Усилитель мощности класса d

Модули IGBT

Поскольку IGBT, как правило, крайне редко применяются в одиночном варианте, конструкторы стали думать о модульных вариантах их компоновки. Модуль конструктивно гораздо проще и компактнее использовать в изделиях. Но не только это.

Потребуется, правда, вмешательство достаточно квалифицированных инженеров, так как речь идет о переделке схемы частотников, так как далеко не все модели допускают такое расширение: там нет ни выходов для таких подключений, и ни слова в инструкциях, кроме, разве что, запрета  вмешательства в схему преобразователя со стороны потребителей и отказа об ответственности для таких случаев. Кроме технической стороны дела, есть еще и возможная юридическая: возможное нарушение патентов, лицензий и т.д. Это тоже надо иметь в виду.

↑ Техническое задание

Как всегда, считаю, что любительская конструкция, как правило, должна быть простой, дешевой, технологичной, состоять из недефицитных деталей. Кроме того, я давно пришел к выводу, что для подобных целей лучше делать небольшие простые платы без блока питания, без цифрового индикатора, без сложного корпуса. Достаточно предусмотреть зажимы для подключения внешнего лабораторного регулируемого блока питания, индикатора в виде простого цифрового тестера или стрелочного прибора, при необходимости — осциллографа и т. п.

Такие приборы быстро делаются и переделываются, а главное — они работают и приносят пользу. Если же задумать многофункциональный самодостаточный прибор в отдельном красивом корпусе, он обычно так и останется в прожектах. Кроме того, если прибор сделан, вдруг оказывается, что надо добавить еще одну функцию, например, капацитовизор, а места на передней панели уже нет и дизигн надо портить… Поэтому я считаю, что неказистые любительские узкофункциональные изделия имеют право на жизнь.

Итак, задумана проверка кремниевых транзисторов в режиме — ток 200 мА, напряжение К-Э = 2 В. Оперативно можно изменять ток в диапазоне примерно 150…300 мА, напряжение К-Э до 5…7 В. Можно проверять (чуть изменив настройки) составные транзисторы с двумя последовательными P-N переходами.

Тумблером можно изменить ток, например, в 10 раз. Это позволит проверять и маломощные транзисторы при токе 15…30 мА (заменой одного резистора можно установить любой разумный ток). Важным считаю удобство подключения любых транзисторов. Для транзисторов КТ814-819 на плате стоят панельки, для мощных транзисторов в корпусах типа ТО-247, ТО-3Р, есть зажимы. В них устанавливают провода с «крокодилами», которые позволяют подключать транзисторы в корпусе ТО-3, любые транзисторы с гнутыми паяными выводами и т. д.

Изменение напряжения К-Э осуществляется внешним источником питания, цель – проверка идентичности режимов при большем напряжении и значительном нагреве транзисторов. При 5 В и 200 мА получаем предельную мощность для КТ814 без теплоотвода — 1 Вт. Для бОльших корпусов без теплоотводов тепловая мощность обычно = 2 Вт.

Легко заметить, что усиление транзистора зависит в некоторых пределах как от напряжения, так и от температуры, поэтому определение абсолютного значения усиления транзистора с помощью микропроцессора с точностью до седьмого знака, не имеет смысла. По этой причине выбрано простейшее схемное решение, которое дает достаточную для практики точность и позволяет обойтись без ОУ, МК и нескольких источников питания. Для измерения тока базы годится любой цифровой тестер, например, М-832.

Рабочая точка и смещение базы

Для того, чтобы транзистор не искажал входной сигнал, нужно его для начала чуть-чуть приоткрыть.
Это можно сделать при помощи делителя напряжения из двух резисторов R1 и R2. Этот делитель напряжения позволяет приоткрыть транзистор VT1 для того, чтобы входной сигнал не тратил свою электрическую энергию на его открытие.

Ток, который протекает через R1 и R2 поступает на базу транзистора VT1, который потом уходит через эмиттер, тем самым его открывая. Это называется базовое смещение транзистора, то есть его открытие. Напряжение смещения определяет рабочую точку. В данном случае усилитель А класса.

Как определяется класс усилителя

Класс усилителя определяется его рабочей точкой. Рабочая точка выбирается с помощью вольтамперной характеристики транзистора. Чем выше напряжение подается на вход транзистора, тем больше ток, тем выше рабочая точка.

Например, точка по центру это А класс.

А класс самый качественный из усилителей. Он усиливает как положительные, так и отрицательные полуволны входного сигнала. В то же время, у этого класса есть существенный недостаток. Это ограничение мощности и снижение энергоэффективности. Дело в том, что пока на вход УНЧ не поступает входной сигнал, он работает все время, пока он включен.

Получается, что при это расходуется лишняя электроэнергия. Поэтому, еще рабочая точка называется точкой покоя, когда усилитель не усиливает входной сигнал.

Еще есть B класс, AB и D. Они отличаются друг от друга по эффективности усиления и наличию искажений. Все зависит от используемой схемы.

Например. D класс вообще не открывает транзистор, однако с точки зрения энергоэффективности – это самый лучший выбор. Транзистор в покое не потребляет ничего, он включается только при подаче входного сигнала. И при этом если на вход подается аналоговый звуковой сигнал, то он искажается. Такой класс не подойдет для схемы, которую разбираем в этой статье.

Поэтому, схемотехники и инженеры изобрели цифровые усилители. У них аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой, и только потом подается на вход усилителя. Транзистор не искажает входной цифрой сигнал. После усиления сигнал снова преобразовывается в аналоговый с наименьшими потерями и искажениями.

А режим АВ применяется в схемах, где есть несколько транзисторов, которые работают на свои полуволны. Есть схемы, где один транзистор усиливает только положительные полуволны, а второй только отрицательные. Такие усилители называются двухтактными.

Распиновка

Цоколевка 13003 у большинства производителей выполняется в пластиковым корпусом ТО-126. У компании STMicroelectronics (STM) этот корпус называется SOT-32. Фирменный MJE13003 у компании Motorola имел пластиковый корпус — ТО-225A. Это тот же, немного улучшенный ТО-126, согласно системы стандартизации полупроводниковых приборов Jedec. Три гибких вывода из корпуса ТО-126, если смотреть на маркировку, имеют следующее назначение: самый левый контакт – база; посередине – коллектор; крайний справа – эмиттер.

В статье рассмотрено назначение выводов, встречающееся у большинства производителей, однако бывает и другая – нетипичная распиновка 13003 в ТО-126. У той же STM, если смотреть на прибор как описано выше, эмиттер будет слева, база справа, а коллектор посередине. Аналогичная цоколевка у KSE13003 (Fairchild Semiconductor). Очень редко, но встречаются приборы в корпусе ТО-220. Для наглядности просмотрите рисунок с цоколевкой от разных компаний.

Производители

Транзистор 2N5401 (datasheet можно скачать нажав на название) является достаточно популярным, и поэтому его производством занимаются многие зарубежные фирмы, перечислим основные из них:

• Diotec Semiconductor;
• Inchange Semiconductor Company Limited;
• ON Semiconductor;
• Samsung semiconductor;
• Foshan Blue Rocket Electronics;
• Fairchild Semiconductor;
• UNISONIC TECHNOLOGIES;
• Micro Electronics;
• Micro Commercial Components.

В отечественных магазинах чаще всего встречается продукция выпущенная на заводах следующих компаний: Diotec Semiconductor, ON Semiconductor, Fairchild Semiconductor, Micro Commercial Components, UNISONIC TECHNOLOGIES.

Наиболее важные параметры.

• Постоянная рассеиваемая мощность(Рк т max ) — 0,630 Вт.
• Предельная частота коэффициента передачи тока ( fh21э )транзистора для схем с общим эмиттером — 300 МГц;
• Максимальное напряжение коллектор — эмиттер — 150в.
• Максимальное напряжение коллектор — база — 160в.
• Максимальное напряжение эмиттер — база — 5в.
• Коэффициент передачи тока — от 60 до 240.
• Максимальный постоянный ток коллектора — 0,3А, 0,6А — пульсирующий.
• Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при токе коллектора50мА, базы 5мА — не выше 0,5в.
• Напряжение насыщения база-эмиттер при токе коллектора50мА, базы 5мА — не выше 1в.
• Обратный ток коллектор — база при температуре окружающей среды +25 по Цельсию и напряжению коллектор-база 160в. не более 50нА.
• Обратный ток эмиттера — база при напряжении эмиттер-база 4в не более — 50 нА.

Разбор схемы

Это моно-усилитель мощности звуковой частоты.

Транзистор VT1 является главным элементом в схеме усилителя. Поэтому схема называется транзисторный УНЧ (усилитель низкой частоты).

В данном случае используется n-p-n транзистор. Он включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Эта схема позволяет выжить максимум из транзистора. Она усиливает и напряжение, и ток одновременно. Итого максимальная мощность.

Как именно определяется схема включения? Входящий сигнал подается на базу и эмиттер, а выходящий снимается с коллектора и эмиттера. То есть, по сути, общий контакт эмиттер. Поэтому схема называется с общим эмиттером. Эмиттер – это силовая часть транзистора, которая позволяет усилить сигнал по максимуму.

Что такое каскад

Каскад – это по сути этап усиления, который не зависит от другого. Бывают и двухкаскадные усилители. То есть, например, в схеме есть два транзистора. Один работает как предусилитель, и передает усиленный сигнал на вход второго. Поэтому схема называется двухкаскадной. Они не зависят друг от друга, но первый каскад передает сигнал на второй, что позволяет увеличить мощность сигнала.

Схемы с использованием TL431

Микросхема может использоваться во многих разных схемах блоков питания. Это могут быть как регулируемые блоки питания, так и зарядные устройства к аккумуляторам. Давайте разберем несколько базовых, типовых схем, которые можно модернизировать, и на базе которых можно создавать свои замыслы и творения.

Стабилизатор напряжения на TL431 (2.5-36В, 100mA)

Данная схема позволяет заменить обыкновенный стабилитрон. Вы можете менять выходное напряжение путем изменения сопротивления резисторов R1 и R2. Чтобы провести расчет сопротивления, рекомендуем прибегнуть к использованию формулы, указанной ниже:

Стабилизатор напряжения с увеличенным максимальным током (2.5-36В)

Максимальный выходной ток TL431 равен 100мА. Однако, если вашему проекту нужен больший показатель выходного тока, то советуем вам использовать транзистор: тогда максимальный ток будет зависеть от его характеристик. Формула для расчета сопротивлений резисторов остается такой же.

Подобные схемы часто используются с другими микросхемами.К сожалению, большинство из них просто не могут пропускать высокий ток, поэтому, чтобы решить такую проблему, в дело вступает управляющий транзистор. В таком случае максимальный ток ограничивается его свойствами. Главная задача здесь — правильный подбор транзистора под управляющее напряжение на его базе.

Лабораторный блок питания на TL431 с защитой

Данная схема представляет собой регулируемый блок питания, который способен выдавать до 30Вт. И помимо этого имеет встроенную защиту от перегрузки. В случае, если ток начнет превышать допустимое значение на транзисторе Т2, то на ЛБП произойдет прекращение подачи напряжения, о чем будет сигнализировать загоревшийся светодиод.

Не стоит забывать использовать охлаждение в виде радиатора, ведь компоненты во время пиковых нагрузок будут быстро нагреваться, и со временем при частых перегревах, выходить из строя.

Стабилизатор тока на TL431 (Светодиодный драйвер)

Чаще всего стабилизаторы тока используются для запитывания светодиодов и светодиодных лент. Схема тут элементарная — вам понадобятся всего лишь пара резисторов и один транзистор.

Индикатор напряжения

Схема может понадобиться, когда вам необходимо следить за тем, чтобы напряжение не выходило за верхние и нижние пределы. Эти пределы задаются сопротивлением резисторов, по формуле, указанной ниже.

Данную схему можно модернизировать путем добавления пищалок или других звуковых устройств. Таким образом точно не получится пропустить сигнал о неправильном напряжении.

Таймер задержки на TL431

Универсальная микросхема, на которой есть возможность реализовать даже схему таймера задержки. Все, что вам понадобится — это пара резисторов и конденсатор. Их номиналы необходимо рассчитать по формуле, чтобы получить требуемое время задержки (формула указана ниже).

Такая схема возможна благодаря очень низкому показателю входного тока (4мкА). Во время замыкания главного контакта, транзистор начинает производить зарядку. После достижения показателя в 2.5В он открывается, и ток при содействии оптопаровому светодиоду (оптрону) начинает течь, от чего на внешней цепи происходит замыкание.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторах на TL431 и LM317

Эта простейшая схема позволяет правильно заряжать литиевые аккумуляторы. В этой зарядке TL431 используется в качестве источника опорного напряжения, а LM317 в качестве источника тока. Устройство заряжает аккумуляторы методом CC CV, означает, как все знают, постоянный ток (Constant Current), постоянное напряжение (Constant Voltage).

Входное напряжение для этой схемы — 9-20В. Сначала аккумулятор заряжается постоянным током, который поддается изменению, меняя сопротивление резистора R5. После того, как аккумулятор достигнет напряжения около 4.2В, он начинает заряжаться постоянным напряжением.

Учтите, что очень важно перед использованием настроить устройство: без нагрузки необходимо подстроить переменный резистор RV1 так, чтобы на выходе напряжение было равно 4.2 Вольта.

Маркировка

Транзистор, чаще всего, обозначен на корпусе только цифрами. Цифры “13009” обозначают серийный номер в американской системе JEDEC. Считается, что впервые данный транзистор произвела американская компания Motorola. Символы mje, в начале маркировки транзистора указывали на брэнд именно этой компании. После 1999 года, когда компания Motorola была реструктуризирована, с символов «MJE» начинается маркировка данного транзистора у других производителей, не связанных с этой компанией. В то же время ON Semiconductor, дочерняя компания Motorola, так же продолжает выпускать эти транзисторы с указанием mje13009 на корпусе. Более именитые из производители, вместо MJE, указывают в начале маркировки первые буквы из названия своих компаний: ST13009 (ST Microelectronics), J13009,FJP13009 (Fairchild), PHE13009 (WeEn Semiconductors).

Биполярный транзистор BC212 — описание производителя. Основные параметры. Даташиты.

Наименование производителя: BC212

Тип материала: Si

Полярность: PNP

Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 0.3
W

Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 60
V

Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 50
V

Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 5
V

Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 0.2
A

Предельная температура PN-перехода (Tj): 150
°C

Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): 200
MHz

Ёмкость коллекторного перехода (Cc): 9
pf

Статический коэффициент передачи тока (hfe): 60

Корпус транзистора:

BC212
Datasheet (PDF)

..1. bc212 bc213 bc214.pdf Size:107K _motorola

MOTOROLAOrder this documentSEMICONDUCTOR TECHNICAL DATAby BC212/DAmplifier TransistorsBC212,BPNP SiliconBC213COLLECTORBC21432BASE1EMITTER1MAXIMUM RATINGS23BC BC

0.1. bc212lb.pdf Size:27K _fairchild_semi

BC212LBPNP General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier application at collector currents to 100mA. Sourced from process 68.TO-9211. Emitter 2. Collector 3. BaseAbsolute Maximum Ratings* TC=25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value UnitsVCEO Collector-Emitter Voltage 50 VVCBO Collector-Base Voltage 60 VVEBO Emitter-Base V

0.2. bc212l.pdf Size:29K _fairchild_semi

BC212LB CETO-92 PNP General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier applications at collector currents to 300mA.Sourced from Process 68. Absolute Maximum Ratings* TA = 25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value Units50 VVCEO Collector-Emitter Voltage60 VVCBO Collector-Base Voltage5 VVEBO Emitter-Base VoltageCollector Curr

 0.3. bc212b.pdf Size:27K _fairchild_semi

BC212BPNP General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier application at collector currents to 100mA. Sourced from process 68.TO-9211. Collector 2. Base 3. EmitterAbsolute Maximum Ratings* TC=25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value UnitsVCEO Collector-Emitter Voltage 50 VVCBO Collector-Base Voltage 60 VVEBO Emitter-Base Vo

0.4. bc212b-d.pdf Size:59K _onsemi

BC212BAmplifier TransistorsPNP SiliconFeatures These are Pb-Free Devices* http://onsemi.comCOLLECTOR1MAXIMUM RATINGSRating Symbol Value Unit2BASECollector-Emitter Voltage VCEO -50 VdcCollector-Base Voltage VCBO -60 Vdc3EMITTEREmitter-Base Voltage VEBO -5.0 VdcCollector Current — Continuous IC -100 mAdcTotal Device Dissipation @ TA = 25C PD 350 mWDerate a

 0.5. bc212csm.pdf Size:11K _semelab

BC212CSMDimensions in mm (inches). Bipolar PNP Device in a 0.51 0.10 Hermetically sealed LCC1 (0.02 0.004) 0.31rad.(0.012) Ceramic Surface Mount 3Package for High Reliability Applications 211.91 0.10(0.075 0.004)A0.31rad.Bipolar PNP Device. (0.012)3.05 0.13(0.12 0.005)1.40(0.055)1.02 0.10max.VCEO = 50V A =(0.04 0.004)

0.6. bc212dcsm.pdf Size:10K _semelab

BC212DCSMDimensions in mm (inches). Dual Bipolar PNP Devices in a hermetically sealed LCC2 Ceramic Surface Mount Package for High Reliability 1.40 0.152.29 0.20 1.65 0.13(0.055 0.006)(0.09 0.008) (0.065 0.005)Applications 2 314Dual Bipolar PNP Devices. A0.236 5rad. (0.009) V = 50V CEO6.22 0.13 A = 1.27 0.13I = 0.2A C(0.05

0.7. bc212l la lb bc214l.pdf Size:76K _cdil

Continental Device India LimitedAn ISO/TS 16949, ISO 9001 and ISO 14001 Certified CompanyTO-92 Plastic PackageBC212L, BC212LA, BC212LBBC214L, BC214LB, BC214LCPNP SILICON PLANAR EPITAXIAL TRANSISTORSAmplifier TransistorsDIM MIN MAXA 4,32 5,33B 4,45 5,20C 3,18 4,19D 0,41 0,55E 0,35 0,50F 5 DEGG 1,14 1,40H 1,14 1,53K 12,70 L 1.982 2.082ALL DIMENSIONS IN M.M.

Другие транзисторы… BC211A
, BC211A-10
, BC211A-16
, BC211A-6
, BC211B
, BC211C
, BC211D
, BC211E
, , BC212A
, BC212AP
, BC212B
, BC212BP
, BC212K
, BC212KA
, BC212KB
, BC212L
.

Производители

Выберите производителя, чтобы ознакомится с его DataSheet на 13009:

Главная

О сайте

Теория

Практика

Контакты

Высказывания: Во время пьянки мы чувствуем себя личностью. Наутро – организмом. Справка об аналогах биполярного низкочастотного npn транзистора MJE13009. Эта страница содержит информацию об аналогах биполярного низкочастотного npn транзистора MJE13009 . Перед заменой транзистора на аналогичный, !ОБЯЗАТЕЛЬНО! сравните параметры оригинального транзистора и предлагаемого на странице аналога. Решение о замене принимайте после сравнения характеристик, с учетом конкретной схемы применения и режима работы прибора. Можно попробовать заменить транзистор MJE13009 транзистором 2SC2335; транзистором 2SC3346; транзистором 2SC3306; транзистором 2SC2898; транзистором 2SC3257; транзистором BUL74A; транзистором BUW72; транзистором 2SC3346; транзистором 2SC3306; транзистором 2SC2898; транзистором 2SC3257; Коллективный разум. дата записи: 2015-02-14 22:21:29 дата записи: 2016-02-23 16:11:18 дата записи: 2016-02-23 16:13:10 дата записи: 2016-10-12 13:39:27 MJE13005 – функциональный аналог; дата записи: 2017-11-01 08:40:54 2SC3040 – функциональный аналог; дата записи: 2018-07-06 22:01:53 Добавить аналог транзистора MJE13009. Вы знаете аналог или комплементарную пару транзистора MJE13009? Добавьте. Поля, помеченные звездочкой, являются обязательными для заполнения. Другие разделы справочника: Есть надежда, что справочник транзисторов окажется полезен опытным и начинающим радиолюбителям, конструкторам и учащимся. Всем тем, кто так или иначе сталкивается с необходимостью узнать больше о параметрах транзисторов. Более подробную информацию обо всех возможностях этого интернет-справочника можно прочитать на странице «О сайте». Если Вы заметили ошибку, огромная просьба написать письмо. Спасибо за терпение и сотрудничество. Мощные транзисторы, применяемые в БП. Подбор и замена. 10 Ноя 2007 – 20:13 NMD 1572 >> 68.32 Ремонт Блоков Питания Транзисторы Детали Вот небольшая подборка транзисторов, использующихся в БП. Михаил.KSC5027- Vceo-800V, Ic- 3A, Icp – 10A, Pd – 50W 2SC4242 – Vceo – 450v, Ic – 7A. Pd – 40W BU508A – Vceo – 700V, Ic – 8A, Icp – 15A, Pd – 50W ST13003 – Vceo-400v, Ic- 1.5A, Icp – 3A, Pd – 40W MJE13003 – Vceo -400v. Ic -1.5A, Icp – 3A, Pd – 40W 2SC3457 – Vceo – 800v, Ic – 3A. P – 50w MJE13005 – Vceo – 400v, Ic – 4A, Icp – 8A, Pd – 75w MJE13006 – Vceo – 300v, Ic – 8A, Icp – 16A, Pd – 80w MJE13007 – Vceo – 400v, Ic – 8A, Icp – 16A, Pd – 80w 2SC2625 – Vceo – 450v, Ic – 10A, Pd – 80w 2SC3306 – Vceo – 500v, Ic -10A, Pd – 100w KSE13006 – Vceo – 300V, Ic – 8A, Icp – 16A, Pd – 80W KSE13007 – Vceo – 400V, Ic – 8A, Icp – 16A, Pd – 80W KSE13009 – Vceo – 400v, Ic – 12A, Icp – 24A, Pd – 130w KSP2222A – Vceo- 40v, Ic – 0.6A, Pd – 0.63w 2SC945 – Vcev – 60v, Ic – 0,1A, Pd – 0.25w 2SA733 – p-n-p Vce – 60v, Ic – 0.1A, Pd – 0.25w 2SA1015 p-n-p Vce – 50v, Ic – 0.15A, Pd – 0.4w 2SA1273 p-n-p Vce – 30v, Ic – 2A, Pd – 1.0w 2SB1116A p-n-p Vce – 80v, Ic – 1.0A, Pd – 0.75w KSC2335F – Vceo-500v, Ic – 7A, Pd – 40w. 2SC2553 – Vceo-500v, Ic – 5A, Pd – 40w. 2SC2979 – Vceo-900v, Ic – 3A, Pd – 40w. 2SC3039 – Vceo-500v, Ic – 7A, Pd – 50w. 2SC3447 – Vceo-800v, Ic – 5A, Pd – 50w. 2SC3451 – Vceo-800v, Ic -15A, Pd – 100w. 2SC3460 – Vceo-1100v, Ic – 6A, Pd – 100w. 2SC3461 – Vceo-1100v, Ic – 8A, Pd – 120w. 2SC3866 – Vceo-900v, Ic – 3A, Pd – 40w. 2SC4106 – Vceo-500v, Ic – 7A, Pd – 50w. 2SC4706 – Vceo-600v, Ic -14A, Pd – 130w. 2SC4744 – Vceo-1500v, Ic – 6A, Pd – 50w. KSC1008 – Vceo-80v, Ic -0.7A, Pd – 0.8w. 2SA928A p-n-p Vceo-20v, Ic – 1A, Pd – 0.25w. ZTX457 – Vceo-300V Ic – 0.5A, Pd – 1,0W

Электрические параметры

В следующей таблице приведены основные параметры, используемые при расчете электрических схем.

Обратный ток коллектора – обратный ток коллекторногоперехода при свободном (не подключенном никуда) эмиттере. Его наличие приводит к нагреву транзистора. С увеличением температуры быстро растет.

Коэффициент усиления по току – отношение величин коллекторного и базового токов при активном режиме. Его величина определяет способность транзистора к усилению сигналов.

Напряжения насыщения – величина напряжений на p-n переходах транзистора, который находится в состоянии насыщения, то есть оба перехода смещены в прямом направлении (открыты). Такое состояние прибора используется в ключевых схемах.

Граничная частота – частота сигнала, при которой h_FE транзистора падает до 1. Обычно приемлемой для работы считается частота 0,1 f_T.

Выходная и входная емкости – эквивалентные емкости, являющиеся суммой емкостей Скб и Сбэ. Их величина существенна при работе с сигналами высокой частоты и в переключателях.

Коэффициент шума – отношение полной мощности шумов на выходе к ее части, вызываемой тепловыми шумами генератора шума. Параметр играет роль в случае необходимости усиления слабых сигналов. R_G – выходное сопротивление источника сигнала.

Обозначение	Параметр	Условия измерений	Значение
			Мин.	Тип.	Макс.
ICBO	Обратный ток коллектора, nA	VCB =30В, IE =0			15
hFE (h21)	Коэффициент усиления	VCE =5В, IC =2мА	110		800
VCE(sat) (UBEsat)	Напряжение насыщения к-э, мВ	IC=10 мA, IB =0,5мA		90	250
IC=100 мA, IB =5мA		200	600
VBE(sat) (UBEsat)	Напряжение насыщения б-э, мВ	IC =10 мA, IB =0,5мA		700
IC =100 мA, IB =5мA		900
VBE (UBE)	Напряжение б-э (прямое), В	VCE =5 В, IC =2 мA	580	660	700
VCE =5 В, IC =10 мA			720
fT	Граничная частота, МГц	VCE =5В, IC =10мA, f=100 MГц		300
Cob	Выходная емкость, пФ	VCB =10В, IE =0, f= 1MГц		3,5	6
Cib	Входная емкость, пФ	VEB =0,5В, IС =0, f= 1MГц		9
NF (F)	Коэффициент шума, дБ	ВС546-548	VCE =5В, IC =0,2мA, RG=2кОм, f= 1кГц, Δf=200Гц		2	10
ВС549, 550		1,2	4
ВС549	VCE =5В, IC =0,2мA, RG=2кОм, f= 30-15000 Гц		1,4	4
ВС550		1,4	3

Примечания:

1. Измерение параметров проводилось при температуре окружающей среды 25° С. Предельно допустимые значения указаны для тех же условий.
2. В первом столбце обеих таблиц в скобках указаны обозначения, принятые в соответствии с ГОСТ 15172-70.

IGBT-транзисторы

Объединив положительные качества биполярных и полевых, с изолированным затвором, транзисторов, можно получить для низкочастотной (имеется в виду промышленная частота 50-60 Hz) техники весьма достойный переключающий элемент – IGBT. Его обозначение и упрощенная эквивалентная схема показана на рисунке выше. Схема собрана подобно дарлингтоновской для биполярных. Полевой транзистор с n-каналом фактически служит усилителем тока с большим усилением, и хорошо открывает связанный с ним биполярный транзистор, который служит силовым в данной паре.

Его эмиттер в этой структуре назван коллектором и наоборот (по “принципу утки” – по отношению к клеммам прибор отчасти ведет себя как биполярный транзистор с гигантским усилением). В то же время, нельзя считать IGBT простой схемой, которую “спаяли” из n-канального полевого и pnp-биполярного транзисторов, – это именно полупроводниковая структура, а не схема. Формальные переход база-коллектор биполярной части и канал полевой образуют единую структуру на кристалле.

Область применения IGBT транзисторов по электрическим параметрам лежит от 300 В и выше, по частоте – до 10 кГц. Это как раз хорошо подходит для промышленной частоты (в применении частотников). IGBT применяются в электроприводах, начиная от небольших электроинструментов вплоть до  электровозов. То, что они работают в области не очень высоких частот, в отличие от mosfet, избавляет от множества проблем, связанных с паразитными индуктивностями и емкостями – управляющий транзистор в такой структуре чувствует себя вполне комфортно, его частота переключений сравнительно невелика. Значит, легче перезаряжать затворную емкость.

Большой проводимости от него, в данном случае, не требуется. Выходной pnp биполярный транзистор устроен таким образом, что выдерживает большое обратное напряжение и может работать в инверсном режиме. Простота управления IGBT и область безопасной работы оказались  гораздо выше, чем у биполярных транзисторов. IGBT, как таковые, не имеют встроенного обратного диода, но такой диод с быстрым восстановлением  может быть добавлен в схему или внешним образом, или интегрирован на кристалле, если это нужно для той области, для которой предназначается прибор.

IGBT появились в 1983 году (в IR запатентовали первый образец)

Первые образцы неважно переключались и были ненадежными, поэтому на рынок, как следует, не вышли. Трудности были технологическими, связанными с получением пластин толщиной около 100 мкм

Их преодоление, а также появление Trench-технологии для изготовления MOSFET позволили резко снизить сопротивление канала в открытом состоянии, и это позволило приблизить свойства IGBT практически к свойствам традиционного механического выключателя, но без присущего ему образования дуги и на несколько порядков высоким быстродействием.

Транзисторы IGBT применяют в частотных преобразователях, устройствах плавного пуска, они интенсивно вытесняют тиристоры из всех областей, несмотря на свою значительную цену. Из используют в источниках питания, инверторах, электроприводах, сварочных питающих устройствах, на транспорте.