Как правильно подобрать замену для транзистора. Какие параметры учитывать при выборе аналога. На что обращать внимание при замене зарубежных транзисторов отечественными. Как не ошибиться с выбором заменителя для вышедшего из строя транзистора.
Основные принципы замены транзисторов
При выборе замены для вышедшего из строя транзистора необходимо учитывать следующие ключевые параметры:
- Тип транзистора (биполярный, полевой и т.д.)
- Структура (NPN или PNP для биполярных)
- Максимальное напряжение коллектор-эмиттер
- Максимальный ток коллектора
- Коэффициент усиления по току
- Максимальная рассеиваемая мощность
- Граничная частота
- Корпус транзистора
Замена должна иметь аналогичные или лучшие характеристики по сравнению с оригинальным транзистором. Рассмотрим подробнее, на что обращать внимание при подборе аналога.
Выбор типа и структуры транзистора
В первую очередь необходимо определить тип заменяемого транзистора — биполярный, полевой, IGBT и т.д. Для биполярных транзисторов также важна структура — NPN или PNP. Замена должна иметь такую же структуру, иначе схема работать не будет.
Полевые транзисторы бывают с каналом n-типа и p-типа. При замене тип канала должен совпадать. Для IGBT-транзисторов важно сохранить тип (NMOS или PMOS).
Сравнение максимальных напряжений и токов
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер (Uce) и максимальный ток коллектора (Ic) заменяющего транзистора должны быть не меньше, чем у оригинала. Допускается использовать транзистор с более высокими предельными значениями.
Например, если у исходного транзистора Uce max = 60В, а Ic max = 1А, то замена должна иметь Uce ≥ 60В и Ic ≥ 1А. Транзистор с Uce = 100В и Ic = 2А подойдет, а вот с Uce = 40В или Ic = 0.5А — нет.
Коэффициент усиления по току
Коэффициент усиления по току (hFE) определяет усилительные свойства транзистора. У замены он должен быть близок к оригиналу или немного выше.
Допустим, у исходного транзистора hFE = 100-200. Подойдет замена с hFE = 150-250, но транзистор с hFE = 50-100 может не обеспечить нужного усиления в схеме.
Оценка максимальной рассеиваемой мощности
Максимальная рассеиваемая мощность (Ptot) заменяющего транзистора должна быть не меньше, чем у оригинала. При использовании транзистора с меньшей Ptot возможен его перегрев и выход из строя.
Если у исходного транзистора Ptot = 1 Вт, то замена должна иметь Ptot ≥ 1 Вт. Транзистор с Ptot = 1.5 Вт подойдет, а с Ptot = 0.5 Вт — нет.
Сравнение граничных частот
Граничная частота (ft) определяет быстродействие транзистора. У замены она должна быть не ниже, чем у оригинала. Использование низкочастотного транзистора вместо высокочастотного приведет к некорректной работе схемы.
Например, если у исходного транзистора ft = 250 МГц, то замена должна иметь ft ≥ 250 МГц. Транзистор с ft = 300 МГц подойдет, а с ft = 100 МГц — нет.
Выбор корпуса транзистора
Желательно, чтобы корпус и цоколевка заменяющего транзистора совпадали с оригиналом. Это упростит монтаж. Однако при необходимости можно использовать транзистор в другом корпусе, применив переходную плату.
Распространенные корпуса транзисторов: TO-92, SOT-23, TO-220, TO-3 и др. При замене важно учитывать габариты и способ монтажа (в отверстия или поверхностный).
Особенности замены импортных транзисторов отечественными
При замене зарубежных транзисторов на отечественные аналоги необходимо:
- Тщательно сравнивать все основные параметры
- Учитывать возможные отличия в обозначениях
- Проверять совместимость корпусов
- При необходимости использовать переходные платы
- Уточнять наличие особых параметров у импортных транзисторов
Многие отечественные транзисторы являются аналогами зарубежных и могут использоваться для замены. Например, КТ315 — аналог BC547, КТ818 — аналог TIP41 и т.д.
Использование справочников по замене транзисторов
Для подбора аналогов удобно пользоваться специализированными справочниками по замене транзисторов. В них приводятся таблицы соответствия между различными типами транзисторов с близкими параметрами.
Популярные справочники:
- ECG Semiconductors Master Replacement Guide
- NTE Semiconductors Cross Reference Guide
- Транзисторы для аппаратуры широкого применения (под ред. Б.Л. Перельмана)
Однако даже при использовании справочников необходимо сверять основные параметры транзисторов, чтобы убедиться в их совместимости.
Проверка работоспособности схемы после замены
После замены транзистора необходимо тщательно проверить работу устройства во всех режимах. Особое внимание следует уделить:
- Отсутствию перегрева транзистора
- Правильности формы выходных сигналов
- Стабильности работы при изменении напряжения питания
- Отсутствию самовозбуждения и паразитных колебаний
При обнаружении отклонений от нормальной работы может потребоваться корректировка режимов или выбор другого аналога транзистора.
Чем заменить RJP30h3A, аналоги транзистора RJP30h3A IGBT, аналог
Заменить транзистор RJP30h3A IGBT можно:
| Маркировка | Struct | Pc | Uce | Ucesat | Ueg | Ic | Tj | Fr | Cc | Caps |
| IGB50N60T | N-Channel | 333W | 600V | 1.5V | 100A | D2PAK(TO263) | ||||
| IXGA12N60CD1 | N-Channel | 600V | 40A | 150 | 55 | TO263 | ||||
| IXGA20N100 | N-Channel | 1000V | 40A | 150 | 3 | TO263 | ||||
| IXGA20N60B | N-Channel | 600V | 40A | 150 | 100 | TO263 | ||||
| IXGA36N60A3 | N-Channel | 600V | 1. 4V | A | 325 | TO263 | ||||
| IXGA48N60A3 | N-Channel | 600V | 1.35V | A | 224 | TO263 | ||||
| IXGA48N60B3 | N-Channel | 600V | 1.8V | 280A | 116 | TO263 | ||||
| IXGA50N60B4 | N-Channel | 600V | 1.8V | 100A | 80 | TO263 | ||||
| IXXA50N60B3 | N-Channel | 600V | 1.8V | 120A | 135 | TO263 | ||||
| RJH60V3BDPE | N-Channel | 113 | 600 | 1.6 | 30 | 35 | 150 | 20 | 60 | TO263 |
| RJP30h3A | N-Channel | 60 | 360 | 1.9 | 30 | 35 | 150 | 180 | 60 | TO263 |
Ниже представлены характеристики аналогов.
IGB50N60T – IGBT
- Наименование: IGB50N60T
- Маркировка: G50T60
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 333W
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1.5V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 100A
- Корпус: D2PAK(TO263)
IXGA12N60CD1
- Наименование: IXGA12N60CD1
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 40A
- Максимальная температура перехода (Tj): 150
- Время нарастания: 55
- Корпус: TO263
IXGA20N100 — IGBT
- Наименование: IXGA20N100
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 1000V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 40A
- Максимальная температура перехода (Tj): 150
- Время нарастания: 3
- Корпус: TO263
IXGA20N60B — IGBT
- Наименование: IXGA20N60B
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 40A
- Максимальная температура перехода (Tj): 150
- Время нарастания: 100
- Корпус: TO263
IXGA36N60A3 — IGBT
- Наименование: IXGA36N60A3
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1.
4V - Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): A
- Время нарастания: 325
- Корпус: TO263
4VIXGA48N60A3
- Наименование: IXGA48N60A3
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1.35V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): A
- Время нарастания: 224
- Корпус: TO263
IXGA48N60B3 — IGBT
- Наименование: IXGA48N60B3
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1.8V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 280A
- Время нарастания: 116
- Корпус: TO263
IXGA50N60B4 — IGBT
- Наименование: IXGA50N60B4
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1. 8V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 100A
- Время нарастания: 80
- Корпус: TO263
8VIXXA50N60B3 — IGBT
- Наименование: IXXA50N60B3
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600V
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1.8V
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 120A
- Время нарастания: 135
- Корпус: TO263
RJH60V3BDPE — IGBT
- Наименование: RJH60V3BDPE
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 113
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 600
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1.6
- Максимально допустимое напряжение эмиттер-затвор (Ueg): 30
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 35
- Максимальная температура перехода (Tj): 150
- Время нарастания: 20
- Емкость коллектора (Cc), pf: 60
- Корпус: TO263
RJP30h3A — IGBT
- Наименование: RJP30h3A
- Тип управляющего канала: N-Channel
- Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 60
- Предельно-допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 360
- Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Ucesat): 1. 9
- Максимально допустимое напряжение эмиттер-затвор (Ueg): 30
- Максимальный постоянный ток коллектора (Ic): 35
- Максимальная температура перехода (Tj): 150
- Время нарастания: 180
- Емкость коллектора (Cc), pf: 60
- Корпус: TO263
9чем заменить традиционные планарные транзисторы / Хабр
Обсуждаем альтернативы подходы к разработке полупроводниковых изделий.
/ фото Taylor Vick Unsplash
В прошлый раз мы говорили о материалах, которые могут заменить кремний в производстве транзисторов и расширить их возможности. Сегодня обсуждаем альтернативные подходы к разработке полупроводниковых изделий и какое применение они найдут в дата-центрах.
Пьезоэлектрические транзисторы
Такие устройства имеют в своей структуре пьезоэлектрический и пьезорезистивный компоненты. Первый преобразует электрические импульсы в звуковые. Второй — поглощает эти звуковые волны, сжимается и, соответственно, открывает или закрывает транзистор.
В качестве пьезорезистивного вещества используется селенид самария (слайд 14) — в зависимости от давления он ведет себя или как полупроводник (с высоким сопротивлением), или как металл.
Одними из первых концепцию пьезоэлектрического транзистора представили в IBM. Инженеры компании занимаются разработками в этой области еще с 2012 года. Также в этом направлении работают их коллеги из Национальной физической лаборатории Великобритании, университета Эдинбурга и Оберна.
Пьезоэлектрический транзистор рассеивает значительно меньшее количество энергии, чем кремниевые устройства. В первую очередь технологию планируют применять в небольших гаджетах, от которых сложно отводить тепло — смартфонах, радиоприборах, радарах.
Также пьезоэлектрические транзисторы могут найти применение в серверных процессорах для дата-центров. Технология повысит энергоэффективность аппаратного обеспечения и позволит сократить расходы операторов ЦОД на ИТ-инфраструктуру.
Туннельные транзисторы
Одной из главных задач производителей полупроводниковых устройств является проектирование транзисторов, которые можно переключать малыми напряжениями.
Решить её способны туннельные транзисторы. Такие устройства управляются с помощью квантового туннельного эффекта.
Таким образом, при наложении внешнего напряжения переключение транзистора происходит быстрее, так как электроны с большей вероятностью преодолевают диэлектрический барьер. В результате устройству требуется в несколько раз меньшее напряжение для работы.
Разработкой туннельных транзисторов занимаются ученые из МФТИ и японского университета Тохоку. Они использовали двухслойный графен, чтобы создать устройство, которое работает в 10–100 раз быстрее кремниевых аналогов. По словам инженеров, их технология позволит спроектировать процессоры, которые будут в двадцать раз производительнее современных флагманских моделей.
/ фото PxHere PD
В разное время прототипы туннельных транзисторов реализовывались с использованием различных материалов — помимо графена, ими были нанотрубки и кремний. Однако технология до сих пор не покинула стены лабораторий, и о масштабном производстве устройств на её основе речи не идет.
Спиновые транзисторы
Их работа основана на перемещении спинов электронов. Движутся спины с помощью внешнего магнитного поля, упорядочивающего их в одном направлении и формирующего спиновый ток. Устройства, работающие с таким током, потребляют в сто раз меньше энергии, чем кремниевые транзисторы, и могут переключаться со скоростью миллиард раз в секунду.
Главным достоинством спиновых приборов является их многофункциональность. Они совмещают функции накопителя информации, детектора для её считывания и коммутатора для её передачи другим элементам чипа.
Считается, что первыми концепцию спинового транзистора представили инженеры Суприйо Датта (Supriyo Datta) и Бисваджит Дас (Biswajit Das) в 1990 году. С тех пор разработками в этой области занялись крупные ИТ-компании, например Intel. Однако, как признают инженеры, спиновые транзисторы еще нескоро появятся в потребительских продуктах.
Металл-воздушные транзисторы
По своей сути принципы работы и конструкция металл-воздушного транзистора напоминает транзисторы MOSFET. За некоторыми исключениями: стоком и истоком нового транзистора являются металлические электроды. Затвор устройства расположен под ними и заизолирован оксидной пленкой.
Сток и исток установлены друг от друга на расстоянии тридцати нанометров, что позволяет электронам свободно проходить сквозь воздушное пространство. Обмен заряженными частицами происходит за счет автоэлектронной эмиссии.
Разработкой металл-воздушных транзисторов занимается команда из университета в Мельбурне — RMIT. Инженеры говорят, что технология «вдохнет новую жизнь» в закон Мура и позволит строить целые 3D-сети из транзисторов. Производители чипов смогут перестать заниматься бесконечным уменьшением техпроцессов и займутся формированием компактных 3D-архитектур.
По оценкам разработчиков, рабочая частота транзисторов нового типа превысит сотни гигагерц.
Выход технологии в массы расширит возможности вычислительных систем и увеличит производительность серверов в дата-центрах.Сейчас команда ищет инвесторов, чтобы продолжить свои исследования и разрешить технологические сложности. Электроды стока и истока плавятся под воздействием электрического поля — это снижает производительность транзистора. Недостаток планируют поправить в ближайшие пару лет. После этого инженеры начнут подготовку к выводу продукта на рынок.
О чем еще мы пишем в нашем корпоративном блоге:
- VMware EMPOWER 2019: делимся впечатлениями
- Перспективы дата-центров: технологии, которые повысят производительность серверов
- Процессоры для серверов: обсуждаем новинки
- Развитие дата-центров: технологические тренды
- Как повысить энергоэффективность дата-центра
- Как разместить 100% инфраструктуры в облаке IaaS-провайдера и не пожалеть об этом
- «Как дела у VMware»: обзор новых решений
Замена транзистора — Как сделать лучший выбор
При ремонте электронных систем или электронных устройств найти точную замену сложно.
В большинстве случаев вам придется использовать заменители. Тем не менее, вы должны убедиться, что замена является подходящей заменой. То же самое также применимо, когда вы хотите заменить транзистор. Существует много типов биполярных транзисторов и силовых транзисторов. Поэтому при замене вы можете не найти именно тот вид, который был у вас раньше.
Но вы можете найти эффективный транзистор, который по функциональности не уступает предыдущему. Мы расскажем вам, как выбрать подходящую замену транзистора для различных типов приложений.
Каковы основы замены транзистора?Рис. 1. Несколько транзисторов
Объединенный технический совет по электронным устройствам (JEDEC) присваивает уникальные номера схемы транзисторов (TO) разным транзисторам. Они жизненно важны для определения типа транзистора, с которым вы имеете дело.
Впрочем, при замене они не слишком важны. Обычно многие транзисторы общего назначения эффективно заменяют их.
Следовательно, вы можете использовать любой транзистор при замене, если он соответствует основным характеристикам.
Но вы должны убедиться, что новый транзистор соответствует спецификациям первого. Таким образом, самое главное — правильно указать спецификации. В следующем разделе мы подробно рассмотрим эти параметры.
Основные параметры транзисторов, которые следует учитыватьРисунок 2. Ассортимент транзисторов
Используемый полупроводниковый материалНаиболее распространенные типы транзисторов, с которыми вы столкнетесь, изготовлены из кремния или германия. Вы также можете часто встретить другие типы, но они распространены только в специализированных приложениях.
Используете ли вы биполярные транзисторы или полевой транзистор, вы должны идентифицировать полупроводник. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что используемое вами падение напряжения прямого смещения база-эмиттер.
Если вы используете кремниевые транзисторы, падение напряжения будет примерно 0,6 вольта. С другой стороны, напряжение коллектора для германиевого транзистора составляет от 0,2 до 0,3. Большую часть времени стабильность схемы будет зависеть от падения напряжения. Следовательно, вы не можете позволить себе ошибиться в выборе полупроводникового материала.
ПолярностьРис. 3: Техник держит клеммы аккумулятора
Вы также должны соблюдать правильную полярность, особенно при использовании переходных транзисторов. Они используют различные функциональные возможности соединений. В соединениях N-типа вы обнаружите избыток электронов, а в соединениях P-типа — избыток дырок.
У нас есть транзисторы NPN и PNP. Первый имеет область P, зажатую между двумя зонами N. И наоборот, у другого N-зона была заперта между двумя P-зонами.
Также следует отметить, что в любом из транзисторов центральной частью является база (B).
Другими важными частями являются излучатель (E) и коллектор (C). Применение небольшого тока между коллектором и базой повлияет на выходной ток на эмиттере.
Следовательно, для получения правильного тока коллектора необходимо соблюдать правильную полярность. Полярность в данном случае зависит от того, является ли транзистор NPN или PNP. Как видно из приведенной ниже принципиальной схемы, ток движется в определенном порядке на каждом типе. Поэтому, когда вы подключаете не тот транзистор, вы инвертируете полярность. В результате транзистор не сработает.
Рис. 4. Иллюстрация NPN и PNP.
Общее применениеРис. 5: Печатная плата
Идеальный запасной транзистор должен подходить для общего применения. Он должен быть применим для низкого уровня шума, усиления радиочастот и переключения среди других общих приложений. Следовательно, выберите тот, который предназначен для использования в общих приложениях для совместимости.
Рисунок 6: Техник ремонтирует цепь
Все транзисторы имеют специальные корпуса. Крайне важно найти пакет, максимально соответствующий первому. Соответствие соответствующего пакета также необходимо для соблюдения других важных параметров.
Пробой напряженияРис. 7: Линия электропередачи
Транзистор имеет ограничение по максимальному напряжению или напряжение пробоя (BV). Превышение лимита уничтожит устройство. Следовательно, при выборе транзистора вы можете выбрать более высокий, чем оригинал.
Коэффициент усиления по току Как правило, вы столкнетесь с широким диапазоном значений коэффициента усиления по току транзистора. При выборе транзистора пусть его коэффициент усиления по току будет аналогичен модели, которую вы заменяете. Если коэффициент усиления выше, то проблем нет, и транзистор будет работать эффективно.
Более низкий коэффициент усиления может быть приемлемым, но транзистор, скорее всего, выйдет из строя.
Рис. 8: Представление формы сигнала
Соблюдение предельной частоты транзистора необходимо для обеспечения его функциональности. При правильном ограничении частоты рассматриваемая схема будет работать эффективно.
Рассеиваемая мощностьПри работе транзистор рассеивает некоторое количество тепла. Максимальная мощность – это наибольшее количество тепла, которое устройство будет выделять без сгорания. Вы можете установить радиаторы и вентиляторы в свою схему, чтобы улучшить рассеивание тепла транзистором.
Однако для оптимальной функциональности выберите класс транзисторов с максимальной номинальной мощностью, аналогичной исходной.
Лучшее решение для заменыРисунок 9: Изометрические электронные компоненты Транзисторы
Действия:- Выберите транзистор той же полярности.
- Выберите замену транзистора из того же материала
- Выберите транзистор того же функционального типа
- Выберите замену в том же корпусе.
Рисунок 10: Несколько электронных компонентов
Получить замену с аналогичной распиновкой и корпусом оригиналу может быть сложно. Но постарайтесь получить тот, который максимально похож.
Для больших транзисторов потребуются другие компоненты, например радиаторы. Следовательно, они будут влиять на функциональность схемы. Следовательно, выбор наиболее похожего пакета является обязательным.
- Подберите новый транзистор с таким же напряжением пробоя
- Проверьте, выдержит ли он ток.
- Выберите транзистор с аналогичным коэффициентом Hfe
Hfe представляет коэффициент усиления транзистора по току. При выборе замены выбирайте тот, у которого такой же Hfe. Часто для большинства транзисторов коэффициент усиления по току является переменным.
Это произойдет даже для однотипных транзисторов. Поэтому вам не обязательно выбирать один с определенным значением. Но вы должны убедиться, что он находится в пределах диапазона.
Hfe представляет коэффициент усиления транзистора по току. При выборе замены выбирайте тот, у которого такой же Hfe. Для большинства транзисторов недавнее увеличение является переменным, и это произойдет даже для транзисторов того же типа. Поэтому вам не обязательно выбирать один с определенным значением. Но вы должны убедиться, что он находится в пределах диапазона.
- Выберите замену транзистора с эквивалентным Ft
Рис. 11: Сложная электронная схема
Выбор правильной частоты также является обязательным шагом при выборе замены транзисторов. Новый должен быть либо близким, либо иметь более высокий частотный предел, чем исходный. Однако избегайте очень высокой частоты, чтобы избежать возможного риска колебаний.
- Выберите транзистор с аналогичной рассеиваемой мощностью
Во время работы транзистор будет рассеивать тепло. Следовательно, вы должны убедиться, что он не сгорел, выбрав замену транзистору с соответствующей рассеиваемой мощностью. Она может быть аналогична оригиналу или даже немного выше.
- Проверьте наличие специальных функций.
Если вы собираетесь использовать транзистор для какой-либо конкретной цели, вам необходимо проверить наличие специальных функций. В противном случае простой транзистор не заменит транзистор с функцией выбора.
ЗаключениеЗаменить транзистор несложно, но необходимо правильно определить некоторые особенности. Мы изложили все критические императивы этого процесса. Следуйте каждому из них, и вы вернете своей схеме ее первоначальную функциональность.
Если у вас есть другие вопросы, свяжитесь с нами. Мы свяжемся с вами как можно скорее.
Больше времени тратится на выяснение того, какой из них заменить, а иногда и
на что заменить!
физические размеры, форма и
стиль крепления. Здесь показаны некоторые номера ТО:
Небольшой ток
между эмиттером (символ Е) и базой контролируется больший ток
между эмиттером и коллектором (символ C).
Выбирать
замещающий транзистор с номинальным напряжением пробоя не ниже исходного.
типа или наоборот.
(Этот рейтинг используется в основном с полевыми транзисторами JFET.)
Это постоянный ток, который течет в стоковую клемму, когда затвор
к источнику напряжение равно нулю.
Это та же спецификация, которая используется для биполярных транзисторов. Выбрать замену
с рейтингом не ниже оригинала.
