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.

IRF540, IRFZ44, IRLZ44N-канальные MOSFET TO-220AB: 60–100 В, 28–50 А, логический уровень у IRLZ44

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

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.

Готовятся к публикации

2N7000 и BS170 · BC547 и BC557 · 2N2222 и 2N3904 · TIP120 и TIP41 · КТ315 и КТ361

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».