Транзисторы

Справочные карточки популярных транзисторов с параметрами из даташитов производителей и подсказки, как выбрать транзистор под задачу: какие строки даташита важны для ключа на MOSFET, что означают RDS(on), VGS(th) и Qg и почему транзистор с подходящим током всё равно может перегреться.

Транзистор — основной активный компонент: ключ, усилитель, стабилизатор. Для микроконтроллерных схем чаще всего нужен ключ, который включает нагрузку — светодиодную ленту, двигатель, реле, нагреватель. Карточки в этом разделе собирают параметры конкретных моделей из даташитов производителя с указанием таблиц, а принципы работы разобраны в статьях о MOSFET и IGBT и биполярных транзисторах.

Карточки

Модель	Тип	Напряжение	Ток	Особенность
IRF540, IRFZ44, IRLZ44	N-канальные MOSFET, TO-220AB	100 и 60 В	28–50 А	IRLZ44 — с логическим уровнем затвора
IRF3205	N-канальный MOSFET, TO-220	55 В	110 А по кристаллу, 75 А по корпусу	до 8 мОм при 10 В, порог 2–4 В — нужен драйвер затвора, не логический уровень
IRF520, IRL520	N-канальные MOSFET	100 В	9,2 А	IRF520 гарантирован при 10 В на затворе, IRL520 — при 4–5 В, но затвор до ±10 В
IRF9540, IRF9Z34	P-канальные MOSFET, TO-220AB	−100 и −60 В	−19 и −18 А	ключ в плюсовом проводе, R_DS(on) при V_GS = −10 В
ULN2003, ULN2803	семь и восемь ключей Дарлингтона с защитными диодами	50 В	500 мА на канал	вход под логику 5 В, вывод COM для индуктивной нагрузки
TIP120, TIP41	NPN Дарлингтон и NPN, TO-220	60–100 и 40–100 В	5 и 6 А	TIP120 управляется током базы в миллиамперы
2N3055, MJ2955	мощная комплементарная пара в TO-3	60 В	15 А	115 Вт, корпус — коллектор, ограничение по вторичному пробою
BD139, BD140	комплементарная пара NPN и PNP, TO-126	80 В	1,5 А	цоколёвка E-C-B, группы -10 и -16, 12,5 Вт с радиатором
2N2222, 2N3904	маломощные NPN, TO-92	40 В	200–600 мА	у P2N2222A и PN2222A разная цоколёвка
BC547, BC557	комплементарная пара NPN и PNP, TO-92	45 В	100 мА	цоколёвка C-B-E, группы усиления A, B, C
BC327	PNP, TO-92	−45 В	−800 мА	цоколёвка C-B-E, группы 16, 25, 40, пара к BC337
2N7000, 2N7002, BS170	маломощные N-канальные MOSFET, TO-92 и SOT-23	60 В	0,1–0,5 А	у 2N7000 и BS170 обратная цоколёвка, порог до 3 В
Si2302, AO3400A, BSS138	N-канальные MOSFET, SOT-23	20, 30 и 50 В	2,6, 5,7 и 0,22 А	сопротивление при 2,5 В у Si2302 и AO3400A, предел затвора ±8 В у Si2302
AO3401A	P-канальный MOSFET, SOT-23	−30 В	−4 А	R_DS(on) до 85 мОм при −2,5 В, затвор ±12 В, ключ в плюсовом проводе
BSS84	P-канальный MOSFET, SOT-23	−50 В	−130 мА	до 10 Ом при −5 В, порог −0,8…−2 В; пара к BSS138, у Diodes и onsemi разные типичные значения
КТ315, КТ361	маломощная пара n-p-n и p-n-p, КТ-26	20–60 и 10–60 В по буквам	100 мА	база на крайнем выводе; одна и та же буква у КТ315 и КТ361 может означать разные параметры
КТ3102, КТ3107	маломощная пара n-p-n и p-n-p, КТ-26	20–50 и 20–45 В по буквам	200 и 100 мА	большое усиление, у КТ3107Е, Ж, Л нормирован шум; прототипы — BC547 и BC307–BC309
КТ815, КТ814	пара n-p-n и p-n-p средней мощности, КТ-27 и DPAK	40–100 В по буквам	1,5 А	прототипы — BD135–BD140
КТ817, КТ816	пара n-p-n и p-n-p средней мощности, КТ-27 и DPAK	40–100 В по буквам	3 А	прототипы — BD233–BD238; у одной буквы напряжения ниже, чем у КТ815
КТ819, КТ818	мощная пара n-p-n и p-n-p, КТ-28 (TO-220)	40–100 В по буквам	10 А	60 Вт только при корпусе до 25 °C, тепловое сопротивление в спецификации не дано
КТ972, КТ973	пара Дарлингтона n-p-n и p-n-p, КТ-27 и КТ-89	45–60 В по буквам	2 А	усиление от 750, прототипы — BD875, BD876

Что смотреть в даташите MOSFET

На примере даташита IRF540 Vishay (документ 91021):

Строка даташита	Обозначение	Что означает
Drain-source voltage	VDS	наибольшее напряжение сток–исток; выбирают с запасом над напряжением питания и выбросами
Gate-source voltage	VGS	наибольшее напряжение затвор–исток: ±20 В у IRF540, ±10 В у IRLZ44
Continuous drain current	ID	ток при температуре корпуса 25 и 100 °C — с идеальным охлаждением, а не на плате
Drain-source on-state resistance	RDS(on)	сопротивление открытого канала при указанном VGS — от него зависят потери I² · RDS(on)
Gate-source threshold voltage	VGS(th)	напряжение, при котором ток стока достигает 250 мкА, — начало открывания, а не рабочий уровень
Total gate charge	Qg	заряд, который драйвер должен передать затвору для включения; определяет скорость переключения
Thermal resistance	RthJA, RthJC	перегрев кристалла на ватт потерь — без радиатора и от кристалла до корпуса

Главная ошибка при выборе — смотреть только на ID. Транзистор на 50 А по даташиту, открытый напряжением 5 В вместо положенных 10 В, может иметь сопротивление канала в разы больше паспортного и перегреться при нескольких амперах. Поэтому сначала проверяют, при каком VGS нормировано RDS(on), и только потом считают потери и радиатор. Готовые схемы включения — ключ на MOSFET и ключ на биполярном транзисторе.

Частые вопросы

Какой MOSFET выбрать для управления от Arduino или ESP32?

С логическим уровнем затвора — у которого сопротивление канала RDS(on) нормировано при напряжении затвор–исток 4,5–5 В, а для 3,3 В — ещё ниже. Например, у IRLZ44 RDS(on) не больше 0,028 Ом при 5 В, а у IRFZ44 то же значение гарантировано только при 10 В. Порог VGS(th) в 2–4 В — это напряжение, при котором транзистор едва начинает открываться, а не рабочее.

Почему транзистор греется, хотя ток меньше максимального?

Максимальный ток в даташите указан для корпуса, охлаждённого до 25 °C. На деле мощность потерь I² · RDS(on) нагревает кристалл через тепловое сопротивление корпуса: у TO-220 без радиатора это 62 °C/Вт от кристалла до воздуха. Уже 2 Вт потерь без радиатора дают перегрев кристалла примерно на 124 °C. Нужен радиатор или транзистор с меньшим RDS(on).

Чем полевой транзистор отличается от биполярного в ключе?

Биполярный транзистор управляется током базы и в насыщении имеет на себе напряжение коллектор–эмиттер в десятые доли вольта. MOSFET управляется напряжением на затворе, в статике почти не потребляет тока управления, а открытый канал ведёт себя как резистор RDS(on). Для больших токов и низких напряжений обычно выгоднее MOSFET, подробности — в статьях раздела «Теория».