Spis treści:
Tranzystory polowe są często stosowane jako szybkie elektroniczne przełączniki – poznajcie jeden z nich pod nazwą IRF540!
IRF540 - charakterystyka ogólna
IRF540 to tranzystor MOSFET z kanałem typu N umieszczony w obudowie TO-220AB, przeznaczonej do montażu przewlekanego. Specjalnie zaprojektowana wewnętrzna struktura półprzewodnikowa tego tranzystora umożliwiła osiągnięcie wyjątkowo niskiej rezystancji włączenia między drenem a źródłem, w połączeniu z wysoką szybkością przełączania oraz wzmocnioną konstrukcją pod kątem wytrzymałości elektrotermicznej, znaną z tranzystorów unipolarnych typu HEXFET. Otrzymujemy wysoko wydajny i niezawodny element półprzewodnikowy o szerokim zakresie zastosowań w elektronice profesjonalnej oraz konsumenckiej. Obudowa TO-220, w której został umieszczony tranzystor IRF540, jest bardzo popularnym wyborem do wielu aplikacji, a jej konstrukcja pozwala na maksymalne rozpraszanie mocy na poziomie 50 W. Niska rezystancja termiczna oraz niskie koszty produkcji obudowy TO-220 stawiają ją jako jeden z najlepszych wyborów w produkcji tych półprzewodników.
Najważniejsze parametry tranzystora IRF540
- Typ obudowy: TO-220AB
- Typ przewodnictwa: tranzystor unipolarny, kanał typu N
- Maksymalne napięcie dren-źródło: 100V
- Maksymalne napięcie dren-bramka: 100V
- Maksymalne napięcie bramka-źródło: +/- 20V
- Maksymalny ciągły prąd drenu: 33A
- Maksymalna moc rozpraszana: 120W
- Typowa rezystancja dren-źródło w stanie włączenia: 32mΩ
- Maksymalna rezystancja dren-źródło przy pełnym obciążeniu tranzystora: 65mΩ
- Dopuszczalny zakres temperatur roboczych: od -55*C do +175*C
Tranzystor IRF540 - zastosowania
Typowe zastosowania tranzystora IRF540 to tranzystor mocy MOSFET z kanałem typu N, który świetnie sprawdza się w układach przetwornic impulsowych DC, zasilaczach impulsowych, w obwodach z transformatorami impulsowymi, wzmacniaczach mocy, sterownikach silników PWM, a także w przetwornicach pracujących w topologii buck i boost.
Tranzystor IRF540 w praktyce
Tranzystor MOSFET jest przyrządem półprzewodnikowym sterowanym napięciowo, który może być włączany lub wyłączany poprzez dostarczenie odpowiednio wysokiego napięcia progowego względem bramki (Vgs) względem źródła. Tranzystor IRF540 jest tranzystorem MOSFET z kanałem typu N, co oznacza, że pomiędzy wyprowadzeniami drenu i źródła prąd nie będzie płynął, kiedy nie będzie przyłożonego napięcia do bramki tranzystora. Natomiast w wyniku przyłożenia napięcia przekraczającego wartość progową na bramkę tranzystora, obwód dren-źródło zostanie zamknięty i popłynie przez niego prąd elektryczny.
Ponieważ jest to tranzystor z kanałem typu N, obwód obciążenia nim sterowany powinien być zawsze podłączony nad wyprowadzeniem. Kiedy włączamy tranzystor MOSFET poprzez dostarczenie odpowiedniego napięcia na jego bramkę, będzie on cały czas włączony i będzie przewodził, dopóki na bramce z powrotem nie pojawi się napięcie zerowe. Aby uniknąć tego problemu, powinniśmy zawsze pomiędzy bramkę a źródło podłączać rezystor ściągający do masy. W takich zastosowaniach jak sterowanie prędkością silników elektrycznych lub sterowanie ściemnianiem światła, do sterowania tranzystorem MOSFET powinniśmy używać sygnału PWM. Należy tutaj mieć na uwadze fakt, że wówczas pojemność bramki tranzystora MOSFET może wytworzyć warunki do przepływu prądu wstecznego. Z tego względu należy użyć dodatkowego rezystora R2, który skutecznie niweluje wpływ efektu pojemnościowego bramki tranzystora.
Podłączenie tranzystora IRF540
W pierwszej kolejności należy podłączyć pin źródła do masy lub ujemnej szyny napięcia zasilania. Dren należy podłączyć do dodatniej szyny napięcia zasilania, poprzez obciążenie którego włączaniem i wyłączaniem chcemy sterować. Bramkę, czyli elektrodę sterującą, podłączamy do źródła wyzwalania. Preferowane źródło wyzwalania bramki powinno dawać napięcie 5 V, zgodne ze standardem technologii TTL. Jeśli źródło wyzwalania nie jest układem logicznym lub mikrokontrolerem, należy upewnić się, że bramka tranzystora jest podłączona do masy poprzez rezystor. Jeśli nasz tranzystor ma być używany do przełączania obciążeń indukcyjnych, takich jak transformatory lub silniki, powinniśmy równolegle do obciążenia podłączyć diodę zabezpieczającą przed przepięciami. Jej katodę podłączamy do dodatniej szyny napięcia zasilania, a jej anodę do drenu tranzystora. Dzięki temu zabezpieczymy tranzystor przed uszkodzeniem w wyniku przepięć powstających w wyniku wyłączania obwodów z indukcyjnościami.
Indeks N w oznaczeniu
Dobierając tranzystor MOSFET do naszej aplikacji, warto poza podstawową jego nazwą zwrócić uwagę także na dodatkowe indeksy w nazewnictwie, dotyczy to także omawianego w poniższym artykule tranzystora IRF540. Istnieje bowiem tranzystor IRF540N, który jest wykonany w technologii wykorzystującej zredukowany obszar powierzchni wafla krzemowego, umożliwiając w ten sposób niższe koszty produkcji. Natomiast tranzystor IRF540N, zwróćcie uwagę na indeks “N” w nazwie, jest wykonany w technologii planarnej, w której wykorzystuje się większą powierzchnię wafla krzemowego, uzyskując dzięki temu większą przepustowość prądową. To, co odróżnia IRF540N od swojego odpowiednika bez literki “N” w oznaczeniu, to także niższa maksymalna rezystancja złącza dren-źródło w stanie włączenia, która wynosi 44 mΩ, podczas gdy dla IRF540 wynosi ona tylko 77 mΩ. Istotna jest również różnica w maksymalnym prądzie przewodzenia, dla IRF540 wynosi on 23 A, a dla IRF540N 33 A, jednak te wartości mogą się różnić w zależności od specyfikacji konkretnego producenta elementu.
IRF540 - zamienniki
W sprzedaży dostępne są zamienniki tranzystora IRF540, które są zbliżone względem siebie najważniejszymi parametrami, choć mogą mieć inny układ wyprowadzeń i typ obudowy, na co należy zwrócić uwagę przy projektowaniu urządzeń elektronicznych jak i w procesie montażu. Do zamienników tranzystora IRF540 należą m.in:
- 2N3055,
- RFP30N06,
- IRFZ44,
- IRF3205,
- IRF1310N,
- IRF3415,
- IRF3710,
- IRF3710Z,
- IRF3710ZG,
- IRF8010,
- IRFB260N,
- IRFB4110,
- IRFB4115,
- IRFB4115G,
- IRFB4127,
- IRFB4227,
- IRFB4233,
- IRFB4310,
- IRFB4310G,
- IRFB4310Z,
- IRFB4310ZG,
- IRFB4321,
- IRFB4321G,
- IRFB4332,
- IRFB4410,
- IRFB4410Z,
- IRFB4410ZG,
- IRFB4110G,
- IRFB4510,
- IRFB4510G,
- IRFB4610,
- IRFB4615,
- IRFB4710,
- IRFB52N15D,
- IRFB5615,
- IRFB59N10D,
- IRFB61N15D.
