Выбор транзисторов

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Сейчас мы оставляем за скобками час­тотные характеристики транзисторов — будем считать, что достаточно вы­брать прибор с рабочей частотой, примерно в 10 раз превышающей самые высокие частоты в схеме2. Если у диодов определяющих критериев всего три (допустимый прямой ток, допустимое обратное напряжение и допустимая выделяющаяся мощность), то у транзисторов их много больше. Приведем часть из них:

? допустимый ток коллектора;

? допустимый ток базы;

? допустимая мощность на коллекторе (стоке);

? допустимое напряжение коллектор-эмиттер (сток-исток);

? допустимое напряжение коллектор-база (сток-затвор);

? допустимое обратное напряжение база-эмиттер и др.

Самыми критичными являются опять же три: допустимый ток коллектора, допустимая мощность на коллекторе и допустимое напряжение коллектор-эмиттер. Допустимое обратное напряжение база-эмиттер (то есть отрица­тельное напряжение на базе при запертом транзисторе) для большинства ти­пов кремниевых транзисторов, независимо от их мощности, составляет — увы — всего 5 В. На самом деле большинство транзисторов в импульсе вы­держивает много больше, но лучше не экспериментировать. Допустимое на­пряжение коллектор-база обычно примерно равно допустимому напряжению коллектор-эмиттер, которое для обычных типов маломощных транзисторов составляет несколько десятков вольт (хотя есть и экстремальные типы, кото­рые могут коммутировать и сотни вольт). Чаще всего в пределах одного типа разные буквы означают разброс в допустимых напряжениях (и/или в коэф­фициентах усиления Р): так, для КТ815А допустимое постоянное напряжение коллектор-эмиттер составляет 40 В, а для КТ815Г — 100 В.

Предельно допустимая мощность на коллекторе (то же самое справедливо для диодов) обычно определяется типом корпуса — один и тот же транзи­стор, помещенный в разные корпуса, может обеспечить разную выделяемую мощность. Критерием тут служит температура самого кристалла, которую померить ох, как непросто! Для ориентировки можно указать, что транзисто­ры (и другие приборы), помещенные в распространенный корпус ТО-220 (корпуса транзисторов показаны на рис. 6.11), могут без дополнительного радиатора рассеивать мощность до 1—2 Вт, а маломощные типа КТ3102 (корпус типа ТО-92) — до 0,5 Вт. С радиатором возможности сильно возрас­тают — корпус типа ТО-220 может рассеять до 60 Вт тепла без вреда для кристалла! Образцом тут могут служить микропроцессоры — как известно, Pentium-IV на частоте 3 ГГц потребляет порядка 70—80 Вт мощности, но с внешним радиатором, дополнительно охлаждаемым специальным вентиля­тором, работает без вреда для многих миллионов транзисторов, которые он содержит. (Расчетом радиатора мы будем заниматься в главе 8.)

В любом случае следует выбирать минимально необходимый по мощности прибор — не только в целях экономии денег и места на печатной плате, но и потому, что чем меньше диод или транзистор, тем лучшему него остальные второстепенные характеристики— быстродействие, уровень собственных шумов, токи утечки и т. д. Но, как и в других случаях, запас обязательно сле­дует иметь: если вы выберете для работы в цепи с напряжением 100 В и с токами до 1,5 А транзистор КТ815Г — это будет формально правильно, но я бы — для надежности — выбрал сюда что-нибудь помощнее.

Подробности

Есть правило, касающееся любых компонентов, не только диодов или транзи­сторов: из всех предельных параметров максимально допустимого значения в процессе работы может достигать только один, остальные должны оставаться как можно ниже (для транзисторов даже приводятся специальные графики, на­зываемые «область безопасной работы»). Так, если вы выбрали упомянутый КТ815Г для работы в цепи с напряжениями до 100 В — пусть предельные токи через него заведомо никогда не смогут превысить 0,5 А. Это будет правильно! Представьте себе йога, который тренирован для пребывания голым на холоде в минус 30° в течение часа, спокойно ходит по раскаленным угольям, выдер­живает давление на грудную клетку большегрузного автомобиля в 10 тонн и при этом ломает кирпичи одним ударом ладони. А теперь заставьте его про­делать все это одновременно! Конечно, не исключено, что он выдержит — ну а как нет?

В подавляющем большинстве случаев номенклатура отечественных транзи­сторов способна удовлетворить самого взыскательного разработчика. Я это пишу не для того, чтобы «поддержать отечественного производителя», а по­тому, что так и есть — на практике достаточно располагать пятком-десятком типов транзисторов, чтобы этого хватило почти на все случаи жизни. Среди маломощных транзисторов это КТ3102 (КТ3107— здесь и далее в скобках указывается комплементарный2 /7-«-/7-вариант). Лично мне очень нравятся архаичные маломощные транзисторы КТ315 (КТ361)— они имеют малые размеры и легко вписываются в современные платы с микросхемами (в том числе и с SMD-компонентами), потому что у них шаг между выводами 2,5 мм, выводы плоские и расположены также в одной плоскости. Хороши невзыскательные и дешевые транзисторы средней мощности в корпусе ТО-126 — КТ815 (КТ814) или КТ817 (КТ816), если требуется ток до 1—2 А. Ес­ли требуется высокий коэффициент усиления для средней мощности, стоит присмотреться к КТ972 (КТ973), построенным по «дарлингтоновской» схеме.

Среди мощных транзисторов можно отдать предпочтение КТ819 (КТ818) или, когда требуется «супербета» — КТ829 (п-р-п), а также очень мощной комплементарной паре КТ827 (КТ825). Выпускаются почти все эти типы мощных транзисторов в основном в корпусах типа ТО-220, но самая мощная пара КТ827 (КТ825) доступна в металлических корпусах ТО-3, что лучше, чем дешевый ТО-220, так как рассеиваемая мощность оказывается раза в 2— 4 выше: типовая мощность транзистора в корпусе ТО-220 равна 20—45 Вт (иногда — до 60 Вт, как у КТ829), а в корпусе ТО-3 — 80—125 Вт. Но ТО-3 намного неудобнее в технологическом плане, потому что крепление к тепло-отводящему радиатору гораздо сложнее, и готовый радиатор подобрать под них нелегко. Впрочем, и мощности такие требуются нечасто.

clip_image002

Рис. 6.11. Различные типы корпусов транзисторов

Если трудно подобрать мощную «дарлингтоновскую» пару, то не забывайте, что дарлингтоновский транзистор всегда можно изготовить самостоятельно (см. рис. 6.5, а). Причем в этом случае оба транзистора, составляющие дар­лингтоновскую пару, должны устанавливаться на один радиатор, но так как они соединены коллекторами, то это проблем не представляет и изолирую­щая прокладка не потребуется.

Подробности

Для удобства мы употребляем западные наименования корпусов транзисто­ров, и далее то же самое будет относиться к микросхемам. Разумеется, назва­ния корпусов для микросхем DIP, SOIC, SOT и др., как и транзисторных ТО-92, Т-220 и пр., применимы только к импортным компонентам, однако соответст­вующие отечественные корпуса микросхем имеют столь замьюловатую систе­му обозначений, что для удобства и унификации мы будем в этой книге поль­зоваться исключительно западными названиями корпусов; еще и по той причине, что найти чертежи любого импортного корпуса намного легче, чем отечественного. Учтите, что имеется некоторая разница в шаге выводов (так как на западе приняты дюймовые стандарты, а у нас — метрические), хотя за­метна она только для микросхем с большим числом выводов.

Все сказанное относится к низкочастотным транзисторам, которые можно употреблять для источников питания, в качестве ключей управления индика­цией или для усилителей звуковой частоты. Для многих других применений, где требуется быстрое срабатывание в ключевом режиме или высокие часто­ты усиления, "такие транзисторы, естественно, не годятся, но точных реко­мендаций на все случаи жизни дать нельзя. Учтите только, что транзисторы в одинаковых корпусах обычно имеют близкую мощность, и всегда можно по­пробовать заменить неизвестный импортный транзистор похожим по внеш­нему виду из того, что есть под рукой.

При замене следует учитывать, что с корпусом мощного транзистора всегда электрически соединен его коллектор (если это корпус ТО-220, то коллек­тор— всегда средний контакт), а вот разводка двух оставшихся выводов мо­жет различаться, и ее нужно обязательно проверять по справочнику.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты