Irf840 транзистор характеристики на русском языке

Характеристики транзистора IRF840

По своим характеристикам IRF840 относится к третьему поколению полевых МОП транзисторов. Это n-канальные силовые устройства, способные выдерживать большую энергию в режиме лавинном пробое и быстро переключаться. Они используются в высоковольтных, высокоскоростных схемах, например, в блоках питания, системах управления электродвигателями и других конструкциях с индуктивной нагрузкой.

Цоколевка

Изготавливается IRF840 в корпусе ТО-220 в нем и будет рассмотрена цоколевка. Он является стандартным для устройств мощностью до 50 Вт. Выводы транзистора расположены в следующем порядке: слева расположен затвор, по середине сток и слева исток. Кроме этого сток соединён с радиатором. Подробно ознакомиться с расположением выводов можно взглянув на рисунок.

Технические характеристики

Все значения измеряются при стандартной температуре +25°С. Ниже приведены предельные характеристики IRF840:

• напряжение между стоком и истоком V_DS = 500В;
• напряжение между затвором и истоком V_GS = ±20 В;
• постоянный ток текущий через сток:
  • при температуре +25 О С I_D = 8 А;
  • при температуре +100 О С I_D = 5,1 А;
• пиковый ток стока I_DМ = 32 А;
• коэффициент линейного снижения мощности 1 Вт/ О С;
• энергия лавинного импульса E_AS = 510 мДж;
• повторяющийся лавинный ток I_AR = 8 А;
• повторяющаяся лавинная энергия E_AR = 13 мДж;
• мощность P_D = 125 Вт;
• диапазон температур T_J = -55 О C … +150 О C.

От электрических параметров также зависят возможности транзистора и сфера применения. Производители полевых транзисторов часто разбивают их на такие категории: статические, динамические и канальные. Условия тестирования приведены в колонке «Параметры тестирования».

Электрические характеристики IRF840 (при Т = +25 О C)
Параметры	Параметры тестирования	Обозн.	min	typ	max	Ед. изм
Статические
Напряжение пробоя между стоком и истоком	VGS =0В ID=250мкА	VDS	500	В
Коэффициент, показывающий зависимость напряжения пробоя от температуры	ID=1,0 мА	ΔVDS/TJ	0,78	В/ О С
Пороговое напряжение между затвором и истоком	VDS = VGS , ID = 250 мкА	VGS(th)	2	4	В
Утечка затвор-исток	VGS = ± 20 В	IGSS	±100	нА
Ток утечки при нулевом напряжении на затворе	VDS = 500 В, VGS = 0 В	IDSS	25	мкА
	VDS = 400 В, VGS = 0 В, TJ = 125 О C		250
Сопротивление между стоком и истоком в открытом состоянии	VGS = 10 В, ID = 12 A	RDS(on)	0,85	Ом
Динамические
Входная ёмкость транзистора	VGS = 0 В, VDS = 25 В, f = 1,0 МГц	Ciss	1300	пФ
Выходная ёмкость транзистора		Coss	310
Обратная передаточная ёмкость		Crss	120
Общий заряд затвора	VGS = 10 В, ID = 8 А, VDS = 400 В	Qg	63	нКл
Заряд между затвором и источником		Qgs	9,3
Заряд между затвором и стоком		Qgd	32
Время открытия устройства	VDD = 250 В, ID = 20 А, RG = 9,1 Ом, RD = 31 Ом	td(on)	14	нс
Время нарастания импульса открытия		tr	23
Время закрытия устройства		td(off)	49
Время спада импульса		tf	20
Индуктивность стока	LD	4,5	нГн
Индуктивность истока	LS	7,5
Канала
Длительный ток исток-сток	IS	8,0	А
Импульсный ток через канал	ISM	32	А
Падение напряжения на диоде	TJ = 25 О C, IS = 20 A, VGS = 0 В	VSD	2,0	В
Время обратного восстановления	TJ = 25 О C, IF = 8 A, dI/dt = 100 A/мкс	trr	460	970	нс
Заряд обратного восстановления		Qrr	4,2	8,9

Так как мощные транзисторы греются, то для них важно также рассмотреть тепловые величины. Они показывают, как быстро энергия отводится от устройства. Для IRF840 они равны:

Параметр	Обозн.	Макс.	Ед. изм.
Тепловое сопротивление кристалл-воздух	RthJA	62	°С/Вт
Тепловое сопротивление кристалл-корпус	RthJC	1	°С/Вт

Аналоги

При выходе из строя IRF840 рекомендуется менять на зарубежные аналоги:

Существуют также отечественная замена, это КП777А и КП840.

Производители

Перечислим основные компании, которые изготавливают IRF840 и приведём их datasheet:

В отечественных магазинах встречаются транзисторы таких производителей:

Источник

Транзистор IRF840

В тексте приведены характеристики силового N-канальный МОП-транзистора IRF840 на русском языке от производителя International Rectifier (IR). Компания Vishay, поглотившая в свое время IR, теперь выпускает его с дополнительным обозначением SiHF740. В даташит указывается, что это современный транзистор третьего поколения, несмотря на экономичность конструкции и корпуса имеет достаточно хорошие технические параметры. Особенно подчеркивается его мощность, высокое быстродействие, маленькое сопротивление открытого канала и низкая стоимость. Это делает его привлекательным для использования не только на производстве, но и в радиолюбительской среде.

Распиновка

Цоколевка IRF840 выполнена в стандартном корпусе ТО-220AB, способном выдерживать мощность рассеивания до 50 Вт. Расположение выводов идентична различным mosfet фирмы IR в таком корпусе. Для определения назначения выводов возьмите транзистор и поверните его так, чтобы можно было прочитать маркировку на его корпусе. Выводы при этом должны быть внизу. Левый электрод называется — затвором (G), средний — стоком (D), а самый правый – истоком (S). Вывод D соединен с радиатором ТО-220AB. Для наглядности приведем распиновку на рисунке.

Характеристики

В любом техническом описании на транзистор производитель указывает максимально допустимые и электрические параметры эксплуатации, при температуре окружающей среды до 25 °C. Как правило, значения параметров указываются для идеальных условий эксплуатации, которых в реальной жизни добиться практически невозможно. Но именно на эти параметры ориентируется разработчик в своих проектах.

Максимальные

Главные максимально допустимые значения при эксплуатации указаны в самом начале технического описания. Это своеобразная реклама на устройство – чем выше значения параметров, тем лучше. Напомним, что значения этих параметров не должны превышаться ни при каких условиях. Для мощного mosfet irf840 такими параметрами являются: максимальное напряжение сток-исток V_DS до 500 В, сопротивление в открытом состоянии R_DS(ON) 0,85 Ом, суммарный заряд затвора Q_GMAX 63 Нк и максимальный ток I_D 8.0 A. В отдельную таблицу сведены другие предельно допустимые характеристики, указанные для температуры окружающей среды 25 °C.

Электрические

Максимальные значения дают лишь общее понятия о параметрах устройства и возможность сравнить его с другими транзисторами. Кроме максимальных значений в datasheet на irf840 приводится таблица других не менее важных параметров с названием — электрические характеристики. Эти значения также приводятся с учетом температуры окружающей среды в 25 °C. Рассмотрим их поподробнее.

У таблицы электрических параметров имеется дополнительный столбец с условиями, при которых производитель проводил тестирование устройства. Все значения приведенные в таблице в той или иной мере важны для применения в проектах, однако в первую очередь из этого списка обращают внимание на следующие характеристики irf840: напряжение пробоя V_(BR)DSS до 500 В, напряжение отсечки V_GS(th) от 2 до 4 В, токи утечки затвора I_DSS до 100 нА и канала I_DSS до 250 мкА. Их производитель указывает в первую очередь.

Время переключения

Для применения в ключевых схемах стоит обратить внимание на ёмкостные значения (С_RSS, С_ISS, С_OSS), которые определяют время открытия T_{D (ON)} и закрытия T_D(OFF) канала проводимости. Чем оно ниже, тем лучше работа устройства в ключевом режиме и меньше его нагрев. У irf840 эти значения составляют 14 и 49 наносекунд соответственно. Обратите внимание, что в даташит эти значения приводятся производителем для определенных условий тестирования, соответственно на практике они могут отличатся от указанных.

Ёмкостные характеристики

Так же, для ключевых схем могут понадобиться так называемые паразитные емкости между выводами транзистора (С_GD, С_GS, C_DC). Некоторые производители не указывают их значения, но при необходимости их можно вычислить по формулам: Зная величину обратной переходной ёмкости у irf840 (C_RSS = 120 пФ), вычисляем ёмкостные величины у паразитных конденсаторов: C_GD 120 пФ; C_GS 1180 пФ; C_DS 180 пФ. Следует знать, что при включении (открытии канала) емкость C_GD образует отрицательную обратную связь между входом и выходом прибора, называемую эффектом Миллера. Значения величин C_GD и C_DS сильно зависят от напряжения в нагрузке и лишь иногда указываются в документации для тестирования.

Тепловые параметры

Все вышеперечисленные параметры сильно зависят от нагрева самого irf840 и окружающих его элементов, во время работы. Так, при нагреве корпуса до 100 0 С максимальный постоянный ток стока, который может перегнать через себя этот транзистор, резко уменьшается до 5.1 A, при этом I_GSS будет расти. Максимальные значения отдельных характеристик при переменном токе, таких как I_DM, I_EA, E_AR так же ограничивает температура перехода T_J и об этом производитель указывает дополнительно в пояснениях.

Для расчетов T_J при импульсном токе в даташит приводится график зависимости теплового импеданса между подложкой-корпусом Z_thJC ( 0 С/Вт) от коэффициента заполнения D (Duty Factor). Чем больше Duty Factor, тем выше Z_thJC и тем сильнее нагревается кристалл, температура которого у irf840 ограничена 150 °C.

Снизить нагрев прибора возможно при установке дополнительных пассивных или активных схем охлаждения с помощью внешних устройств. Пассивная схема предполагает использование радиатора. Для расчета его площади и других свойств, позволяющих уменьшить нагрев irf840, в его спецификации приводят значения тепловых сопротивлений тепловых: кристалл-корпус (Junction-to-Case ), корпус-среду (Junction-to-Ambient).

Аналог

Ближайшие зарубежные аналоги у irf840: это 2SK554 (Toshiba) и STP5NK50Z (STM). Отечественной заменой могут быть КП777А, КП840. К сожалению их очень трудно найти в продаже, особенно российского производства.

Маркировка

Первые символы в обозначении irf840 указывают на его первого производителя — американскую компанию, специализирующуюся на изготовлении электронных компонентов International Rectifier (IR). Эта компании также известна созданием в 1979 году передовой технологии Hexfet, позволившей значительно снизить сопротивление открытого канала у полевого транзистора. По данной технологии по настоящее время изготавливается рассматриваемый образец. В настоящее время компания IR стала одним из подразделений Vishay, которая выпускает транзисторы по без свинцовой технологии с маркикровой irf840PbF (SiHF840-E3) .

Управление от микроконтроллера

Как видно из представленных характеристик напряжение отсечки, при котором irf840 закрыт, составляет 4 В. В связи с этим у многих радиолюбителей появляется желание управления этим mosfet от микроконтроллера напрямую, например таким как Arduino. Однако, этого лучше не делать. Из некоторых условий видно, что значения R_{DS(ON) и} Q_GMAX измерялись производителем при напряжении на затворе в 10 В. Это связано с тем, что irf840 не открывается полностью при более низких напряжениях, а значит не является транзистором логического уровня и не рекомендован изготовителем для управления от микроконтроллера. Для стабильной работы в схемах управления от микроконтроллера потребуется отдельный драйвер, способный выдать на затвор более 10 В. Обычно, у транзисторов логического уровня в условиях измерений напряжение затвора приближено к 5 В. Компания Vishay рекомендует для этих целей IRF840LC (SiHF840LC).

Схемы включения

Как элемент схемы, он является активным несимметричным четырёхполюсником, одни из выводов у которого общий для цепей входа и выхода. Схемы включения irf840 соответствуют типовому включению в цепях: с общим; с общим стоком; c общим затвором. Типовые способы подключения для полевых транзисторов смотрите на рисунке.

Стабилизатор анодного напряжения

В последнее время у многих радиолюбителей появляется интерес к разработке и сборке анодных стабилизаторов напряжения на мощных mosfet. Идеи для сборки подобных схем подсмотрены в технической документации от компании National Semiconductor и доработаны радиолюбителями на различных форумах. Приведем пример одной из таких схем (c общим затвором) стабилизатора на 250 вольт, с использованием irf840 и микросхемы lm317.

Схема представляет из себя два каскада. В первом каскаде установлен irf840, он выполняет роль истокового повторителя. Во вором каскаде уставлена нагрузка — микросхема lm317. Максимальная величина напряжения между входом и выходом не должна превышать 37 В. Поэтому стабилитроны Z2 и Z3 защищают эту микросхему от напряжения превышающего 30 В.

Резисторы D1, D2, D3, Z3 защищают полупроводниковые устройства от различных нагрузок. R6 нужно поставить для обеспечения ток холостого хода у lm, он должен быть примерно 6.4 мА. Мощность резистора R4 должна быть не менее 30 Вт. Нагрузку обычно подсоединяют с помощью плавкого предохранителя. Микросхему и транзистор необходимо прикрепить на отдельные радиаторы, которые при работе стабилизатора будут достаточно хорошо греться. Указанный стабилизатор выдерживает предельны ток в нагрузке до 110 мА, ограниченный резистором R2.

Производители

Для наиболее полного знакомства предлагаем ознакомится с datasheet irf840 некоторых производителей. На российском рынке в основном его продает компания Vishay. На зарубежном рынке широко представлен фирмами: Fairchild Semiconductor, Samsung, STMicroelectronics, Motorola и др.

Источник