Перейти к содержанию

Si2302, AO3400A и BSS138 — маленькие N-канальные MOSFET в SOT-23

Si2302, AO3400A и BSS138 — три самых ходовых N-канальных полевых транзистора в корпусе SOT-23. Все они открываются от логики, но очень по-разному: два первых коммутируют амперы, а BSS138 — сотни миллиампер. Разбираем по даташитам Vishay, Alpha & Omega и onsemi, какой ставить и где у каждого подвох.

Обновлено Редакция GAW

Si2302 (Vishay), AO3400A (Alpha & Omega) и BSS138 (onsemi) — N-канальные полевые транзисторы с логическим уровнем затвора в корпусе SOT-23. Ими коммутируют светодиодные ленты, моторчики, реле, нагрузку по питанию на платах с микроконтроллером 3,3 и 5 В. Как устроен ключ и как считать затвор — в статье «Ключ на MOSFET».

Распиновка

По даташитам всех трёх производителей:

Вывод SOT-23Назначение
1затвор (G)
2исток (S)
3сток (D) — одиночный вывод на противоположной стороне

Коды маркировки по даташитам: Si2302CDS — N2, BSS138 — SS. Такой же порядок выводов в SOT-23 и у 2N7002 по даташиту Diodes, а вот у транзисторов в TO-92 — 2N7000 и BS170 — цоколёвки разные, их сверяют по даташиту.

Параметры

ПараметрSi2302CDS (Vishay)AO3400A (AOS)BSS138 (onsemi)
Напряжение сток–исток20 В30 В50 В
Напряжение затвор–исток±8 В±12 В±20 В
Ток стока при 25 °C2,6 А длительно (2,9 А за 5 с)5,7 А0,22 А
Импульсный ток10 А30 А0,88 А
RDS(on) при 4,5 В, не больше0,057 Ом32 мОм6 Ом
RDS(on) при 2,5 В, не больше0,075 Ом48 мОмне нормировано
Порог VGS(th)0,40–0,85 В0,65–1,45 В0,8–1,5 В
Полный заряд затвора3,5 нК при 4,5 В6 нК при 4,5 В1,7 нК при 10 В
Мощность при 25 °C0,71 Вт длительно1,4 Вт0,36 Вт
Тепловое сопротивление кристалл–воздух140–175 °C/Вт100–125 °C/Вт длительно350 °C/Вт

Тепловые сопротивления и мощности производители указывают для разной меди на плате: Vishay — для платы 1″ × 1″ FR4, AOS — для площадки 1 квадратный дюйм с медью 2 унции, onsemi — для минимальной площадки. Поэтому сравнивают их по порядку величины, а свою плату оценивают с запасом.

Как выбрать

  • Ток до 2–3 А от логики 3,3 В — AO3400A или Si2302: сопротивление обоих гарантировано при 2,5 В на затворе. AO3400A вдвое лучше по сопротивлению и выдерживает 30 В.
  • Затвор от 12 В или выше — не Si2302: у него предел ±8 В. AO3400A допускает ±12 В, BSS138 — ±20 В.
  • Сигнальные цепи, сдвиг уровней, управление затвором другого транзистора — BSS138: ёмкость затвора всего 27 пФ и заряд 1,7 нК, зато сопротивление канала — омы. На нём строят двунаправленный преобразователь уровней для I²C.

У BSS138 onsemi указывает защиту от статики по модели тела человека лишь класса 0A и оговаривает, что она относится только к цепи затвор–исток, — паять и хранить его стоит с мерами против статики.

Нагрев

Потери в открытом ключе — I² · RDS(on). Пример для тока 2 А при управлении от 3,3 В (берём значения при 2,5 В как худший случай):

ТранзисторRDS(on)ПотериПерегрев кристалла
AO3400A48 мОм0,19 Втоколо 24 °C при 125 °C/Вт
Si2302CDS0,075 Ом0,30 Втоколо 52 °C при 175 °C/Вт

Оба варианта рабочие, но у Si2302 запас меньше, а при 5 А он уже не подходит. Сопротивление канала растёт с нагревом, поэтому большие токи рассчитывают с запасом и дают транзистору медную площадку. Классические транзисторы в TO-92 — в карточке 2N7000, 2N7002, BS170, другие — в разделе «Транзисторы».

Частые вопросы

Какая распиновка у AO3400, Si2302 и BSS138?

Одинаковая для всех трёх по даташитам производителей: в корпусе SOT-23 вывод 1 — затвор, вывод 2 — исток, вывод 3 — сток (одиночный вывод на противоположной стороне корпуса). Поэтому на плате они взаимозаменяемы по разводке, но не всегда по параметрам — прежде всего по допустимому напряжению на затворе.

Какой MOSFET в SOT-23 открывается от 3,3 В?

Si2302 и AO3400A: у обоих сопротивление канала гарантировано при напряжении на затворе 2,5 В — не больше 0,075 Ом у Si2302 и 48 мОм у AO3400A. У BSS138 сопротивление нормировано только при 4,5 и 10 В, порог — до 1,5 В; от 3,3 В он откроется, но рассчитывать стоит на десятки миллиампер, а не на его предельные 0,22 А.

Можно ли подать на затвор Si2302 напряжение 12 В?

Нет: по даташиту Vishay напряжение затвор–исток Si2302CDS — не больше ±8 В. У AO3400A предел — ±12 В, у BSS138 — ±20 В. Если затвор управляется от 12 В, например через транзистор-драйвер, Si2302 не годится, а AO3400A — на пределе; надёжнее ограничить напряжение затвора делителем или стабилитроном.

Какой ток выдержит AO3400 без радиатора?

AOS даёт 5,7 А при 25 °C, но это значение на плате с площадкой меди 1 квадратный дюйм. Реальный предел задаёт нагрев: при 2 А и 48 мОм потери — около 0,19 Вт, и при тепловом сопротивлении 125 °C/Вт кристалл нагреется примерно на 24 °C. При 5 А и 32 мОм (затвор 4,5 В) — уже 0,8 Вт и около 100 °C перегрева: нужна большая медная площадка.

Источники

  1. Vishay Siliconix. Si2302CDS N-Channel 20 V (D-S) MOSFET (doc. 68645, S12-2336-Rev. D, 01-Oct-12) — код маркировки N2; SOT-23: 1 — затвор, 2 — исток, 3 — сток; 20 В, VGS ±8 В; ID 2,9 А (5 с) и 2,6 А длительно при 25 °C, импульсный 10 А; PD 0,86 и 0,71 Вт; RthJA 140 °C/Вт типично и 175 наибольшее длительно на плате 1″ × 1″; VGS(th) 0,40–0,85 В; RDS(on) 0,045/0,057 Ом при 4,5 В и 0,056/0,075 Ом при 2,5 В; Qg 3,5 нК типично
  2. Alpha & Omega Semiconductor. AO3400A 30V N-Channel MOSFET (datasheet Rev 3.1, July 2023) — 30 В, VGS ±12 В; ID 5,7 А при 25 °C и 4,7 А при 70 °C, импульсный 30 А; PD 1,4 Вт; RθJA 70/90 °C/Вт за 10 с и 100/125 длительно на плате 1 дюйм² с медью 2 унции; VGS(th) 0,65–1,45 В; RDS(on) не больше 26,5 мОм при 10 В, 32 мОм при 4,5 В, 48 мОм при 2,5 В; Ciss 630 пФ, Qg 6 нК при 4,5 В
  3. onsemi. BSS138: N-Channel Logic Level Enhancement Mode Field Effect Transistor (BSS138/D, Rev. 7, April 2024) — код маркировки SS; SOT-23: 1 — затвор, 2 — исток, 3 — сток; 50 В, VGS ±20 В, 0,22 А, импульсный 0,88 А, 0,36 Вт, RθJA 350 °C/Вт; VGS(th) 0,8–1,5 В при 1 мА; RDS(on) до 3,5 Ом при 10 В и до 6 Ом при 4,5 В; Ciss 27 пФ; защита от статики HBM класс 0A

Нашли ошибку?