Чем заменить полевой транзистор
Как подобрать аналог полевого транзистора?
Сразу оговоримся, что речь пойдет о подборе аналогов N-канальных, «logic-level», полевых транзисторов которые можно встретить в цепях питания на материнских платах и видеокартах. Logic-level, в данном случае, означает, что речь идет о приборах которые управляются, т.е. способны полностью открывать переход Drain to Source, при приложении с затвору относительно небольшого, до 5 вольт, напряжения.
Содержание
Как может выглядеть полевый транзистор
Как правило на место прибора в корпусе D²PAK без проблем ставиться аналогичный но в корпусе DPAK.
При определенной сноровке можно на посадочное место под DPAK «раскорячить» D²PAK, хотя выглядеть будет не эстетично.
LFPAK естественно без проблем меняется на SO-8 с одним N-канальным транзистором, и наоборот.
В остальных случаях необходимо подбирать прибор в полностью аналогичном корпусе.
Где может использоваться полевый транзистор
Выше мы договорись что рассматриваем только подсистему питания, посему вариантов немного:
Система маркировки полевых транзисторов
Рассмотрим оную на примере. Пускай, у нас есть 20N03. Это означает, что он рассчитан на напряжение (Vds)
20A. Буковка N означает, что это N-канальный транзистор. Но из любого правила есть исключения, так, например, фирма Infineon указывает в маркировке полевика Rds, а не максимальный ток.
Основные характеристики N-канального полевого транзистора
В общем различных параметров важных, и не очень, у полевых транзисторов много. Мы подойдем к вопросу с прикладной точки зрения и ограничимся рассмотрением необходимых нам практически параметров.
Хочу обратить внимание что параметр Rds(on) может указываться при разных напряжениях затвор-исток, как правило это 10 и 4.5 вольта, это важная особенность которую нужно обязательно учитывать.
Степень критичности параметров в разных применениях
Как подобрать аналог транзистора
В этой статье разберем тему подбора аналогов биполярных и полевых транзисторов. На какие параметры транзистора следует обратить внимание, чтобы по ним подобрать подходящую замену?
Для чего это нужно? Бывает так, что ремонтируя какой-нибудь прибор, скажем, импульсный блок питания, пользователь оказывается вынужден обратиться в ближайший магазин электронных компонентов, но в ассортименте не находится именно такого транзистора, который вышел из строя в схеме прибора. Тогда и приходится выбирать из того, что есть в наличии, то есть подбирать аналог.
А бывает еще и так, что сгоревший транзистор на плате был из тех, которые уже сняты с производства, и тогда как нельзя кстати приходится доступный в сети даташит, где параметры можно посмотреть, и по ним подобрать подходящий аналог из ныне доступных. Так или иначе, нужно знать, по каким параметрам выбирать, об этом и пойдет речь далее.
Биполярные транзисторы
Для начала поговорим о биполярных транзисторах. Главными характеристиками здесь выступают:
максимальное напряжение коллектор-эмиттер,
максимальный ток коллектора,
максимальная рассеиваемая корпусом транзистора мощность,
коэффициент передачи по току.
Первым делом оценивают схему в целом. На какой частоте работает прибор? Насколько быстрым должен быть транзистор? Лучше всего, если рабочая частота прибора будет в 10 и много более раз ниже граничной частоты транзистора. Например fгр равна 30 МГц, а рабочая частота прибора, где транзистор будет работать, составляет 50 кГц.
Если же заставить транзистор работать на частоте близкой к граничной, то коэффициент передачи по току станет стремиться к единице, и для управления потребуется много энергии. Поэтому пусть граничная частота подбираемого аналога будет больше или равна граничной частоте транзистора, который нужно заменить.
Следующим шагам обращают внимание на мощность, которую сможет транзистор рассеять. Здесь же смотрят на максимальный ток коллектора и на предельное значение напряжения коллектор-эмиттер. Максимальный ток коллектора должен быть выше максимального тока в управляемой транзистором цепи. Максимальное напряжение коллектор-эмиттер у выбираемого транзистора должно быть выше предельного напряжения в управляемой цепи.
Если параметры подбираются исходя из даташита на заменяемый компонент, то подбираемый аналог по предельному напряжению и предельному току должен соответствовать или превосходить заменяемый транзистор. Например, если сгорел транзистор, предельное напряжение коллектор-эмиттер которого было 80 вольт, а максимальный ток составлял 10 ампер, то в этом случае аналог с максимальными параметрами по току и напряжению 15 ампер и 230 вольт — подойдет в качестве замены.
Далее оценивают коэффициент передачи по току h21. Данный параметр указывает на то, во сколько раз ток коллектора превосходит ток базы в процессе управления транзистором. Приоритет лучше отдавать транзисторам со значением этого параметра большим или равным h21 исходного компонента, хотя бы приблизительно.
Нельзя ставить вместо транзистора с h21 = 30, транзистор с h21 = 3, управляющая цепь просто не справится или сгорит, а прибор не сможет нормально работать, лучше, если аналог будет иметь h21 на уровне 30 или больше, например 50. Чем выше коэффициент усиления по току, тем проще транзистором управлять, тем выше КПД управления, ток базы меньше, ток коллектора — больше.
Транзистор без лишних затрат входит в насыщение. Если же прибор, куда подбирается транзистор, отличается повышенным требованием к коэффициенту передачи по току, то пользователю следует подобрать аналог с более близким к оригиналу h21, либо придется внести изменения в цепь управления базой.
Наконец, смотрят на напряжение насыщения, напряжение коллектор-эмиттер открытого транзистора. Чем оно меньше, тем меньше мощности будет рассеиваться на корпусе компонента в виде тепла. И важно отметить, сколько реально в схеме придется транзистору рассеивать тепла, максимальное значение рассеиваемой корпусом мощности приводится в документации (в даташите).
Умножьте ток коллекторной цепи на напряжение, которое будет падать на переходе коллектор-эмиттер в процессе работы схемы, и сравните с максимально допустимой для корпуса транзистора тепловой мощностью. Если реально выделяемая мощность окажется больше предела, транзистор быстро сгорит.
Так, биполярный транзистор 2N3055 можно смело заменить на КТ819ГМ и наоборот. Сравнив их документацию, можно прийти к выводу, что это почти полные аналоги, как по структуре (оба NPN), так и по типу корпуса и по основным параметрам, важным для равно эффективной работы в аналогичных режимах.
Полевые транзисторы
Теперь поговорим о полевых транзисторах. Полевые транзисторы широко применяются сегодня, в некоторых устройствах, например в инверторах они почти полностью вытеснили собой биполярные транзисторы. Полевые транзисторы управляются напряжением, электрическим полем заряда затвора, и поэтому управление получается менее затратным, нежели в биполярных транзисторах, где управление осуществляется током базы.
Полевые транзисторы намного быстрее переключаются в сравнении с биполярными, обладают повышенной термоустойчивочтью, и не имеют неосновных носителей заряда. Чтобы обеспечить коммутацию значительных токов, полевые транзисторы можно соединять параллельно в большом количестве без выравнивающих резисторов, достаточно подобрать подходящий драйвер.
Итак, что касается подбора аналогов полевых транзисторов, то здесь алгоритм тот же, что и при подборе биполярных аналогов, с той лишь разницей, что отпадает проблема с коэффициентом передачи по току и дополнительно появляется такой параметр как емкость затвора. Максимальное напряжение сток-исток, максимальный ток стока. Лучше выбрать с запасом, чтобы наверняка не сгорел.
У полевых транзисторов нет такого параметра как напряжение насыщения, зато есть параметр «сопротивление канала в открытом состоянии». Исходя из этого параметра можно определить, какая мощность будет рассеиваться на корпусе компонента. Сопротивление открытого канала может составлять от долей ома до единиц ом.
У высоковольтных полевых транзисторов сопротивление открытого канала, как правило, больше одного ома, и это нужно обязательно брать в расчет. Если удастся выбрать аналог с меньшим сопротивлением открытого канала, то и тепловых потерь будет меньше, и падение напряжения на переходе не будет в открытом состоянии критически высоким.
Крутизна характеристики S у полевых транзисторов – аналог коэффициента передачи по току биполярных транзисторов. Этот параметр показывает зависимость тока стока от напряжения затвора. Чем выше крутизна характеристики S, тем меньшее напряжение нужно подать на затвор для коммутации значительного тока стока.
Не нужно забывать при выборе аналога и про пороговое напряжение затвора, ведь если напряжение на затворе будет ниже порогового, то транзистор полностью не откроется, и коммутируемая цепь не получит достаточного питания, всю мощность придется рассеивать транзистору, и он просто перегреется. Напряжение управления затвором должно быть выше порогового. Аналог должен иметь пороговое напряжение затвора не выше чем оригинал.
Мощность рассеяния полевого транзистора аналогична мощности рассеяния биполярного транзистора, этот параметр указан в даташите, и зависит, как и в случае с биполярными транзисторами, от типа корпуса. Чем больше корпус компонента, тем большую тепловую мощность сможет он безопасно для себя рассеять.
Емкость затвора. Поскольку полевые транзисторы управляются напряжением затвора, а не током базы, как биполярные транзисторы, то здесь вводится такой параметр как емкость затвора и полный заряд затвора. При выборе аналога на замену оригиналу, обратите внимание на то, чтобы затвор у аналога не был тяжелее.
Емкость затвора лучше всего, если окажется чуть меньше, таким полевым транзистором проще управлять, фронты получатся круче. Однако если затворные резисторы в схеме управления вы перепаивать не намерены, то пусть емкость затвора будет максимально близкой к оригиналу.
Так, очень распространенные несколько лет назад, IRFP460 заменяют на 20N50, у которого затвор немного легче. Если обратиться к даташитам, то легко заметить почти полное сходство параметров этих полевых транзисторов.
Надеемся, что эта статья помогла вам разобраться в том, на какие характеристики нужно ориентироваться, чтобы подобрать подходящий аналог транзистора.
Чем заменить транзистор?
Почему у людей возникает вопрос, о том, как и чем можно заменить транзистор? Возникает он из-за того, что случается так, что при работе с чем-то или при ремонте какого-либо предмета, к примеру, при починке импульсивного блока питания, происходит так, что в магазине нет нужного филдистора, который был поломан. Мастер вынужден искать выход, ведь починить он обязан вовремя. Поэтому этот человек начинает искать аналоги, те, что есть в наличии.
Случается даже так, что прибор, который был прежде, просто перестали производить, по крайней мере, поставлять в ваш город. И, конечно же, вариантов других не остается, как просто пытаться найти аналог, но это не из самых простых задач, на самом деле. Нужно уметь смотреть на параметры каждого такого предмета, и только тогда уже делать выбор в пользу какого-то одного.
Какими же транзисторами можно заменить?
Для начала разберем биполярные транзисторы, самые распространенные. Главное, что важно знать о них:
Вначале, конечно же, нужно начать с оценивания характеристики в общем. Самыми главными и первыми шагами будут: выяснение частоты и быстроты. Будет очень хорошо, если частоты будут отличаться, то есть рабочая будет меньше, чем граничная частота. Так все функционировать будет лучше.
Ну а если же будет наоборот, и рабочая с граничной будут практически на одной частоте, то в таком случае необходимо будет невероятно большое количество энергии, так как коэффициент передачи по току будет иметь свою определенную цель, он будет идти к 1. Поэтому необходимо, чтобы граничная частота того аналога, которого вы подбираете, была равна частоте этого предмета, который был прежде. Но можно сделать и так, чтобы частота была больше.
Далее обязательно обратить свое внимание на мощность. То есть нужно выяснить максимальный ток коллектора и напряжение коллектора-эмиттера. Максимальный ток коллектора обязан быть намного выше тока данного прибора. С напряжением же все, наоборот, у рабочего прибора должно оно быть выше.
Смотрите видео о том, чем заменить советские радиодетали.
Если же вы используете даташит для поиска аналога, то, конечно же, важно понимать, что все показатели аналога должны соответствовать прежнему прибору, хорошо было бы, даже если превосходили бы.
К примеру, если же случилась неполадка с транзистором, а напряжение коллектор-эмиттер было около 80 вольт, а ток 10 ампер, то соответственно по данным должен составлять 15 ампер по току, а по напряжению около 230 вольт. И этот аналог пойдет для замены полностью.
К примеру, очень часто 2N3055 заменяется на КТ819ГМ, и эти полупроводниковые компоненты спокойно могут друг друга заменять. Если говорить о схожести данных усилителей, то оба они считаются идеальной заменой друг друга и выйдут довольно эффективными, и они не принесут особых проблем.
Полевые транзисторы
Так же очень распространенные на сегодняшний день компоненты. Их применяют даже чаще, чем биполярные. К примеру, инверторы теперь в основном только с полевыми, то есть биполярные приборы они уже стеснили. И если у вас возникает вопрос, можно ли заменить полевой транзистор биполярным, то ответ будет положительным. Однако в полевом плюсов намного больше, чем в биполярном.
Полевые усилители поглощают энергии намного меньше, чем биполярные, так как полевые управление фокусируют на напряжении и электрическим полем заряда, в то время когда биполярные же держатся на токе базы. Поэтому их предпочитают больше. Полевые транзисторы даже переключаются в разы быстрее, чем биполярные. К тому же они имеют хорошую термоустойчивость. И для того, чтобы переключить направления электрического тока, полевые транзисторы вправе соединяться параллельно и без резисторов, просто нужен драйвер, подходящий для этого.
Если же говорить о замене полевых триодов, то и здесь есть способ поиска их аналогов. В принципе в поиске с биполярными не сильно отличается, можно сказать даже, что будет практически таким же. Но разница небольшая есть: нет той проблемы с передачей тока, как у биполярного транзистора. Нельзя забывать о сток-исток, нужно помнить о запасе.
К тому же у полевого есть такой параметр, как сопротивление открытого канала. Вот от него легко определить, что будет с мощностью, и как она будет рассеиваться. Ну и, конечно же, очень важно рассчитывать это сопротивление открытого канала, так как можно потерять много энергии и напряжении при переходе не будет слишком высоким.
Чем можно заменить полевые транзисторы?
Крутизна S также очень важна при поиске аналога. Данный параметр будет показывать состояние тока стока при напряжении затвора. Это позволит определить, сколько понадобится напряжения для коммутации.
Помните, что выбирать важно и исходя от порогового напряжения затвора, если напряжение будет в разы меньше порогового, то нормального функционирования от вашего аналога ждать не придется. Цепь при получении напряжения не получит нужного и вся мощность, точнее ее рассеивание останется на приборе, а для него этого нежелательно, ведь может случиться перегрев.
В даташите еще говорится, что мощность рассеяния обоих приборов одинакова: и зависит это от корпуса. Если корпус большой, то получение тепловой мощности будет безопаснее рассеиваться.
Емкость затвора так же очень важна в случае данного предмета. Очень важно, чтобы затвор не был крайне тяжелым, и необходимо помнить об этом при выборе. Будет очень хорошо, если он будет меньше в разы, так как это принесет удобство и легкость в использовании данного механизма. Однако если вам нет необходимости перепаивать, то спокойно можно выбрать размер, который идеально подойдет, схожий с оригиналом.
К примеру, сейчас довольно часто меняют IRFP460 на более новую и современную 20N50, так как у него затвор крайне легкий. Опять-таки даташит скажет то же самое, указав на массу схожести, несмотря на преимущество второго.
А какой транзистор планируете заменить вы? Оставьте свой ответ в комментариях! А также смотрите видео о том, как правильно подобрать полевые транзисторы.
Замена транзисторов биполярных и полевых
Замена и подбор транзисторов биполярных и полевых
Биполярный и полевой транзистор
Биполярные транзисторы.
Полевые транзисторы.
Преимуществ перед биполярными у них много, а самое главное, цена ниже. Наиболее важные преимущества полевых транзисторов, на мой взгляд следующие:
Термоустойчивость полевого транзистора помогает разработчику при параллельном соединении приборов для увеличения нагрузочной способности. Можно включать параллельно достаточно большое число полевиков без выравнивающих резисторов в силовых цепях и при этом не опасаться рассиметрирования токов, что очень опасно для биполярных транзисторов. Однако параллельное соединение полевых транзисторов тоже имеет свои особенности.
Что касается подбора транзисторов для замены, то порядок примерно тот же самый, т е быстродействие затем мощность. Напряжение исток-сток также выбирается из тех же соображений, что и для биполярных, максимальный ток стока также выбирается с запасом, здесь это выбрать гораздо проще, т к полевые транзисторы имеют довольно большие допустимые токи стока и их разнообразие очень большое, чего не скажешь про биполярные — биполярные транзисторы с током коллектора больше 20 А, это уже редкость. Полевые транзисторы не имеют напряжения насыщения, у них есть аналогичный параметр — сопротивление открытого канала, у транзисторов с допустимым напряжением до 150 В оно составляет десятки миллиом, у более высоковольтных — омы. Чем меньше значение этого сопротивления, тем ближе параметры транзистора к идеальным и тем меньше потери. Мощность потерь (рассеяния) в открытом состоянии определяется как квадрат тока умноженный на сопротивление открытого канала. Естественно, чем меньше будет это значение, тем меньше будет транзистор греться. Аналог параметра h21 у полевого транзистора это крутизна характеристики. Этот параметр связывает между собой ток стока и напряжение на затворе, иными словами ток стока определяется как произведение напряжения на затворе и крутизны характеристики транзистора. Как правило ключевые транзисторы имеют большую крутизну характеристики. Еще у этого вида транзисторов есть так называемое порговое напряжение на затворе — это минимальное значения управляющего напряжения достаточное для введения транзистора в абсолютно открытый режим (насыщение). При подборе необходимо учитывать, чтобы минимальное напряжение на затворе не было ниже порогового, иначе вся мощность будет выделяться на транзисторе а не на нагрузке, т к он не полностью открыт. Такой режим работы, как правило, транзисторы не выдерживают — после включения выгорают с небольшой (или большой) задержкой. Параметр мощность рассеяния коллектора для биполярного транзистора имеет аналогичный для полевого — мощность рассеяния стока. Параметры абсолютно идентичны.
Активней пользуйтесь справочниками и интернетом, информации по параметрам транзисторов сейчас достаточно.
Как подобрать замену для MOSFET-транзистора
На что нужно обратить внимание
Открыв PDF-даташит, в первую очередь надо выяснить: тип транзистора (MOSFET или JFET), полярность, тип корпуса, расположение выводов (цоколевку).
Для MOSFET-транзистора важным параметром является сопротивление сток-исток открытого транзистора (Rds). От значения Rds зависит мощность, выделяемая на транзисторе. Чем меньше значение Rds, тем меньше транзистор будет нагреваться.
Однако необходимо помнить, что чем больше Id и меньше Rds, тем больше ёмкость затвора у MOSFET-транзистора. Это приводит к тому, что требуется большая мощность для управления этим затвором. А если схема не обеспечит нужную мощность, то возрастут динамические потери из-за замедленной скорости переключения транзистора и, как итог, MOSFET будет больше нагреваться. Поэтому необходимо проверить температурный режим (нагрев) транзистора после включения устройства. Если транзистор сильно нагревается, то дело может быть как в самом транзисторе, так и в элементах его обвязки.
Расшифровка основных параметров MOSFET-транзисторов
Тип транзистора – в реальных устройствах могут использоваться полевые транзисторы разных типов: транзистор с управляющим p-n – переходом (J-FET) или униполярные транзисторы МДП-типа (MOSFET).
Предельно допустимое напряжение затвор-исток (Vgs) – при подаче на затвор напряжения более допустимого, возможно повреждение изолирующего оксидного слоя затвора (это может быть и статическое электричество). Не стоит использовать транзисторы с большим запасом по напряжениям Vds и Vgs, т.к. обычно они имеют худшие скоростные характеристики.
Максимально допустимый постоянный ток стока (Id) – следует иметь ввиду, что иногда выводы из корпуса транзистора ограничивают максимально допустимый постоянный ток стока (переключаемый ток может быть больше). С ростом температуры максимально допустимый ток уменьшается.
Общий заряд затвора (Qg) — заряд, который нужно сообщить затвору для открытия транзистора. Чем меньше этот параметр, тем меньшая мощность требуется для управления транзистором.
Выше описаны наиболее важные параметры MOSFET-транзисторов. В даташитах производитель указывает много дополнительных параметров: заряд затвора, ток утечки затвора, импульсный ток стока, входная емкость и др.
Что важно учесть при монтаже MOSFET-транзистора
При работе с MOSFET транзисторами нужно учесть, что они могут быть повреждены статическим электричеством на ваших руках или одежде. Перед монтажом на печатную плату необходимо соединить выводы транзистора между собой тонкой проволокой. Для пайки лучше используйте паяльную станцию, а не обычный электрический паяльник. Вместо отсоса для удаления припоя используйте медную ленту для удаления припоя. Это уменьшит вероятность пробоя затвора статическим электричеством. Или используйте антистатический браслет.