Моп-транзистор irfz44n

Варианты применения

Полевой транзистор irfz44n очень популярен у радиолюбителей в различенных электронных схемах усиления на одном транзисторе, сенсорных переключателях, контроллеров скорости вращения двигателей, проектах с ардуино и др. Его часто можно увидеть в высокочастотных импульсных блоках питания, генераторах, стабилизаторах, инверторах и схемах подключения мощной нагрузки. Предлагаем Вам посмотреть видео на тему создания интересных идей на основе этого замечательного полупроводникового прибора.

Производители

В интернете встречается полный перевод DataSheet irfz44n на русском языке, но лучше использовать описание на английском от производителя. Ниже представлено тех описание следующих производителей радиоэлектронных компонентов:

Datasheet Download — Fairchild Semiconductor

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.

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 D 2 PAK и ТО-262 (irfz44ns, irfz44nl), назначение выводов аналогично ТО-220.

Как проверить работоспособность микросхемы TL431

Микросхема имеет достаточно сложную внутреннюю структуру, поэтому проверить её одним тестером нельзя. В любом случае придется собирать какую-то схему. Если есть регулируемый источник питания, то потребуется три резистора и светодиод.

Напряжение источника питания должно быть не более 36 В. R1 выбирается так, чтобы при максимальном напряжении ток через светодиод не превысил 10-15 мА. Соотношение R1 и R3 должно быть таким, чтобы при максимальном напряжении источника на R3 падало более 2,5 В, а лучше – больше 3. При повышении выходного напряжения от 0 В до достижения на R3 порога светодиод вспыхнет, а значит микросхема исправна. Светодиод можно не устанавливать, а просто замерить напряжение на катоде – оно должно скачкообразно измениться.

Если регулируемого источника нет, а есть блок питания с постоянным напряжением, придется вместо R3 применить потенциометр. При вращении движка в обе стороны, светодиод должен загораться и гаснуть.

Рынок электронных компонентов предлагает очень широкий спектр интегральных стабилизаторов напряжения. Но и область применения очень обширна, поэтому свою нишу на рынке имеют многие типы микросхем. Включая TL431.

Смотрите это видео на YouTube

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Описание, характеристики и схема включения стабилизатора напряжения КРЕН 142

Режимы работы, описание характеристик и назначение выводов микросхемы NE555

Принцип работы и основные характеристики стабилитрона

Что такое компаратор напряжения и для чего он нужен

Как сделать реле времени своими руками?

Характеристики биполярного транзистора.

Выделяют несколько основных характеристик транзистора, которые позволяют понять, как он работает, и как его использовать для решения задач. И первая на очереди — входная характеристика, которая представляет из себя зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер:

I_{б} = f(U_{бэ}), \medspace при \medspace U_{кэ} = const

В документации на конкретный транзистор обычно указывают семейство входных характеристик (для разных значений U_{кэ}):

Входная характеристика, в целом, очень похожа на прямую ветвь . При U_{кэ} = 0 характеристика соответствует зависимости тока от напряжения для двух p-n переходов включенных параллельно (и смещенных в прямом направлении). При увеличении U_{кэ} ветвь будет смещаться вправо.

Переходим ко второй крайне важной характеристике биполярного транзистора — выходной. Выходная характеристика — это зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы

I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const

Для нее также указывается семейство характеристик для разных значений тока базы:

Видим, что при небольших значениях U_{кэ} коллекторный ток увеличивается очень быстро, а при дальнейшем увеличении напряжения — изменение тока очень мало и фактически не зависит от U_{кэ} (зато пропорционально току базы). Эти участки соответствуют разным .

Для наглядности можно изобразить эти режимы на семействе выходных характеристик:

Участок 1 соответствует активному режиму работы транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. Как вы помните, в данном режиме незначительный ток базы управляет током коллектора, имеющим бОльшую величину.

Для управления током базы мы увеличиваем напряжение U_{бэ}, что в соответствии со входными характеристиками приводит к увеличению тока базы. А это уже в соответствии с выходной характеристикой в активном режиме приводит к росту тока коллектора. Все взаимосвязано.

Небольшое дополнение. На этом участке выходной характеристики ток коллектора все-таки незначительно зависит от напряжения U_{кэ} (возрастает с увеличением напряжения). Это связано с процессами, протекающими в биполярном транзисторе. А именно — при росте напряжения на коллекторном переходе его область расширяется, а соответственно, толщина слоя базы уменьшается. Чем меньше толщина базы, тем меньше вероятность рекомбинации носителей в ней. А это, в свою очередь, приводит к тому, что коэффициент передачи тока \beta несколько увеличивается. Это и приводит к увеличению тока коллектора, ведь:

I_к = \beta I_б

Двигаемся дальше

На участке 2 транзистор находится в режиме насыщения. При уменьшении U_{кэ} уменьшается и напряжение на коллекторном переходе U_{кб}. И при определенном значении U_{кэ} = U_{кэ \medspace нас} напряжение на коллекторном переходе меняет знак и переход оказывается смещенным в прямом направлении. То есть в активном режиме у нас была такая картина — эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. В режиме же насыщения оба перехода смещены в прямом направлении.

В этом режиме основные носители заряда начинают двигаться из коллектора в базу — навстречу носителям заряда, которые двигаются из эмиттера в коллектор. Поэтому при дальнейшем уменьшении U_{кэ} ток коллектора уменьшается. Кроме того, в режиме насыщения транзистор теряет свои усилительные свойства, поскольку ток коллектора перестает зависеть от тока базы.

Режим насыщения часто используется в схемах ключей на транзисторе. В одной из следующих статей мы как раз займемся практическими расчетами реальных схем и там используем рассмотренные сегодня характеристики биполярного транзистора.

И, наконец, область 3, лежащая ниже кривой, соответствующей I_{б} = 0. Оба перехода смещены в обратном направлении, протекание тока через транзистор прекращается. Это так называемый режим отсечки.

Все параметры транзисторов довольно-таки сильно зависят как друг от друга, так и от температуры, поэтому в документации приводятся характеристики для разных значений. Вот, например, зависимость коэффициента усиления по току (в зарубежной документации обозначается как h_{FE}) от тока коллектора для биполярного транзистора BC847:

Как видите, коэффициент усиления не просто зависит от тока коллектора, но и от температуры окружающей среды. Разным значениям температуры соответствуют разные кривые.

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.