Мощный полевой транзистор IRFZ44N

Сравнение IGBT с MOSFET

Структуры обоих транзисторов очень похожи друг на друга. Что касается протекания тока, важным отличием является добавление слоя подложки P-типа под слой подложки N-типа в структуре модуля IGBT. В этом дополнительном слое дырки вводятся в слой с высоким сопротивлением N-типа, создавая избыток носителей. Это увеличение проводимости в N-слое помогает уменьшить общее напряжение во включенном состоянии в IGBT-модуле. К сожалению, это также блокирует поток электроэнергии в обратном направлении. Поэтому в схему добавлен специальный диод, который расположен параллельно с IGBT чтобы проводить ток в противоположном направлении.

Схема включения

Теперь поговорим о схеме включения Irfz44N, как писалось выше он является полевым транзистором-МОП с затвором отделенным от полупроводника тончайшим слоем SiO₂. Внутри кремниевой структуры присутствуют два перехода p–n. При отсутствии отпирающего напряжения проводящий ток отсутствует и транзистор находится в закрытом состоянии. Если подать на устройство положительное отпирающее V_GS, т.е. на затвор плюс, а на исток минус, то под влиянием электрического поля появится индуцированный канал n-проводимости. При подаче питания на нагрузку, по индуцированному каналу потечёт стоковый ток I_D.

Чем выше напряжение подается на затвор, тем больше электронов притягивается в область сток-исток и тем шире она становится для протекания тока. Однако, этот процесс может длится до переключения между областями графика линейной и отсечки. Затем, в области насыщения стоковый ток перестает расти. Область насыщения (рабочий режим) применяется в схемах усиления, а отсечки в ключевых. В даташит процесс перехода а рабочий режим, для разных значений V_GS, отображают на графиках типовых выходных характеристик (Typical оutput сharacteristics). Для mosfet области насыщения можно определить по линии проходящих почти горизонтально относительно оси напряжения стока-истока.

Симисторный ключ

Для гальванической развязки цепей управления и питания лучше
использовать оптопару или специальный симисторный драйвер. Например,
MOC3023M или MOC3052.

Эти оптопары состоят из инфракрасного светодиода и фотосимистора. Этот
фотосимистор можно использовать для управления мощным симисторным
ключом.

В MOC3052 падение напряжения на светодиоде равно 3 В, а ток — 60 мА,
поэтому при подключении к микроконтроллеру, возможно, придётся
использовать дополнительный транзисторный ключ.

Встроенный симистор же рассчитан на напряжение до 600 В и ток до
1 А. Этого достаточно для управления мощными бытовыми приборами через
второй силовой симистор.

Рассмотрим схему управления резистивной нагрузкой (например, лампой
накаливания).

Таким образом, эта оптопара выступает в роли драйвера
симистора.

Существуют и драйверы с детектором нуля — например, MOC3061. Они
переключаются только в начале периода, что снижает помехи в
электросети.

Резисторы R1 и R2 рассчитываются как обычно. Сопротивление же
резистора R3 определяется исходя из пикового напряжения в сети питания
и отпирающего тока силового симистора. Если взять слишком большое —
симистор не откроется, слишком маленькое — ток будет течь
напрасно. Резистор может потребоваться мощный.

Нелишним будет напомнить, что 230 В в электросети (текущий стандарт для
России, Украины и многих других стран) — это значение
действующего напряжения. Пиковое напряжение равно \(\sqrt2 \cdot 230 \approx
325\,\textrm{В}\).

Планарные MOSFETS транзисторы

D-PAK (доступны в корпусах I-Pak)

30 В		30V, 46A, 19 mOhm, 33.3 nC Qg, Logic Level, D-Pak
40 В		40V, 87A, 9.2 mOhm, 48 nC Qg, D-Pak
55 В		55V, 71A, 13 mOhm, 62 nC Qg, D-Pak
75 В		75V, 42A, 26 mOhm, 74 nC Qg, D-Pak
100 В		100V, 32A, 44 mOhm, 48 nC Qg, D-Pak

D2PAK (доступны в корпусах TO-262)

30 В		30V, 200A, 3 mOhm, 75 nC Qg, Logic Level, D2-Pak
40 В		40V, 160A, 4 mOhm, 93.3 nC Qg, Logic Level, D2-Pak
	40V, 162A, 4 mOhm, 160 nC Qg, D2-Pak
55 В		55V, 104A, 8 mOhm, 86.7 nC Qg, Logic Level, D2-Pak
	55V, 135A, 4.7 mOhm, 150 nC Qg, D2-Pak
75 В		75V, 105A, 7 mOhm, 150 nC Qg, D2-Pak
100 В		100V, 80A, 15 mOhm, 81 nC Qg, D2-Pak
	100V, 103A, 11.6 mOhm, 100 nC Qg, D2-Pak

TO-220 и TO-247

30 В		30V, 200A, 3 mOhm, 75 nC Qg, Logic Level, TO-220AB
40 В		40V, 160A, 4 mOhm, 93.3 nC Qg, Logic Level, TO-220AB
	40V, 162A, 4 mOhm, 160 nC Qg, TO-220AB
55 В		55V, 133A, 5.3 mOhm, 170 nC Qg, TO-220AB
	55V, 160A, 5.3 mOhm, 120 nC Qg, TO-247AC
75 В		75V, 177A, 4.5 mOhm, 410 nC Qg, TO-247AC
100 В		100V, 80A, 15 mOhm, 81 nC Qg, TO-220AB
	100V, 51A, 250 mOhm, 66.7 nC Qg, TO-247AC

Простейший ключ

В дальнейшем полевым транзистором мы будет называть конкретно MOSFET,
то есть полевые транзисторы с изолированным
затвором
(они же МОП, они же МДП). Они удобны тем, что управляются
исключительно напряжением: если напряжение на затворе больше
порогового, то транзистор открывается. При этом управляющий ток через
транзистор пока он открыт или закрыт не течёт. Это значительное
преимущество перед биполярными транзисторами, у которых ток течёт всё
время, пока открыт транзистор.

Также в дальнейшем мы будем использовать только n-канальные MOSFET
(даже для двухтактных схем). Это связано с тем, что n-канальные
транзисторы дешевле и имеют лучшие характеристики.

Простейшая схема ключа на MOSFET приведена ниже.

Опять же, нагрузка подключена «сверху», к стоку. Если подключить её
«снизу», то схема не будет работать. Дело в том, что транзистор
открывается, если напряжение между затвором и истоком превышает
пороговое. При подключении «снизу» нагрузка будет давать
дополнительное падение напряжения, и транзистор может не открыться или
открыться не полностью.

Несмотря на то, что MOSFET управляется только напряжением и ток через
затвор не идёт, затвор образует с подложкой паразитный
конденсатор. Когда транзистор открывается или закрывается, этот
конденсатор заряжается или разряжается через вход ключевой схемы. И
если этот вход подключен к push-pull выходу микросхемы, через неё
потечёт довольно большой ток, который может вывести её из строя.

При управлении типа push-pull схема разряда конденсатора образует,
фактически, RC-цепочку, в которой максимальный ток разряда будет равен

где \(V\) — напряжение, которым управляется транзистор.

Таким образом, достаточно будет поставить резистор на 100 Ом, чтобы
ограничить ток заряда — разряда до 10 мА. Но чем больше сопротивление
резистора, тем медленнее он будет открываться и закрываться, так как
постоянная времени \(\tau = RC\) увеличится

Это важно, если транзистор
часто переключается. Например, в ШИМ-регуляторе

Основные параметры, на которые следует обращать внимание — это
пороговое напряжение \(V_{th}\), максимальный ток через сток \(I_D\) и
сопротивление сток — исток \(R_{DS}\) у открытого транзистора. Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов

Ниже приведена таблица с примерами характеристик МОП-транзисторов.

Модель	\(V_{th}\)	\(\max\ I_D\)	\(\max\ R_{DS}\)
2N7000	3 В	200 мА	5 Ом
IRFZ44N	4 В	35 А	0,0175 Ом
IRF630	4 В	9 А	0,4 Ом
IRL2505	2 В	74 А	0,008 Ом

Для \(V_{th}\) приведены максимальные значения. Дело в том, что у разных
транзисторов даже из одной партии этот параметр может сильно
отличаться. Но если максимальное значение равно, скажем, 3 В, то этот
транзистор гарантированно можно использовать в цифровых схемах с
напряжением питания 3,3 В или 5 В.

Сопротивление сток — исток у приведённых моделей транзисторов
достаточно маленькое, но следует помнить, что при больших напряжениях
управляемой нагрузки даже оно может привести к выделению значительной
мощности в виде тепла.

Аудио MOSFET транзисторы класса D

Все корпуса

Наим-е	Корпус	Напряжение пробоя	Rds(on) тип. (10 В)	Ток стока (25°C)	Заряд затвора	Класс
IRFI4024H-117P	5-pin TO-220	55V	48 mOhm	11 A	8.9 nC	Consumer
IRFI4212H-117P	5-pin TO-220	100V	58 mOhm	11 A	12 nC	Consumer
IRFI4019H-117P	5-pin TO-220	150V	80 mOhm	8.7	13 nC	Consumer
IRFI4020H-117P	5-pin TO-220	200V	80 mOhm	9.1 A	19 nC	Consumer
IRF6665TRPBF	DirectFET SH	100V	53 mOhm	19 A	8.7 nC	Consumer
IRF6645TRPBF	DirectFET SJ	100V	28 mOhm	25 A	14 nC	Consumer
IRF6644TRPBF	DirectFET MN	100V	10 mOhm	60 A	35 nC	Consumer
IRF6775MTRPBF	DirectFET MZ	150V	56 mOhm	28 A	25 nC	Consumer
IRF6785MTRPBF	DirectFET MZ	200V	85 mOhm	15 A	26 nC	Consumer
IRF6648TRPBF	DirectFET MN	60V	5.5 mOhm	86 A	36 nC	Consumer
IRF6668TRPBF	DirectFET MZ	80V	12 mOhm	55 A	22 nC	Consumer
IRF6646TRPBF	DirectFET MN	80V	7.6 mOhm	68 A	36 nC	Consumer
IRFB4212PBF	TO-220	100V	72.5 mOhm	18 A	15 nC	Industrial
IRFB4019PBF	TO-220	150V	80 mOhm	17 A	13 nC	Consumer
IRFB5615PBF	TO-220	150V	32 mOhm	35 A	26 nC	Industrial
IRFB4228PBF	TO-220	150V	12 mOhm	83 A	72 nC	Industrial
IRFB4020PBF	TO-220	200V	80 mOhm	18 A	18 nC	Consumer
IRFB4227PBF	TO-220	200V	19.7 mOhm	65 A	70 nC	Industrial
IRFB5620PBF	TO-220	200V	60 mOhm	25 A	25 nC	Industrial
IRFP4668PBF	TO-247	200V	8 mOhm	130 A	161 nC	Industrial
IRFB4229PBF	TO-220	250V	38 mOhm	46 A	72 nC	Industrial
IRFP4768PBF	TO-247	250V	14.5 mOhm	93 A	180 nC	Industrial

Схема ускоренного включения

Как уже было сказано, если напряжение на затворе относительно истока
превышает пороговое напряжение, то транзистор открывается и
сопротивление сток — исток мало. Однако, напряжение при включении не
может резко скакнуть до порогового. А при меньших значениях транзистор
работает как сопротивление, рассеивая тепло. Если нагрузку приходится
включать часто (например, в ШИМ-контроллере), то желательно как можно
быстрее переводить транзистор из закрытого состояния в открытое и
обратно.

Относительная медленность переключения транзистора связана опять же с
паразитной ёмкостью затвора. Чтобы паразитный конденсатор зарядился
как можно быстрее, нужно направить в него как можно больший ток. А так
как у микроконтроллера есть ограничение на максимальный ток выходов,
то направить этот ток можно с помощью вспомогательного биполярного
транзистора.

Кроме заряда, паразитный конденсатор нужно ещё и разряжать. Поэтому
оптимальной представляется двухтактная схема на комплементарных
биполярных транзисторах (можно взять, например, КТ3102 и КТ3107).

Ещё раз обратите внимание на расположение нагрузки для n-канального
транзистора — она расположена «сверху». Если расположить её между
транзистором и землёй, из-за падения напряжения на нагрузке напряжение
затвор — исток может оказаться меньше порогового, транзистор откроется
не полностью и может перегреться и выйти из строя

В каких режимах функционирует полевой транзистор

Режим отсечки

Как уже упоминалось, расстояние между стоком и истоком, регулируется затвором. Алгоритм работы транзистора виден в простейшей схеме, управляющей качеством освещения от лампы накаливания. Когда на затворе отсутствует напряжение, он закрыт, и электрический ток через лампу накаливания не течет.

Для управления светом лампы нужна смена напряжения на затворе по отношению к истоку. У нас n-канальный транзистор, поэтому на затвор подается напряжение со знаком “+”. В окончательном виде irfz44n схема выглядит так:

Так каким же должно быть напряжение на затворе, чтобы ток внутри цепи стока-истока был максимальным?

Возьмем стрелочный блок питания irfz44n для регуляции напряжения. Соберем его по схеме и подадим на затвор 1 В. Лампа не загорится. Если же увеличить напряжение до 3,5 В, амперметр покажет появление тока в лампе накаливания. Но она все равно не загорится, так как такой силы тока не хватает для накала вольфрамовой нити.

Режим активной работы irfz44n

Напряжение в районе 3,5 В частично приоткрывает транзистор. Этот показатель отличается у разных видов полевиков и находится в пределах 0,5-5 В. В даташит этот показатель именуют Gate threshold voltage (предельное напряжение затвора).

Если плавно регулировать величину канала устройства, повышая напряжение, поданное на затвор, становится видно постепенное накаливание нити лампы. Корректируя уровень напряжения, можно создать необходимый уровень освещения. Это и объясняет название данного режима — активный. При нем сопротивление индуцируемого канала транзистора меняется, согласно напряжению на затворе.

В результате активной работы устройство может перегреться. Поэтому необходимо пользоваться охлаждающим радиатором, рассеивающим тепло в окружающую среду.

Режим насыщения irfz44n

Для полного открытия полевого транзистора требуется подача напряжения до того момента, пока лампа не станет гореть на уровне всего канала. В данном режиме сопротивление канала стока-истока находится в минимуме и почти не сопротивляется течению электрического тока.

Примечательно, что само устройство в данном случае не нагревается. Это можно объяснить формулой: P= I2C R. При сопротивлении, равном каким-то сотым долям ома транзистору просто не с чего нагреваться.

Так что, самые мягкие режимы для полевика — это полное открытие или закрытие канала. Если он закрыт, сопротивление канала стремится к бесконечности, а ток, проходящих через него, минимален по закону Ома. Если подставить эти значения в формулу выше, будет понятно, что рассеянная мощность приближается к нулю.

Маркировка

Префикс IRF напоминает о происхождение рассматриваемого экземляра на заводах известной американского компании International Rectifier (IR). В 2007 году IR продала технологию производства МОП-транзисторов компании Vishay Intertechnology, а уже в 2015 году другая компания (Infineon Technologies) поглотила IR. В настоящее время многие независимые производители продолжают выпускать свою продукцию с префиксом IRF, поэтому на рынке современных радиокомпонентов можно встретить и других производителей, выпускающих продукцию с такими же символами в обозначении. Например Vishay, которая больше не выпускает транзисторы irfz44n, однако у нее есть другие похожие устройства, например: IRFZ44, IRFZ44R, IRFZ44S, IRFZ44SL.

В даташит оригинального устройства указывается наличие фирменной HEXFET-технологии изготовления от International Rectifier Corporation, которая позволяет значительно снизить сопротивление электронных компонентов и соответственно уменьшить нагрев во время их работы. Так же отпадает необходимость применения охлаждающего радиатора. Технология стала популярной в 1978 году, но её до сих пор применяют при изгодовлении силовых MOSFET-транзисторов. Упрощенно HEXFET-структура International Rectifier, представлена на рисунке.

IRFZ44N фирмы IR изготовленный с  HEXFET-структурой, имеет самое низкое сопротивление между стоком и истоком 17.5 миллиом. Обозначение “Power MOSFET” в техописании указывает на принадлежность устройства к мощным полупроводниковым приборам.

Транзистор Дарлингтона

Если нагрузка очень мощная, то ток через неё может достигать
нескольких ампер. Для мощных транзисторов коэффициент \(\beta\) может
быть недостаточным. (Тем более, как видно из таблицы, для мощных
транзисторов он и так невелик.)

В этом случае можно применять каскад из двух транзисторов. Первый
транзистор управляет током, который открывает второй транзистор. Такая
схема включения называется схемой Дарлингтона.

В этой схеме коэффициенты \(\beta\) двух транзисторов умножаются, что
позволяет получить очень большой коэффициент передачи тока.

Для повышения скорости выключения транзисторов можно у каждого соединить
эмиттер и базу резистором.

Сопротивления должны быть достаточно большими, чтобы не влиять на ток
база — эмиттер. Типичные значения — 5…10 кОм для напряжений 5…12 В.

Выпускаются транзисторы Дарлингтона в виде отдельного прибора. Примеры
таких транзисторов приведены в таблице.

Модель	\(\beta\)	\(\max\ I_{к}\)	\(\max\ V_{кэ}\)
КТ829В	750	8 А	60 В
BDX54C	750	8 А	100 В

В остальном работа ключа остаётся такой же.

Примеры симисторов

Примеры симисторов приведены в таблице ниже. Здесь \(I_H\) — ток удержания,
\(\max\ I_{T(RMS)}\) — максимальный ток, \(\max\ V_{DRM}\) — максимальное напряжение,
\(I_{GT}\) — отпирающий ток.

Модель	\(I_H\)	\(\max\ I_{T(RMS)}\)	\(\max\ V_{DRM}\)	\(I_{GT}\)
BT134-600D	10 мА	4 А	600 В	5 мА
MAC97A8	10 мА	0,6 А	600 В	5 мА
Z0607	5 мА	0,8 А	600 В	5 мА
BTA06-600C	25 мА	6 А	600 В	50 мА

Реле

С точки зрения микроконтроллера, реле само является мощной нагрузкой,
причём индуктивной. Поэтому для включения или выключения реле нужно
использовать, например, транзисторный ключ. Схема подключения и также
улучшение этой схемы было рассмотрено ранее.

Реле подкупают своей простотой и эффективностью. Например, реле
HLS8-22F-5VDC — управляется напряжением 5 В и способно коммутировать
нагрузку, потребляющую ток до 15 А.

Главное преимущество реле — простота использования — омрачается
несколькими недостатками:

• это механический прибор и контакты могу загрязниться или даже привариться друг к другу,
• меньшая скорость переключения,
• сравнительно большие токи для переключения,
• контакты щёлкают.

Часть этих недостатков устранена в так называемых твердотельных
реле. Это,
фактически, полупроводниковые приборы с гальванической развязкой,
содержащие внутри полноценную схему мощного ключа.

Заключение

Таким образом, в арсенале у нас достаточно способов управления
нагрузкой, чтобы решить практически любую задачу, которая может
возникнуть перед радиолюбителем.

Полезные источники

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Том 1. — М.: Мир, 1993.
2. Управление мощной нагрузкой переменного тока
3. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1
4. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 2
5. Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3
6. Щелкаем реле правильно: коммутация мощных нагрузок
7. Управление мощной нагрузкой переменного тока
8. Управление MOSFET-ами #1
9. Современные высоковольтные драйверы MOSFET- и IGBT-транзисторов
10. Ключ на плечо! – особенности применения высоковольтных драйверов производства IR

Технические характеристики

Производители, чаще всего, помещают максимально допустимые значения в начале своей технической документации. В них приведены предельные режимы эксплуатации, превышение которых приведёт к выхожу прибора из строя. Тестирование проводится при температуре +25°С.

Приведём характеристики для IRFZ44N:

• длительный ток стока
• при температуре +25°С Ic max = 49 А;
• при температуре +100°С Ic max = 35 А.
• кратковременный ток стока Icи max = 35 А;
• мощность Рс max = 94 Вт;
• линейный к-т снижения мощности 0,63 Вт/°С;
• напряжение насыщения З – И Uзи = ±20 В;
• лавинный ток Iл = 25 А;
• пиковое диодное восстановление dv/dt = 5 В/нс;
• температура кристалла Тj = 175°С;
• рабочая температура Tamb = от -55 до +175°С;
• температура хранения Tstg = от -55 до +175°С;
• тепловое сопротивление кристалл корпус RθJC = 1,4 °С/Вт;
• тепловое сопротивление кристалл радиатор RθCS = 0,5 °С/Вт;
• тепловое сопротивление кристалл воздух RθJА = 62 °С/Вт.

Теперь перейдём к рассмотрению электрических характеристик. Для IRFZ44N производители выделили отдельный раздел, который показывает исток-сток показатели диода. Все измерения, как и для предельных значений, производились при температуре +25°С. Другие параметры проведения тестирования находятся в колонке «Условия измерения» в приведённой ниже таблицы.

Электрические (при Т = +25 оC)
Параметры	Условия измерения	Обозн.	min	Тип.	max	Ед. изм
Напряжение пробоя С — И	Ic = 250мкА, Uзи = 0	Uси(проб.)	55			В
Температурный к-т напряжения пробоя	Δ Uси(проб.) /ΔTj	Ic=1мА		0,058		В/°С
Сопротивление С — И открытого транзистора	Ic = 25А, Uзи = 10В	Rси(вкл)			17,5	мОм
Пороговое напряжение затвора	Ic = 250мкА, Uси= Uзи	Uзи(пор.)	2		4	В
Проводимость в прямом направлении	Ic = 25А, Uси = 25В	Gпр.	19			S
Ток утечки сток-исток	Uси = 55В	Ic ут.			25	мкА
Uси = 55В, TJ = 150°C			250	нА
Ток утечки затвор-исток	Uзи=20В	Iз ут.			100	нА
Ток утечки затвор-исток обратный	Uзи=-20В	Iз ут.			-100	нА
Заряд затвора	Ic=28А, Uси=44В, Uзи=10В				63	нКл
Заряд затвор-исток				14	нКл
Заряд затвор-сток				23	нКл
Время задержки выключения	Uс=28В, Ic=25А,   Rз=12ом, Uзи=10В			12		нс
Время нарастания			60		нс
Время задержки выключения			44		нс
Время спада			47		нс
Индуктивность cтока		Lc		4,5		нГн
Индуктивность иcтока		Lи		7,5		нГн
Ёмкость входа	Uзи=0В, Uси=25В, f=1МГц	Свх.		1470		пФ
Ёмкость выхода	Свых.		360
Обратная ёмкость	Сос		88
Энергия лавины моноимпульса	I AS =25А, L=0.47мГн	E AS		530	150	мДж
Исток-сток:
Непрерывный ток истока (диод)		Iи			49	А
Импульсный ток истока (диод)		Iи им			160	А
Прямое напряжение диода	IC = 25 A, Uзи = 0 В, TJ = 25°C	Uид			1,3	В
Время восстановления при переключении в обратном направлении	Iд = 25 А, TJ = 25°C, di/dt =100мкс	tвост.			95	нс
Заряд обратного восстановления	Qобр.вост.		170	260	нКл

P-канальные MOSFET транзисторы одноканальные

SOT-23

-20 В		P-Channel, -20V, 2.6A, 135 mOhm, 2.5V Drive capable, SOT-23
	P-Channel, -20V, 4.3A, 54 mOhm, 2.5V Drive capable, SOT-23
-30 В		P-Channel, -30V, 1A, 150 mOhm, SOT-23
	P-Channel, -30V, 3.6A, 64 mOhm, SOT-23

PQFN 2×2 мм, 3×3 мм

-20 В		P-Channel, -20V, 8.5A, 31 mOhm, 2.5V Capable PQFN2x2
-30 В
	P-Channel, -30V, 10A, 15 mOhm, PQFN33
	P-Channel, -30V, 8.5A, 37 mOhm, PQFN2x2

SO-8 и TSOP-6

-30 В	IRFTS9342TRPBF	P-Channel, -30V, 6A, 39 mOhm, TSOP-6
	P-Channel, -30V, 5.4A, 59 mOhm, SO-8
	P-Channel, -30V, 7.5A, 19 mOhm, SO-8
	P-Channel, -30V, 9A, 17.5 mOhm, SO-8
	P-Channel, -30V, 10A, 12 mOhm, SO-8
	P-Channel, -30V, 15A, 7.2 mOhm, SO-8
	P-Channel, -30V, 16A, 6.6 mOhm, SO-8
	P-Channel, -30V, 21A, 4.6 mOhm, SO-8

PQFN 5×6мм

-30 В

P-Channel, -30V, 23A, 4.6 mOhm, PQFN5X6

Графические данные характеристик

Рис 1. Зависимость предела протекающего тока стока от напряжения сток-исток, при импульсе длительностью 20 мкс и температуре 25 °C.

Рис 2. Зависимость предела протекающего тока стока от напряжения сток-исток, при импульсе длительностью 20 мкс и температуре 175 °C.

Рис 3. Передаточная характеристика полевого транзистора.

Рис 4. Зависимость сопротивления при открытом канале от температуры.

Рис 5. Зависимость величины паразитных емкостей от напряжения питания схемы.

Рис 6. Зависимость падения напряжения на внутреннем диоде от тока стока и температуры.

Рис 7. Зона безопасной работы в открытом состоянии в зависимости от длительности и значениях напряжения и тока на стоке.

Драйвер полевого транзистора

Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзистору
между стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовую
микросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзистор
сверху.

Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч (например,
IR2151) для построения двухтактной схемы, но для простого включения
нагрузки это не требуется. Это нужно, если нагрузку нельзя оставлять
«висеть в воздухе», а требуется обязательно подтягивать к земле.

Рассмотрим схему драйвера верхнего плеча на примере IR2117.

Схема не сильно сложная, а использование драйвера позволяет наиболее
эффективно использовать транзистор.

Назначение контактов

Перед применением полевка обычно уточняют его структуру, графическое обозначение и назначение контактов. Основой такого транзистора является появляющийся в полупроводнике, с двумя выводами (сток и исток), канал с электронной проводимостью (n-типа). Ширина этого канала зависит от величины подаваемого на затвор (третий вывод) отпирающего напряжения.

Графическое обозначение

Рассмотрим графическое обозначение. Канал типа-n рисуется пунктирной чертой, между примыкающими к нему линиями истока и стока. Стрелка, направленная на пунктирную черту, указывает на электронную проводимость прибора. Выводы канала обозначаются буквами: С-сток (D-drain), И-исток (S-source). Затвор, регулирующий сопротивление канала, обозначается буквой З (G-gate). В обозначении есть так называемый “паразитный” диод, он подключен к истоку анодом. Все графическое обозначение помещено в круг, символизирующий корпус прибора.

Распиновка

Наиболее широкое распространение rfz44n получил в пластиковом корпусе ТО220 с крепежным отверстием под винт, разработанном специально для дискретных мощных полевых транзисторов компанией International Rectifier. Цоколевка irfz44n, если смотреть на лицевую сторону, следующая: слева затвор (G), справа исток (S). Средний вывод является стоком (D), электрически соединенным с встроенным в корпус радиатором. Под маркой International Rectifier существуют экземпляры в корпусах D2PAK и ТО-262 (irfz44ns, irfz44nl), назначение выводов аналогично ТО-220.

Способы проверки irfz44n

Простая проверка полевого транзистора заключается в действиях по схеме.

Полевые транзисторы широко используются в современной технике, например, блоках питания, контроллерах напряжения компьютеров и других электронных девайсов, а также бытовой техники. Это и стиральные машины, и кофемолки, и осветители. Приборы часто выходят из строя, и в этих случаях нужно выявить, а затем устранить конкретную неполадку. Поэтому знать способы проверки транзисторов — обязательно.

Подключите черный щуп к стоку, а красный — к истоку. На дисплее высветится показатель перехода вмонтированного встречно расположенного диода. Запишите его. Отстраните красный щуп от истока и дотроньтесь им до затвора. Это способ частичного открытия полевика.

Верните красный щуп в прежнюю позицию (к истоку). Посмотрите на уровень перехода, он чуть снизился при открытии транзистора. Перенесите черный щуп со стока к затвору, и тем самым закройте транзистор. Верните его обратно и понаблюдайте за изменениями показателя перехода при полном закрытии irfz44n.

У затвора рабочего полевого транзистора должно быть сопротивление, приближенное к бесконечности.

По такой схеме проверяются n-канальные устройства, p-канальные тоже, но с щупами другой полярности.

Проверять мосфет-транзисторы можно и по небольшим схемам, к которым их подключают. Это быстрый и точный метод. Но если проверки устройства требуются нечасто, или у вас нет возможности собирать схемы, то способ с мультиметром — идеальное решение.

irfz44n — это относительно современная группа транзисторов, которые управляются не с помощью электричества, как в случае с биполярными устройствами, а посредством напряжения — то есть поля. Этим и объясняется аббревиатура MOSFET. Проверка транзистора указанным способом помогает понять, какая именно деталь вышла из строя.