Como escolher um transistor analógico

Neste artigo, discutiremos o tópico de seleção de análogos de transistores bipolares e de efeito de campo. Em quais parâmetros do transistor você deve prestar atenção para escolher a substituição apropriada?

Para que é isso? Acontece que, ao reparar um dispositivo, digamos, uma fonte de alimentação comutada, o usuário é forçado a entrar em contato com a loja mais próxima de componentes eletrônicos, mas o sortimento não contém apenas o transistor que falhou no circuito do dispositivo. Então você tem que escolher entre o que está disponível, ou seja, selecionar um analógico.

E também acontece que o transistor queimado na placa foi um dos que já foram descontinuados e, então, a coisa certa a fazer é a folha de dados disponível na rede, onde você pode ver os parâmetros e selecionar o analógico apropriado dentre os disponíveis no momento. De uma forma ou de outra, você precisa saber quais parâmetros escolher e isso será discutido mais adiante.

Transistores bipolares

Para começar, vamos falar sobre transistores bipolares. As principais características aqui são:

• tensão máxima coletor-emissor

• corrente máxima do coletor

• potência máxima dissipada pela caixa do transistor,

• frequência de corte

• coeficiente de transferência atual.

Antes de tudo, eles avaliam o esquema como um todo. Em que frequência o dispositivo funciona? Qual a velocidade do transistor? É melhor que a frequência de operação do dispositivo seja 10 ou muitas vezes menor que a frequência de corte do transistor. Por exemplo, fg é 30 MHz e a frequência de operação do dispositivo em que o transistor irá operar é 50 kHz.

Se você fizer o transistor funcionar em uma frequência próxima ao limite, o coeficiente de transferência atual tenderá a se unir e será necessária muita energia para o controle. Portanto, permita que a frequência limite do analógico selecionado seja maior ou igual à frequência limite do transistor que precisa ser substituída.

As etapas a seguir prestam atenção à energia que o transistor pode dissipar. Aqui eles observam a corrente máxima do coletor e o valor limite da tensão coletor-emissor. A corrente máxima do coletor deve ser maior que a corrente máxima no circuito controlado por transistor. A tensão máxima do coletor-emissor do transistor selecionado deve ser maior que a tensão limite no circuito controlado.

Se os parâmetros forem selecionados com base na folha de dados do componente a ser substituído, o analógico selecionado em termos de limite de tensão e limite de corrente deve corresponder ou exceder o transistor substituível. Por exemplo, se um transistor queima, a tensão máxima do coletor-emissor é de 80 volts e a corrente máxima é de 10 amperes, nesse caso, um analógico com parâmetros de corrente e tensão máximos de 15 amperes e 230 volts é adequado como substituição.

Em seguida, o coeficiente de transferência atual h21 é estimado. Este parâmetro indica quantas vezes a corrente do coletor excede a corrente base no processo de controle do transistor. É melhor dar prioridade aos transistores com um valor desse parâmetro maior ou igual a h21 do componente original, pelo menos aproximadamente.

Você não pode substituir o transistor por h21 = 30, o transistor por h21 = 3, o circuito de controle simplesmente não pode lidar ou queimar, e o dispositivo não pode funcionar normalmente, é melhor se o analógico tiver h21 no nível de 30 ou mais, por exemplo 50. Quanto maior o ganho atual, quanto mais fácil é controlar o transistor, maior a eficiência do controle, menor a corrente de base, maior a corrente do coletor.

O transistor entra na saturação sem custos desnecessários. Se o dispositivo em que o transistor é selecionado possui um requisito aumentado para o coeficiente de transferência de corrente, o usuário deve escolher uma analógica mais próxima do h21 original, ou será necessário fazer alterações no circuito de controle base.

Finalmente, observe a tensão de saturação, tensão coletor-emissor de um transistor aberto. Quanto menor, menos energia será dissipada no gabinete do componente na forma de calor.E é importante observar o quanto o transistor realmente terá que dissipar o calor no circuito, o valor máximo da potência dissipada pela caixa é fornecido na documentação (na folha de dados).

Multiplique a corrente do circuito coletor pela tensão que cairá na junção coletor-emissor durante a operação do circuito e compare com a potência térmica máxima permitida para a caixa do transistor. Se a potência realmente alocada for maior que o limite, o transistor queimará rapidamente.

Assim, o transistor bipolar 2N3055 pode ser substituído com segurança pelo KT819GM ​​e vice-versa. Comparando sua documentação, podemos concluir que esses são análogos quase completos, tanto na estrutura (tanto na NPN) quanto no tipo de caso e nos parâmetros básicos, que são importantes para uma operação igualmente eficiente em modos semelhantes.

Transistores de efeito de campo

Agora vamos falar sobre transistores de efeito de campo. Atualmente, os transistores de efeito de campo são amplamente utilizados; em alguns dispositivos, por exemplo, em inversores, eles substituem quase completamente os transistores bipolares. Os transistores de efeito de campo são controlados pela tensão, o campo elétrico da carga do portão e, portanto, o controle é mais barato que nos transistores bipolares, onde a corrente de base é controlada.

Os transistores de efeito de campo alternam muito mais rapidamente em comparação aos bipolares, aumentam a estabilidade térmica e não possuem portadores de carga minoritários. Para garantir a comutação de correntes significativas, os transistores de efeito de campo podem ser conectados em paralelo em grandes números sem resistências de nivelamento, basta escolher o driver apropriado.

Portanto, com relação à seleção de análogos de transistores de efeito de campo, o algoritmo aqui é o mesmo que com a seleção de análogos bipolares, com a única diferença: não há problema com o coeficiente de transferência de corrente e aparece um parâmetro adicional, como a capacitância da porta. Tensão máxima da fonte de drenagem, corrente máxima de drenagem. É melhor escolher com uma margem para que provavelmente não se queime.

Os transistores de efeito de campo não possuem um parâmetro como tensão de saturação, mas existe um parâmetro "resistência do canal no estado aberto". Com base neste parâmetro, você pode determinar quanta energia será dissipada na caixa do componente. A resistência do canal aberto pode variar de frações de um ohm a unidades de um ohm.

Nos transistores de efeito de campo de alta tensão, a resistência do canal aberto é geralmente superior a um ohm, e isso deve ser levado em consideração. Se for possível escolher um analógico com uma resistência de canal aberto mais baixa, haverá menos perda de calor e a queda de tensão na junção não será criticamente alta no estado aberto.

A inclinação da característica S dos transistores de efeito de campo é análoga ao coeficiente de transferência de corrente dos transistores bipolares. Este parâmetro mostra a dependência da corrente de dreno na tensão do portão. Quanto maior a inclinação da característica S, menos tensão deve ser aplicada ao portão para mudar uma corrente de drenagem significativa.

Não se esqueça da tensão limite do gate ao escolher um analógico, porque se a tensão no gate for menor que o limite, o transistor não abrirá completamente e o circuito comutado não receberá energia suficiente, toda a energia terá que ser dissipada pelo transistor e simplesmente superaquecerá. A tensão de controle do portão deve ser maior que a tensão limite. Um analógico deve ter uma tensão de porta limiar não superior à original.

A potência de dissipação de um transistor de efeito de campo é semelhante à potência de dissipação de um transistor bipolar, esse parâmetro é indicado na folha de dados e depende, como no caso dos transistores bipolares, do tipo de alojamento. Quanto maior o alojamento do componente, maior a energia térmica que ele pode dissipar por si próprio com segurança.

Capacidade do obturador. Como os transistores de efeito de campo são controlados pela tensão da porta, e não pela corrente de base, como transistores bipolares, um parâmetro como a capacitância da porta e a carga total da porta são introduzidos aqui.Ao escolher um analógico para substituir o original, preste atenção ao fato de que o obturador do analógico não é mais pesado.

A capacidade do obturador é melhor se for um pouco menor, é mais fácil controlar um transistor com efeito de campo, e as bordas ficarão mais íngremes. No entanto, se você não pretende soldar os resistores da porta no circuito de controle, deixe a capacitância da porta o mais próximo possível do original.

Portanto, muito comum há alguns anos, o IRFP460 é substituído por um 20N50, que possui um obturador um pouco mais leve. Se recorrermos às folhas de dados, é fácil notar a semelhança quase completa dos parâmetros desses transistores de efeito de campo.

Esperamos que este artigo o ajude a descobrir em quais características você precisa se concentrar para encontrar o analógico adequado do transistor.