосовують у області цифрового зв'язку, у процесорах, цифровій техніці. Використовують польові (уніполярні) та біполярні прилади.

Транзистори розрізняються за частотою (низько-і високочастотні), за потужністю, за матеріалами (германієві, кремнієві, арсенідо-галієві, одержувані шляхом з'єднання галію та миш'яку). У матрицях дисплеїв на даний момент використовують прилади на основі прозорих напівпровідників, передбачається незабаром застосовувати напівпровідникові полімери.

У радіоаматорів іноді виникають труднощі із заміною зарубіжних, зокрема японських, транзисторів. У побутовій техніці використовують велику кількість різних приладів напівпровідникового типу.Найбільше виробляють біполярних транзисторів (Зворотної та прямої провідності). Їх випускає електронна промисловість у країнах Північної Америки, Європи та Японія. На корпусах приладів можна зустріти маркування, однакове для Японії та Південної Кореї.

Залежно від складності майбутнього ремонту апаратури можна розглянути загальні підходи до заміни транзисторів. У першому випадку на корпусі транзистора є маркування, яким визначається його тип, і цей прилад можна придбати за невеликою ціною на звичайному ринку радіоприладів. У більш складному випадку тип приладу легко визначити, але важко придбати через дорожнечу або відсутність на вітчизняному ринку. У складних випадках неможливо визначити тип приладу або відсутня інструкція з експлуатації.

Проблема полягає в тому, що часто доводиться замінювати потужні імпульсні транзистори зарубіжного виробництва вітчизняними аналогами, які завжди відповідають усім необхідним параметрам. Наприклад, важко підібрати прилад у компактних корпусах та корпусах, зроблених із пластмаси, пластику. Але з легкістю можна підібрати вітчизняну заміну приладів типу ТО-3 у металевому корпусі. Важливо враховувати розміри приладу, вони мають збігатися.

Правильна заміна приладу відбувається за дотримання відповідності ізоляції двох варіантів (поламаного та купленого), спосіб з'єднання колектора з пластиною корпусу, яка відводить тепло.

Якщо прилад, що вимагає заміни, має корпус, що забезпечує ізоляцію, а його аналог має лише у кріпленні пластикову втулку, то встановлюємо для захисту прокладку з фторопласту або слюди. Фторопластом роблять первинну обмотку високовольтних дротів завдяки високій здатності до ізоляції струму. Може знадобитися ізолювати гвинт кріплення, якщо немає ізоляції втулки. Важливо пам'ятати при заміні приладу, що транзистори в металевому корпусі краще виконують тепловідведення, ніж аналоги в пластмасовому корпусі.

При заміні приладу спочатку визначтеся, які параметри є найважливішими для даної техніки, і керуйтеся ними у виборі замінника. Для цього потрібно мати конкретні уявлення про схеми та параметри включення транзистора. У ремонті найчастіше доводиться замінювати прилади для побутової техніки, відеомагнітофонів, телевізорів (вихідні каскади імпульсних блоків живлення)

Для побутової техніки найкраще підходять високочастотні транзистори . За вказівками на приладі можна визначити, як ізольований корпус, наскільки шумно працює прилад, де використовувати його (наприклад, для засобів зв'язку застосовують тип G). Але в приладах із вбудованими резисторами, діодами та іншими модифікаціями маркування може відрізнятися від загальноприйнятого. Так фірми NEC та TOSHIBA мають власні позначення високо- та низькочастотних транзисторів.

Поломка напівпровідникового приладу може статися через перевантаження, коливання напруги в мережі. Тому потрібно шукати заміну із захисними резисторами, діодами, враховувати рівень опору. Щоб корпус не перегрівався і не відбулася повторна поломка, потрібен швидкодіючий прилад.

Коли замінюємо транзистор, необхідно врахувати коефіцієнт передачі струму, робоча напругана колекторі приладу.Бажано, щоб заміна не була найгіршої якості, ніж оригінал. Або увімкнути паралельно кілька приладів меншої потужності, але одного типу. При помилці встановлення аналога може відбуватися перегрівання системи.

Польові транзистори замінити складніше, ніж біполярні. Їх різновидів менші, а параметри значно різняться. Виділяють два основних типи: із ізольованим затвором і з р-n переходом. На цих приладах базується вся сучасна цифрова техніка. Їх виготовляють на кристалах кремнію та застосовують для побудови схем процесора, пам'яті, логіки. Однак кремнієві транзистори зазвичай не працюють при напругах вище 1000 вольт.

У даній статті я хочу описати, на які критерії слід звертати увагу при доборі заміни транзисторам. Сподіваюся, стаття буде корисною для радіоаматорів-початківців. Постараюсь інформацію викласти дуже коротко, але достатньо для правильного підбору транзистораза відсутності аналогічного.

Біполярні транзистори.

Пропоную оцінку та підбір аналогу для заміни транзисторапочинати з аналізу схеми частота, напруга, струм. Почнемо підбір швидкодії транзистора, тобто робочої частоті транзистора. У цьому гранична fгр. МГц (ця та на якій його коефіцієнт посилення дорівнює одиниці) частота транзистора повинна бути більшою за реальну частоту, на якій працює пристрій, бажано, у багато разів. Після підбору за частотою, проводимо вибір за допустимою потужністю, тобто струм колектора транзистора повинен перевищувати максимальний струм у первинному ланцюзі. Далі підбираємо транзистор за допустимою напругою емітер-колектор, яка також повинна перевищувати максимальну напругу, що прикладається до транзистора в будь-який момент часу. Коефіцієнт посилення: відомо, що струм колектора у біполярного транзистораіз струмом бази пов'язаний через параметр h21. Простіше кажучи, струм колектора більше струмубази в h21. З цього можна зробити висновок, що краще застосовувати транзистори значення цього параметра, у яких якомога більше. Це дозволить підвищити ККД за рахунок зниження витрат на управління транзисторами, та й потім, транзистор з великим значенням цього параметра простіше ввести режим насичення. Далі щоб менше потужності втратити на транзисторі (при цьому він буде менше грітися), потрібно щоб його напруга насичення (напруга колектор-емітер у відкритому стані) була якнайменша, адже потужність, що виділяється на транзисторі, дорівнює твору струму, що протікає через нього, і падіння напруги на ньому і ще, максимальна потужність розсіювання колектора (наводиться в довіднику) повинна бути не меншою, ніж реально виділяється, інакше транзистор не впорається (миттєво вийде з ладу). У статті Транзистори для імпульсних блоків живлення телевізорів. Заміна» я вже описував прийоми заміни транзисторів .

Польові транзистори.

Переваг перед біполярними у них багато, а найголовніше ціна нижче. Найбільш важливі переваги польових транзисторів, мій погляд наступні:

1. Він управляється не струмом, а напругою (електричним полем), це значно спрощує схему і знижує потужність, що витрачається на управління.
2. У польових транзисторах немає неосновних носіїв, тому вони можуть перемикатися з більш високою швидкістю.
3. Підвищена теплостійкість. Зростання температури польового транзистора при подачі на нього напруги призведе, відповідно до закону Ома, збільшення опору відкритого транзистора і, відповідно, зменшення струму.

Термостійкість польового транзистора допомагає розробнику при паралельному з'єднанні приладів збільшення навантажувальної здатності. Можна включати паралельно досить велику кількість полевиків без вирівнюючих резисторів у силових ланцюгах і при цьому не побоюватися розсиметрування струмів, що є дуже небезпечним для біполярних транзисторів. Однак паралельне з'єднання польових транзисторів також має свої особливості.

Що стосується підбору транзисторів для заміни, то порядок приблизно той же, т е швидкодія потім потужність. Напруга витоків-сток також вибирається з тих же міркувань, що і для біполярних, максимальний струм стоку також вибирається із запасом, тут це вибрати набагато простіше, т.к. біполярні - біполярні транзистори зі струмом колектора більше 20 А, це вже рідкість. Польові транзистори не мають напруження насичення, у них є аналогічний параметр - опір відкритого каналу, транзисторів допустимою напругоюдо 150 В воно становить десятки міліом, у більш високовольтних - оми. Чим менше значення цього опору, тим ближчі параметри транзистора до ідеальних і тим менші втрати. Потужність втрат (розсіювання) у відкритому стані визначається як квадрат струму, помножений на опір відкритого каналу. Природно, що менше це значення, тим менше буде транзистор грітися. Аналог параметра h21 у польового транзистора - це крутість характеристики. Цей параметр пов'язує між собою струм стоку та напруга на затворі, іншими словами струм стоку визначається як добуток напруги на затворі та крутості характеристики транзистора. Як правило, ключові транзистори мають велику крутість характеристики. Ще в цього виду транзисторів є так звана поргова напруга на затворі - це мінімальне значення напруги, що управляє, достатнє для введення транзистора в абсолютно відкритий режим (насичення). При підборі необхідно враховувати, щоб мінімальна напруга на затворі не була нижчою за пороговий, інакше вся потужність виділятиметься на транзисторі а не на навантаженні, оскільки він не повністю відкритий. Такий режим роботи, як правило, транзистори не витримують після ввімкнення вигоряють з невеликою (або великою) затримкою. Параметр потужності розсіювання колектора для біполярного транзистора має аналогічний для польового - потужність розсіювання стоку. Параметри є абсолютно ідентичними.

Активніше користуйтесь довідниками та інтернетом, інформації щодо параметрів транзисторів зараз достатньо.

Відразу обмовимося, що йтиметься про підбір аналогів N-канальних, "logic-level", польових транзисторів, які можна зустріти у ланцюгах живленняна материнських платах та відеокартах. Logic-level, у разі, означає, йдеться про прилади які управляються, тобто. здатні повністю відкривати перехід Drain to Source, при додатку із затвором відносно невеликого, до 5 вольт, напруги.

Як може виглядати польовий транзистор

Як правило, на місце приладу в корпусі D²PAK без проблем ставиться аналогічний але в корпусі DPAK.

При певній вправності можна на посадкове місце під DPAK "розскоряти" D²PAK, хоча виглядати буде не естетично.

LFPAK звичайно без проблем змінюється на SO-8 з одним N-канальним транзистором, і навпаки.

В інших випадках необхідно підбирати прилад повністю аналогічному корпусі.

Де може використовуватись польовий транзистор

Вище ми домовилися, що розглядаємо тільки підсистему живлення, тому варіантів небагато:

• Імпульсний перетворювач напруги.
• Лінійний стабілізатор напруги.
• Ключ у ланцюгах комутації напруги.

Система маркування польових транзисторів

Розглянемо її на прикладі. Нехай, ми маємо 20N03. Це означає, що він розрахований на напругу (Vds) ~30V та струм (Id) ~20A. Буковка N означає, що це N-канальний транзистор. Але з будь-якого правила є винятки, наприклад, фірма Infineon вказує в маркуванні польовика Rds, а не максимальний струм.

IPP 15 N 03 Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO220
IPB 15 N 03 L - Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=12.6mΩ Id=42A TO263(D²PAK)
SPI 80 N 03 S2L-05 - Infineon OptiMOS N-channel MOSFET Vds=30V Rds=5.2mΩ Id=80A TO262
NTD 40 N 03 R - On Semi Power MOSFET 45 Amps, 25 Volts Rds=12.6mΩ
STD 10 PF 06 - ST STripFET™ II Power P-channel MOSFET 60V 0.18Ω 10A IPAK/DPAK

Отже, у разі маркування XXYZZ ми можемо стверджувати, що XX – або Rds, або Id Y – тип каналу ZZ – Vds

Основні характеристики N-канального польового транзистора

Загалом різних параметрів важливих і не дуже у польових транзисторів багато. Ми підійдемо до питання з прикладної точки зору та обмежимося розглядом необхідних нам практично параметрів.

• Vds - Drain to Source Voltage - максимальна напруга сток-витік.
• Vgs - Gate to Source Voltage - максимальна напруга затвора.
• Id – Drain Current – ​​максимальний струм стоку.
• Vgs(th) - Gate to Source Threshold Voltage - гранична напруга затвор-витік, при якому починає відкриватися перехід сток-виток.
• Rds(on) - Drain to Source On Resistance - опір переходу сток-витік у відкритому стані.
• Q(tot) - Total Gate Charge – повний заряд затвора.

Хочу звернути увагу, що параметр Rds(on) може вказуватися при різних напругах затвор-витік, як правило це 10 і 4.5 вольта, це важлива особливість, яку потрібно обов'язково враховувати.

Ступінь критичності параметрів у різних застосуваннях

• Vds, Vgs - параметри, що завжди враховуються, т.к. якщо їх перевищити транзистор виходить з ладу. Повинен бути більше або дорівнюєаналогічним параметром приладу, що замінюється. У разі роботи в імпульсному перетворювачі не варто використовувати прилади із запасом по робочій напрузі більш ніж у 2-2.5 рази, т.к. прилади з великою робочою напругою, як правило, мають найгірші швидкісні характеристики.

• Id - параметр важливий лише імпульсному перетворювачі, т.к. в інших випадках струм дуже рідко перевищує 10% від номінального навіть не надто потужних приладів. Повинен бути більше або дорівнюєаналогічним параметром замінного приладу у випадку з імпульсним перетворювачем, і бути не менше 10 ампер в інших випадках.

• Vgs(th) - має, деяке, значення під час роботи у лінійному стабілізаторі, т.к. лише там транзистор працює у активному, а чи не ключовому, режимі. Хоча практично logic-level польових транзисторів, які можуть не підійти за цим параметром, не випускається. Даний параметр критичний для лінійних стабілізаторів, де як керуючий елемент використовується TL431 з живленням від +5В (наприклад, така схема часто використовується в лінійних стабілізаторахнапруги на відеокартах)

• Rds(on) - від цього параметра прямо-пропорційно залежить нагрівання транзистора, що працює у ключовому режимі, при проходженні струму через відкритий канал. В даному випадку чим менше тим краще. УВАГАне слід забувати що захист від струмового навантаження і КЗ ШИМ серій HIP63** і деяких інших виповзує Rds(on) нижнього ключів (те що з дроселя на землю) як датчик струму-зачитательное його зміна змінить струм захисту і або захист по струму- буде працювати раніше ніж треба просадки харчування на піках навантаження або струм КЗ настільки великий що уб'є ключі раніше ніж мама відключить БП зняттям PW-ON тому треба ще й Risen у шимки поміняти (але це ніхто зазвичай не робить!)

• Q(tot) - впливає на час перезаряду затвора, і відповідно здатне затягувати відкриття та закриття транзистора. Знову ж чим менше тим краще.

Документ від Fairchild Selection of MOSFETs in Switch Mode DC-DC Converters - рекомендації щодо підбору (а значить і заміни) MOSFETs.

• 284496 переглядів