Транзистор IRF3205: Характеристики, аналоги, распиновки и datasheet

Применение

Модель IRF3205 — это мощный и быстрый транзистор, который используется как силовой ключ. Низкое сопротивление при открытии, высокая скорость переключения и низкое тепловое сопротивление, позволяют применять его в следующих устройствах:

• регуляторы мощности;
• преобразователи тока и напряжения;
• инверторы;
• силовые переключатели;
• различный электроинструмент.

Особенности и характеристики

• Низкое значение сопротивления при открытом транзисторе;
• Высокое значение рабочей температуры (до 175°C);
• Очень высокая скорость переключения;
• Динамическая характеристика dv/dt;
• Лавинные характеристики транзистора нормированы.

Технические параметры

Характеристики сток-исток

ХарактеристикаОбозначениеВеличина

Размеры

Такого вида транзисторы зачастую отличаются между собой толщиной и другими размерами. Чтобы не допустить какие-либо ошибки, производители всегда указывают точные габариты в datasheet компонента. Также они учитывают производственные процессы и отмечают допуски.

Исходя из этих размеров, Вы можете рассчитать правильное положение транзистора на плате и в корпусе и подобрать подходящий радиатор.

Цоколевка

Распиновка транзистор irf3205 выполнена в пластиковом корпусе TO-220. Такой обычно применяется при мощности рассеяния до 50 Ватт. Три металлических, гибких вывода имеют следующее назначение: 1) З-затвор (G-gate); 2) С-сток (D-drain); 3) И-исток (S-source). Именно такое назначение и порядок следования выводов, если смотреть на маркировку, у всех транзисторов с префиксом “irf” в 220 корпусе.

Электрические характеристики

В таблица электрических характеристик все параметры проверены производителем с учетом условий измерений, указных в столбце с соответствующим названием. Они проверяются при температуре окружающей среды менее 25 градусов. У данного устройства они следующие при TJ = 25 °C:

Тепловые параметры

Рассмотрим тепловые параметры irf3205. Они представлены в виде тепловых сопротивлений корпус-кристалл (RθJC=0.75°C /Вт)  и кристалл-окружающая среда (RθJA=62°C /Вт).  Для большинства современных полевых МОП-транзисторов RθJA определяется в первую очередь размещением элементов на печатной плате, а не самим полевым МОП-транзистором. Поэтому RθJA  имеет меньшее значение для оценки тепловых характеристик, чем RθJC.

Комплементарная пара

Комплементарной пары у irf3205 нет.

Принцип работы

Назначение выводов сток и исток  у мосфетов  аналогичны контактам коллектора и эмиттера биполярного транзистора. Эти выводы делаются из материала n-типа, а корпус устройства и подложка из материала p-типа. Добавление диоксида кремния SiO2 на подложку образует тонкий слой диэлектрика, который отделяет клемму затвора от всего корпуса.

Получается однополярное устройство, в котором проводимость осуществляется движением электронов. Область между стоком и истоком образуют свободную от носителей заряда зону. Ее насыщение электронами управляется путем подачи положительного напряжения на клемму затвора.

Оно изменяет распределение заряда в полупроводнике, поэтому дырки под слоем диэлектрика, под действием электрического поля двигаются вниз, а свободные электроны притягиваются к области вверх, образуя таким образом n-переход. По этому переходу в последующем и течет электрический ток, сила которого зависит от величины приложенного на затвор напряжения. Возможная схема включения irf3205 показан на рисунке ниже.

Так же, в зависимости от величины управляющего сигнала МОП-транзистор закрываться (низкая проводимость) или в открываться (высокая проводимость).

Подключение IRF3205

Подключение данного транзистора ничем не отличается от способа подключения остальных n-канальных МОП-транзисторов в корпусе ТО-220. Ниже Вы можете увидеть цоколевку выводов MOSFET’а:

Управление осуществляется затвором (gate). В теории, полевику все равно где у него сток, а где исток. Однако в жизни проблема заключается в том, что ради улучшения характеристик транзистора контакты стока и стока производители делают разными. А на мощных моделях из-за технического процесса образуется паразитный обратный диод.

Подключение к микроконтроллеру

Так как для открытия транзистора на затвор необходимо подать около 20В, то подключить его напрямую к МК, который выйдет максимум 5, не получится. Есть несколько способов решения этой задачи:

• Регулировать напряжение на затворе менее мощным транзистором, благодаря которому можно управлять напряжением в 5В. В таком случае схема будет простая и все, что придется добавить — это два резистора (подтягивающий на 10 кОм и ограничивающий ток на 100 Ом)
  
• Использовать специализированный драйвер. Такая микросхема будет формировать необходимый сигнал управления и выравнивать уровень между контроллером и транзистором. Ниже приведена одна из возможных схем для такого способа.
• Воспользоваться другим транзистором, у которого вольтаж открытия будет ниже. Вот список наиболее мощных и распространенных транзисторов, которые можно использовать с микроконтроллерами такими, как arduino, например:
  • IRF3704ZPBF
  • IRLB8743PBF
  • IRL2203NPBF
  • IRLB8748PBF
  • IRL8113PBF

Производители

Все производители полевого транзистора IRF3205 и его DataSheet:

• Kersemi Electronic;
• Thinki Semiconductor;
• ARTSCHIP ELECTRONICS;
• Nell Semiconductor;
• First Silicon.

На Российском рынке можно приобрести изделия таких компаний:

• International Rectifier;
• Inchange Semiconductor.

Модификации транзистора

ТипPdUdsUgsUgs(th)TjCdIdQgRdsКорпус

Условные обозначения электрических параметров MOSFET транзисторов

Условные обозначения электрических параметров MOSFET транзисторов:
• VDS – Максимальное напряжение сток-исток. Максимальное напряжения, которое не вызывает лавинного пробоя с затвором, замкнутым на исток.
• VGS – Максимальное напряжение затвор-исток. Предельно допустимое напряжение между выводами затвора и истока.
• RDS(on) – Максимальное сопротивление сток-исток. Сопротивление открытого канала сток-исток при указанном токе и напряжении затвор- исток.
• ID – Постоянный ток стока. Максимальный уровень непрерывного постоянного тока стока.
• Qg – Заряд затвора. Заряд, который нужно сообщить затвору для открытия транзистора.
• Rjc – Температурный коэффициент сопротивления кристалл-корпус.
• Pd – Максимальная рассеиваемая мощность.

Аналоги

Сам по себе транзистор IRF3205 (судя по даташитам) выпускался с 2001 и заслужил справедливую популярность и вот в 2011 выпустили обновленную версию с индексом «Z». Причем новая серия содержит три типа в разных корпусах:

• IRF3205Z — TO-220AB
• IRF3205ZS — D2Pak (поверхностный монтаж)
• IRF3205ZL — TO-262 (для пайки стока к охладителю)

IRF3205Z обладает пониженным сопротивленим канала в открытом состоянии Rси вкл. = 6,5 мОм (0,0065 Ом), улучшенными временными характеристиками.

IRF3205 и IRF3205Z можно купить на ибее, первые от 3 долларов за десяток, вторые от 6,5 долларов. Разница в цене больше чем в два раза. Покупайте электронные компоненты из Китая только у проверенных продавцов и проверяйте их перед использованием.

Правила безопасности

Основная причина отказа у полевых транзисторов — КЗ между контактами стока-истока. В таком случае только внутреннее сопротивление источника напряжения сдерживает максимальный ток. Из за КЗ кристалл устройства плавится. А повышенное напряжение на затворе разрушает тонкий слой диэлектрика MOSFET. Таким образом, затвор irf3205 разрушится если напряжение на нем будет  превысит 25 вольт. Производители советуют выбирать транзистор с 30% запасом по ожидаемым параметрам, при этом должны быть соблюдены требования по подавлению различных скачков напряжения и тока.

Как вам статья?

Павел

Бакалавр "210400 Радиотехника" – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы