Этот силовой МОП-транзистор представляет собой второе поколение уникального технологического процесса STMicroelectronics, основанного на полосковом методе «single feature size». Полученный транзистор с изолированным затвором и индуцированным каналом N-типа отличается чрезвычайно высокой плотностью упаковки для обеспечения низкого сопротивления включения, надежными лавинными характеристиками.
Особенности транзистора 2N7000
В настоящее время транзистор 2N7000 выпускается и другими производителями, в списке которых есть как ведущие мировые, так и малоизвестные фирмы. В качестве особенностей, которые приводятся в datasheet, можно отметить:
- низкую входную емкость;
- высокую скорость переключения;
- отличную термостабильность;
- высокую крутизну (коэффициент усиления).
Прочие особенности характерны для всего класса MOSFET с индуцированным каналом:
- Отсутствие явления термоиндуцированного вторичного пробоя.
- Удобство распараллеливания.
Также этому классу транзисторов присуща низкая потребляемая мощность по цепи управления благодаря высокому входному импедансу.
Сюда же можно отнести наличие паразитного диода между стоком и истоком, декларируемое в datasheet, но это явление вредное, хотя и неизбежное.
Параметры полупроводникового триода
Характеристики транзистора 2N7000 сгруппированы по категориям, как в даташите.
| Характеристика | Значение | Размерность |
|---|---|---|
Предельные характеристики | ||
| U сток-исток при Uзи=0 | 60 | вольт |
| U сток-затвор при Rзи=20 кОм | 60 | вольт |
| U затвор-исток (продолжительное) | ±18 | вольт |
| Предельный ток стока (продолжительный) | 350 | миллиампер |
| Наибольший ток стока (импульсный) | 1,4 | ампер |
OFF характеристики | ||
| U пробоя сток-исток (при Uзс=0 и токе стока 250 мкА) | 60 | вольт |
| Ток стока при Uз=0 и предельном Uси | 1 | микроампер |
| Ток стока при Uз=0 и предельном Uси (при температуре 125 град.С) | 10 | миллиампер |
| Ток утечки затвор-подложка, прямой | ±100 | наноампер |
OFF характеристики | ||
| U отсечки | 1..3 | вольт |
| Сопротивление канала (сток-исток) в полностью открытом состоянии (Uзи=10 В, токе стока 500 мА) | Не более 5, типовое значение 1,8 | ом |
| Сопротивление сток-исток в открытом состоянии (Uзи=4,5 В, токе стока 500 мА) | Не более 5,3, типовое значение 2 | ом |
| Крутизна | Не менее 100 | сименс |
Динамические характеристики | ||
| Входная емкость | 43 (типовое значение), не более 65 | пикофарад |
| Выходная ёмкость | 20 (типовое значение), не более 25 | пикофарад |
| Проходная ёмкость | Не более 6 | пикофарад |
| Время включения | Не более 10 | нс |
| Время выключения | Не более 10 | нс |
Параметры паразитного диода (исток-сток) | ||
| Предельный продолжительный прямой ток | 350 | миллиампер |
| Предельный импульсный прямой ток | 1,4 | ампер |
| Падение напряжения в прямом направлении | Не более 1,2 | вольт |
Варианты корпуса, цоколевка и маркировка
Транзистор 2N7000 выпускается в выводном корпусе для маломощных полупроводниковых приборов TO92. Возможны два варианта исполнения:
- с прямыми выводами;
- с изогнутыми выводами.
Выводы перед монтажом укорачиваются и формируются по месту.
Обе модификации полностью аналогичны по электрическим характеристикам и цоколевке, но при замене или разработке печатной платы разницу в расстояниях между контактами придётся учесть.
В качестве маркировки на корпус транзистора наносят тип прибора. На свободном месте производитель размещает дополнительную служебную информацию в виде кода– локацию и дату производства и т.п.
Аналоги транзистора
Из других серий близкими аналогами являются транзисторы BS170 и BS270. Они имеют схожие характеристики и аналогичный корпус, однако у них обратное чередование выводов.
Из отечественных транзисторов наиболее близким по параметрам к 2N7000 является КП214А9, но он выпускается только в корпусе для поверхностного монтажа.
Применение и практические схемы
Изготовитель полупроводникового прибора определяет область применения транзистора как:
- управление двигателями;
- маломощные DC-DC преобразователи;
- схемы переключения;
- линейные регуляторы напряжения;
- драйверы реле, соленоидов, лампочек, мощных биполярных транзисторов и т.п.
Также транзисторы применяются в качестве линейных усилителей сигналов. Практическую реализацию такой схемы найти не удалось – видимо, по той причине, что для этого существуют более подходящие полупроводниковые приборы. Однако есть примеры другого использования транзистора 2N7000 на линейном участке характеристики – в качестве управляемого сопротивления в схеме автоматической регулировки усиления в тракте звуковой частоты радиоприемника. Напряжение ЗЧ с выхода усилителя DA2 выпрямляется диодами VD1VD2 и заряжает конденсатор С1, при этом напряжение на нем (и на затворе 2N7000) пропорционально громкости сигнала. В зависимости от уровня громкости изменяется сопротивление канала сток-исток. Так регулируется усиление тракта.
В большинстве же случаев полупроводниковый прибор используется в ключевом режиме. В такой схеме включения наиболее полно используются его характеристики.
Примером такого использования является схема дешифратора-переключателя, показанная на рисунке. С помощью двух входов посредством перебора двоичного кода можно управлять включением и выключением четырех нагрузок. Дешифрация кода происходит, в основном, с помощью диодов, а транзисторы выполняют роль мощных ключей и одновременно преобразователей уровня – на вход можно подавать сигналы уровня КМОП или ТТЛ, а нагрузку можно питать от напряжения до 60 вольт.
Еще один пример применения 2N7000 – ключ, управляющий обмоткой электромагнитного реле. В этом случае паразитный диод выполняет защитную функцию, демпфируя выброс обратной полярности, возникающий при коммутации индуктивной нагрузки. Применение для этой цели диода VD7 выглядит излишним.
Приведенные схемы показывают лишь несколько примеров использования полупроводникового прибора. На практике, конечно, вариантов применения 2N7000 намного больше, и они не ограничиваются указанными разработчиком в даташите.
