Перейти к содержанию

2N7000, 2N7002 и BS170 — маломощные N-канальные MOSFET

2N7000, его SMD-версия 2N7002 и BS170 — маломощные полевые транзисторы на 60 В для ключей, светодиодов и согласования уровней. У 2N7000 и BS170 в корпусе TO-92 выводы стоят в обратном порядке, а порог открывания до 3 В делает их ненадёжными от 3,3 В. Разбираем по даташитам Vishay и Diodes.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

2N7000, 2N7002 и BS170 — N-канальные MOSFET обогащённого типа на 60 В. Это самые простые полевые транзисторы для слаботочных ключей: управляются напряжением, ток затвора в статике — наноамперы, переключаются за единицы наносекунд. Мощные MOSFET для нагрузок в амперы — в карточке IRF540, IRFZ44, IRLZ44, устройство полевых транзисторов — в статье «MOSFET и IGBT».

Распиновка

По даташиту Vishay выводы 2N7000 и BS170 в корпусе TO-92 идут в обратном порядке.

2N7000 в корпусе TO-92, плоская грань: 1 исток, 2 затвор, 3 стокTO-92, плоская грань2N70001S2G3D
2N7000 (Vishay, Diodes): 1 — исток, 2 — затвор, 3 — сток
BS170 в корпусе TO-92, плоская грань: 1 сток, 2 затвор, 3 истокTO-92, плоская граньBS1701D2G3S
BS170 (Vishay): 1 — сток, 2 — затвор, 3 — исток
ТранзисторКорпусВывод 1Вывод 2Вывод 3
2N7000TO-92истокзатворсток
BS170TO-92стокзатвористок
2N7002SOT-23затвористоксток

Цоколёвка взята из даташитов Vishay и Diodes; у транзисторов других производителей её сверяют по их документации. Если маркировка непонятна, сток находят мультиметром: встроенный диод проводит при плюсе щупа на истоке и минусе на стоке.

Параметры

По даташитам при 25 °C:

Параметр2N7000BS1702N7002
Напряжение сток–исток60 В60 В60 В
Напряжение затвор–исток±20 В, кратковременно ±40 В±20 В, кратковременно ±25 В±20 В, кратковременно ±40 В
Ток стока200 мА, импульсный 500 мА500 мА115 мА (Vishay); 170–210 мА (Diodes)
Мощность без радиатора400 мВт830 мВт200 мВт (Vishay); 370–540 мВт (Diodes)
Тепловое сопротивление к воздуху312,5 °C/Вт156 °C/Вт625 °C/Вт (Vishay); 348 и 241 °C/Вт (Diodes)
Порог VGS(th)0,8–3 В, 2,1 В типично0,8–3 В1–2,5 В
RDS(on) при 10 Вдо 5 Ом при 0,5 Адо 5 Ом при 0,2 Адо 7,5 Ом (Vishay), до 5 Ом (Diodes) при 0,5 А
RDS(on) при 4,5–5 Вдо 5,3 Ом при 4,5 В и 75 мАоколо 4 Ом типично при 5 Вдо 7,5 Ом при 5 В и 50 мА
Входная ёмкость22 пФ типично, до 60 пФ22 пФ типично, до 60 пФ22 пФ типично, до 50 пФ
Включение и выключениедо 10 нсдо 10 нсдо 20 нс (Vishay)

У 2N7002 данные двух производителей различаются: Diodes указывает ток и мощность для двух вариантов платы — с минимальными площадками и с медным полигоном 25 × 25 мм, поэтому цифры выше. Для BS170 Vishay гарантирует сопротивление канала только при 10 В; значение при 5 В — типичное.

Ключ от микроконтроллера

Схема: нагрузка между плюсом питания и стоком, исток на общем проводе, затвор — к выводу микроконтроллера. Главное — напряжение затвора.

Напряжение затвораЧто гарантирует даташит 2N7000
10 ВRDS(on) до 5 Ом при 0,5 А
4,5 ВRDS(on) до 5,3 Ом и ток не меньше 75 мА
3,3 Вничего: порог открывания может быть до 3 В

От вывода на 5 В 2N7000 обычно открывается, но гарантированного режима нет: строка RDS(on) в даташите — при 4,5 В на затворе, а ATmega328P гарантирует уровень единицы не ниже 4,2 В (DS40002061B, табл. 30-1), и с резисторами затвора 270 Ом и 10 кОм на затворе остаётся от 4,09 В. Если на затворе 4,5 В есть — это стоит измерить, — то для светодиода 20 мА падение на канале не больше 5,3 · 0,02 ≈ 0,11 В, мощность около 2 мВт, а для реле с катушкой 70 мА — до 0,37 В и 26 мВт, но ток уже у границы гарантированных 75 мА. Расчёт с проверкой этих условий — в калькуляторе драйвера реле. Для нагрузок больше берут MOSFET с логическим уровнем затвора, например IRLZ44, а схема с резисторами в затворе и защитой от выброса — на странице «Ключ на MOSFET».

От 3,3 В порог до 3 В оставляет транзистор полуоткрытым. Для таких схем и для двунаправленных преобразователей уровней I²C выбирают транзисторы с порогом заметно ниже — например, BSS138 с порогом 0,8–1,5 В; схема — на странице «Согласование уровней 3,3 и 5 В».

Встроенный диод

Между истоком и стоком у всех трёх транзисторов есть встроенный диод: он проводит, когда напряжение на стоке ниже, чем на истоке. По Diodes у 2N7002 прямое напряжение — 0,78 В типично, до 1,5 В при 115 мА. Для индуктивной нагрузки он не заменяет обратный диод на катушке: при выключении напряжение на стоке выбрасывается вверх, для встроенного диода это обратное направление, и выброс ложится на сам транзистор. Другие транзисторы — в разделе «Транзисторы».

Аналоги и замены

Каждая пара сверена по даташитам обоих производителей: выводы, корпус, предельные напряжения и токи. Значения — из документов, указанных под таблицей; столбец «У замены» показывает, лучше или хуже параметр у замены.

2N7000 → BS170 (Vishay)

Функциональный аналог — делает то же, но выводы, корпус или схема включения другие. Сравнение в корпусе TO-92.

BS170 мощнее 2N7000 по току и мощности при том же напряжении и пороге, но годится на его место только с перестановкой стока и истока.

Параметр2N7000BS170У замены
Выводы1 И, 2 З, 3 С1 С, 2 З, 3 Ииначе
КорпусTO-226AA (TO-92)TO-92-18RM (TO-92 с формовкой выводов как у TO-18)иначе
Напряжение сток–исток, предельное60 В60 Втак же
Напряжение затвор–исток, длительное±20 В±20 Втак же
Пороговое напряжение затвора при 1 мА0,8–3 В0,8–3 Втак же
Постоянный ток стока при 25 °C0,2 А0,5 Алучше
Сопротивление открытого канала при 10 Вдо 5 Ом при 0,5 Адо 5 Ом при 0,2 Аиначе
Рассеиваемая мощность при 25 °C0,4 Вт0,83 Втлучше

Что проверить при замене

  • Сток и исток переставлены: у 2N7000 № 1 — исток, № 3 — сток, у BS170 № 1 — сток, № 3 — исток; затвор у обоих посередине. Установленный без разворота BS170 в ключе на общий провод открыт через встроенный диод, и нагрузка не выключается.
  • Формовка выводов у BS170 другая (TO-92-18RM, как у TO-18): шаг выводов на плате сверяют по чертежу.
  • Сопротивление канала у двух транзисторов гарантировано при разных токах стока, при 4,5–5 В на затворе у BS170 указано только типичное значение.

Источники: Vishay Siliconix. 2N7000/2N7002, VQ1000J/P, BS170: N-Channel 60-V (D-S) MOSFET (Document Number 70226, S-04279—Rev. F, 16-Jul-01) — с. 1 — Product Summary, выводы TO-226AA (2N7000) и TO-92-18RM (BS170); с. 2 — Absolute Maximum Ratings, характеристики 2N7000; с. 3 — характеристики BS170.

Частые вопросы

Какая распиновка у 2N7000 и BS170?

Обратная. По даташиту Vishay у 2N7000 в корпусе TO-92 выводы 1, 2, 3 — исток, затвор, сток, у BS170 — сток, затвор, исток. Затвор в обоих случаях посередине, а сток и исток при замене одного на другой меняются местами: в ключе на общий провод встроенный диод оказывается включён в прямом направлении, и нагрузка работает постоянно, не слушаясь затвора. У SMD-версии 2N7002 в SOT-23: 1 — затвор, 2 — исток, 3 — сток.

Можно ли управлять 2N7000 от Arduino?

От 5 В — обычно да, но без гарантии по даташитам. Vishay нормирует сопротивление канала 2N7000 (не больше 5,3 Ом, ток не меньше 75 мА) при 4,5 В на затворе, а ATmega328P гарантирует уровень единицы только не ниже 4,2 В при токе 20 мА, и ещё часть напряжения забирает делитель из резисторов затвора. На практике на выводе почти 5 В, но для расчёта с гарантией берут MOSFET с RDS(on), указанным при 4 В или ниже, — IRLZ44 (4 В) или AO3400A (2,5 В). От 3,3 В 2N7000 не годится тем более: порог открывания — до 3 В.

Какой ток выдерживает 2N7000?

200 мА постоянного тока при 25 °C и 500 мА в импульсе. Мощность — до 400 мВт без радиатора. У BS170 в том же корпусе — 500 мА и 830 мВт, у 2N7002 в SOT-23 — 115 мА по Vishay и 170–210 мА по Diodes, в зависимости от площади меди на плате.

Чем отличаются 2N7000 и 2N7002?

Корпусом и током. 2N7000 — в выводном TO-92, 2N7002 — в SMD-корпусе SOT-23 с меньшей мощностью. Напряжение — 60 В у обоих, порог близкий: 0,8–3 В у 2N7000 и 1–2,5 В у 2N7002. Сопротивление канала 2N7002 нормировано при 5 и 10 В — не больше 7,5 Ом.

Источники

  1. Vishay Siliconix. 2N7000/2N7002, VQ1000J/P, BS170: N-Channel 60-V (D-S) MOSFET (Document Number 70226, Rev. F, 16-Jul-01) — с. 1 — выводы TO-92 (2N7000: S-G-D, BS170: D-G-S) и SOT-23; с. 2 — предельные режимы, мощность и RthJA, характеристики 2N7000 и 2N7002; с. 3 — переключение, характеристики BS170
  2. Microchip. ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P Data Sheet (DS40002061B) — табл. 30-1: уровень единицы не ниже 4,2 В при 20 мА и VCC = 5 В
  3. Diodes Incorporated (Zetex). 2N7000 N-Channel Enhancement Mode Vertical DMOS FET (Issue 2, November 1994) — выводы TO-92 S-G-D; 60 В, 0,2 А, 400 мВт; порог 0,8–3 В; гарантированный ток 75 мА при VGS = 4,5 В; 5 Ом при 10 В
  4. Diodes Incorporated. 2N7002 N-Channel Enhancement Mode Field Effect Transistor (DS11303 Rev. 40-2, July 2024) — SOT-23: ток 170–210 мА в зависимости от платы, мощность 370–540 мВт, порог 1–2,5 В, 7,5 Ом при 5 В, заряд затвора, прямое напряжение диода
Страница помогла?

Нашли ошибку? ·

Смотрите также