Перейти к содержанию

IRF3205 — N-канальный MOSFET на 55 В и 8 мОм в корпусе TO-220

IRF3205 — мощный N-канальный MOSFET в корпусе TO-220: 55 В, сопротивление канала до 8 мОм при 10 В на затворе. Его ставят в ключи двигателей и нагревателей на 12–24 В, в инверторы и электронные нагрузки. Разбираем по даташиту Infineon распиновку, параметры, откуда берутся 110 А и почему корпус выдерживает только 75 А, почему от 5-вольтового Arduino он почти не открывается, расчёт нагрева и драйвера затвора.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

IRF3205 — N-канальный MOSFET серии HEXFET (разработка International Rectifier, сейчас Infineon) в корпусе TO-220. Сопротивление канала — до 8 мОм при 10 В на затворе, напряжение сток–исток — 55 В. Это транзистор для нагрузок с питанием 12–24 В и токами в десятки ампер: двигатели, нагреватели, мощные светодиоды, ключи инверторов и зарядных устройств. Он не относится к транзисторам с логическим уровнем затвора: для полного открывания нужен драйвер на 10–15 В. Как устроен ключ и как считать затвор — в статье «Ключ на MOSFET».

Коротко

  • Напряжение — сток–исток 55 В, затвор–исток ±20 В.
  • Сопротивление канала — до 8 мОм при 10 В на затворе и 62 А; при 4,5–5 В не нормировано.
  • Ток — 110 А по кристаллу при корпусе 25 °C, но корпус TO-220 ограничен 75 А; 390 А в импульсе.
  • Порог — 2–4 В при 250 мкА.
  • Затвор — заряд до 146 нК, входная ёмкость 3247 пФ типично.
  • Тепло — 200 Вт при корпусе 25 °C; 0,75 °C/Вт до корпуса, 62 °C/Вт без радиатора; кристалл до 175 °C.

Распиновка

IRF3205 в корпусе TO-220, вид спереди: 1 G, 2 D, 3 S, фланец — сток DTO-220, вид спередиIRF32051G2D3Sфланец — D
IRF3205 в корпусе TO-220, вид спереди, по с. 1 даташита Infineon. Фланец соединён со стоком
ВыводОбозначениеНазначение
1Gзатвор
2Dсток, соединён с фланцем
3Sисток

Расстановка G-D-S такая же, как у IRF540, IRFZ44 и IRLZ44 в TO-220. Фланец — сток: на радиатор, соединённый с корпусом устройства или с другими транзисторами, IRF3205 ставят через изолирующую прокладку; тепловое сопротивление корпус — радиатор на ровной поверхности с пастой — 0,50 °C/Вт типично. Момент затяжки винта M3 — 1,1 Н·м. Исполнение у Infineon одно — IRF3205PbF в трубках по 50 штук.

Параметры

Условия — 25 °C, если не указано иное (с. 1–2).

ПараметрМин.Тип.Макс.Условия
Пробой сток–исток V(BR)DSS55 В——250 мкА; температурный коэффициент 0,057 В/°C
Напряжение затвор–исток——±20 В
Ток стока——110 А / 80 Акорпус 25 / 100 °C, 10 В на затворе; корпус ограничивает 75 А
Ток стока импульсный——390 Аограничен температурой кристалла
Мощность——200 Вткорпус 25 °C; снижение 1,3 Вт/°C
Сопротивление канала RDS(on)——8,0 мОм10 В, 62 А, импульс до 400 мкс
Порог VGS(th)2,0 В—4,0 ВVDS = VGS, 250 мкА
Крутизна gfs44 См——25 В, 62 А
Утечка стока IDSS——25 мкА55 В; 250 мкА при 44 В и 150 °C
Утечка затвора IGSS——±100 нА±20 В
Заряд затвора Qg / Qgs / Qgd——146 / 35 / 54 нК62 А, 44 В, 10 В
Задержка включения / нарастание—14 / 101 нс—28 В, 62 А, RG 4,5 Ом
Задержка выключения / спад—50 / 65 нс—то же
Ёмкости Ciss / Coss / Crss—3247 / 781 / 211 пФ—25 В, 1 МГц
Индуктивность стока / истока—4,5 / 7,5 нГн—в 6 мм от корпуса
Лавина: ток / повторяющаяся энергия——62 А / 20 мДж
Лавина одиночная—1050 мДж (разрушение)264 мДж (расчёт)62 А, 138 мкГн
Диод: ток / импульсный ток——110 / 390 А
Диод: прямое напряжение——1,3 В62 А
Диод: время / заряд восстановления—69 нс / 143 нК104 нс / 215 нК62 А, 100 А/мкс
Скорость нарастания напряжения после диода——5 В/нс
Температура кристалла−55 °C—+175 °C

Тепловые сопротивления: кристалл — корпус до 0,75 °C/Вт, корпус — радиатор 0,50 °C/Вт типично, кристалл — среда без радиатора до 62 °C/Вт. Ток 110 А в таблице — расчётный, по наибольшей температуре кристалла (примечание 5); там же указано ограничение корпуса — 75 А.

Затвор: почему не от логики 5 В

Порог 2–4 В — это напряжение, при котором ток стока достигает всего 250 мкА, а не рабочая точка. Сопротивление канала Infineon нормирует только при 10 В. Наш вывод: прямое управление от вывода Arduino (5 В) или тем более ESP32 (3,3 В) годится разве что для токов в доли ампера и только для экземпляров с низким порогом; для ключа на десятки ампер нужен драйвер затвора с питанием 10–15 В — например, IR2110 для верхнего и нижнего ключа — или транзистор с логическим уровнем, такой как IRLZ44.

Заряд затвора большой: до 146 нК при 10 В. Наш расчёт: если затвор заряжается током 20 мА (вывод микроконтроллера через резистор), переключение длится около 146 нК / 20 мА ≈ 7,3 мкс; при ШИМ 20 кГц (период 50 мкс) это два перехода по 7 мкс в каждом периоде, и потери переключения становятся сравнимы с потерями проводимости. Драйвер с током 1 А заряжает затвор за 0,15 мкс.

Нагрев и радиатор

Наш расчёт без радиатора: допустимая мощность при окружающих 25 °C — (175 − 25) / 62 ≈ 2,4 Вт. При 8 мОм это ток около √(2,4 / 0,008) ≈ 17 А, но сопротивление растёт с температурой кристалла (рис. 4), и реальный ток без радиатора меньше — порядка 10–15 А для режима с запасом. При токе 20 А и 8 мОм потери — 3,2 Вт; на радиаторе с общим тепловым сопротивлением 5 °C/Вт перегрев кристалла — около 3,2 · (0,75 + 0,5 + 5) ≈ 20 °C. Подобрать радиатор помогает калькулятор радиатора.

IRF3205, IRFZ44 и IRLZ44

IRF3205IRFZ44IRLZ44
Напряжение55 В60 В60 В
RDS(on)до 8 мОм при 10 Вдо 28 мОм при 10 Вдо 28 мОм при 5 В, 39 мОм при 4 В
Затвор±20 В±20 В±10 В
Ток по таблице110 А (корпус — 75 А)50 А50 А
Мощность при корпусе 25 °C200 Вт150 Вт150 Вт

Значения IRFZ44 и IRLZ44 — по даташитам Vishay 91291 Rev. C и 91328 Rev. D. Наш вывод: при драйвере затвора на 10–15 В IRF3205 греется в три с половиной раза меньше IRFZ44 при том же токе (8 против 28 мОм); при управлении прямо от 5-вольтовой логики лучше IRLZ44.

Расхождения в документации

  • Ток стока. На с. 1 и в предельных режимах — 110 А, а примечание 5 к той же таблице ограничивает корпус 75 А.
  • Лавинная энергия. В строке одиночной лавины «типичное» значение 1050 мДж больше «наибольшего» 264 мДж: первое — энергия разрушения (примечание 6), второе — расчётное ограничение по температуре кристалла (примечание 7).
  • Нумерация рисунков. Два рисунка на с. 6 подписаны одинаково — «Fig 10b» (схема испытаний и диаграммы переключения).

Частые вопросы

Можно ли управлять IRF3205 напрямую от Arduino?

Нет, для серьёзного тока — нет. Порог открывания IRF3205 — от 2 до 4 В при токе всего 250 мкА, а сопротивление канала 8 мОм гарантировано только при 10 В на затворе. При 5 В от вывода Arduino экземпляр с порогом около 4 В едва приоткроется и будет греться. Нужен драйвер затвора с питанием 10–15 В или транзистор с логическим уровнем — например, IRLZ44, у которого сопротивление нормировано при 4 и 5 В.

Действительно ли IRF3205 выдерживает 110 А?

Нет. 110 А — расчётный ток кристалла при температуре корпуса 25 °C и 10 В на затворе. В примечании 5 Infineon прямо пишет, что ограничение корпуса TO-220 — 75 А. А реальный длительный ток задаёт нагрев: наш расчёт показывает, что без радиатора корпус рассеивает около 2,4 Вт — это не больше 17 А даже при сопротивлении 8 мОм, а с нагревом кристалла сопротивление растёт и допустимый ток ещё меньше.

Какая распиновка у IRF3205?

В корпусе TO-220 при виде спереди (на маркировку, выводы вниз): 1 — затвор (G), 2 — сток (D), 3 — исток (S). Металлический фланец соединён со стоком, поэтому при установке на общий радиатор с другими транзисторами его изолируют прокладкой.

Источники

  1. Infineon Technologies. IRF3205PbF HEXFET Power MOSFET (datasheet Rev. 2.1, 2026-07-21) — с. 1 — сводка (55 В, 8 мОм, 110 А), выводы TO-220 (1 — затвор, 2 и фланец — сток, 3 — исток), описание (TO-220 — до примерно 50 Вт), исполнение IRF3205PbF (трубка 50 шт.), предельные режимы (110 и 80 А, 390 А в импульсе, 200 Вт, 1,3 Вт/°C, ±20 В, 62 А и 20 мДж лавины, 5 В/нс, −55…+175 °C, 1,1 Н·м), тепловые сопротивления 0,75, 0,50 и 62 °C/Вт; с. 2 — примечания (ограничение корпуса 75 А, условия лавины), статические характеристики (55 В, 0,057 В/°C, 8 мОм при 10 В и 62 А, порог 2–4 В, gfs, утечки), динамические (Qg 146 нК, Qgs 35, Qgd 54, задержки, индуктивности, ёмкости, лавина 1050 и 264 мДж), диод (110 и 390 А, 1,3 В, 69/104 нс, 143/215 нК); с. 3–6 — графики (рис. 1–13)
  2. Vishay Siliconix. IRFZ44 Power MOSFET (Document Number 91291, S21-1045-Rev. C, 25-Oct-2021) — для сравнения: 60 В, ±20 В, 50 А при 10 В, 150 Вт, RDS(on) до 0,028 Ом при 10 В
  3. Vishay Siliconix. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, S21-1045-Rev. D, 25-Oct-2021) — для сравнения: 60 В, ±10 В, 50 А при 5 В, 150 Вт, RDS(on) до 0,028 Ом при 5 В и 0,039 Ом при 4 В, порог 1–2 В

Нашли ошибку?

Смотрите также