Полевой транзистор IRFZ44N относится к категории мощных полупроводниковых приборов с изолированным затвором (MOSFET). Полупроводниковый триод имеет индуцированный канал N-типа и производится по технологии HEXFET.
Особенности транзистора IRFZ44N
Не вдаваясь в особенности технологии, следует отметить, что транзистор IRFZ44N, как и все HEXFET-транзисторы обладает крайне малым сопротивлением силовой цепи (сток-исток). Это ведет к тому, что даже при больших токах потери на нагрев резко снижаются. Как следствие – увеличивается КПД (особенно, при работе в ключевом режиме), уменьшается мощность, рассеиваемая в открытом состоянии, что ведет к уменьшению размеров теплоотводящих радиаторов.
Из других особенностей производители выделяют:
- Динамически изменяющаяся скорость нарастания напряжения сток-исток (dV/dt).
- Возможность работы при температуре до +175 град.С.
- Быстрое переключение.
- Полная защита от лавинного тока.
Кроме того, в даташите декларируются и такие качества, как высокая надежность и эффективность, но цифры, подтверждающие эти особенности, не приводятся.
Следует обратить внимание на наличие диода между истоком и стоком транзистора. Существование этого диода характерно для всех MOSFET и является издержкой внутренней структуры прибора. Наличие паразитного p-n перехода надо учитывать при проверке состояния MOSFET и при разработке схемы.
Параметры MOSFET
Производители полупроводникового прибора заявляют следующие характеристики IRFZ44N, измеренные при температуре +25 град.С (если не отмечены иные условия):
| Характеристика | Значение | Размерность | ||
|---|---|---|---|---|
| Максимальные значения | ||||
| Верхний предел напряжения сток-исток (Vds) | не менее 60 | вольт | ||
| Верхний предел напряжения затвор-сток (Vgs) | ±20 | вольт | ||
| Предельный продолжительный ток стока (Id) при Uзи=10 В | 49 | ампер | ||
| Предельный продолжительный ток стока (Id) при Uзи=10 В и Т=+100 град.С | 35 | ампер | ||
| Предельный импульсный ток стока (Idm) | 160 | ампер | ||
| Температура пайки | 300 (на расстоянии 1,6 мм от корпуса) | град.С | ||
| Предельная температура эксплуатации | +175 | град.С | ||
| Статические характеристики | ||||
| U пробоя сток-исток (Vbr(dss) при Uзи=0, Icтока=250 мкА | не менее 55 | вольт | ||
| Ток утечки по направлению затвор-исток при Uзс=±20 В | ±100 | наноампер | ||
| Напряжение отсечки (Vgs(th)) при Uси=Uзи, Iстока=250 мка | 1..3 | вольт | ||
| Сопротивление канала сток-исток (Rds(on)) при Uзи=10 В, Iстока=25 А (импульсн.) | 11..17,5 | миллиом | ||
| Ток утечки закрытого канала при нулевом напряжении на затворе | 1 | микроампер | ||
| Ток утечки закрытого канала при нулевом | 50 при T=+125 град.С | |||
| напряжении на затворе | 250 при T=+175 град.С | |||
| Крутизна характеристики (gfs) при Ucи=25 В, Iстока=25 А (импульсн.) | 19 (типовое значение – 60) | см | ||
| Динамические параметры | ||||
| Входная емкость | Uзи = 0,
Uси = 25 В, f = 1.0 МГц |
1470 | пикофарад | |
| Выходная емкость | 360 | |||
| Проходная емкость | 88 | |||
| Время задержки включения (td(on)) | 12 | наносекунд | ||
| Время нарастания тока при включении (tr) | 60 | |||
| Время задержки отключения (td(off)) | 44 | |||
| Время спада тока при отключении (tf) | 45 | |||
| Собственная индуктивность истока (Ld) | 4,5 | наногенри | ||
| Собственная индуктивность истока (Ls) | 7,5 | |||
| Параметры паразитного диода | ||||
| Падение напряжения в открытом состоянии (при максимальном токе) | 1,3 | вольт | ||
| Предельно допустимый прямой ток (Is) | 49 (импульсный – 160) | ампер | ||
| Время переключения | не более 95 (типовое 65) | наносекунд | ||
| Время включения в прямом направлении | незначительно по сравнению со временем, определяемым паразитной индуктивностью сток и истока | |||
Предельные значения токов подразумевают эксплуатацию только с теплоотводящим радиатором. Если радиатора нет, ток не должен превышать 30% от указанного в datasheet. И даже если транзистор эксплуатируется на теплоотводе, производитель не рекомендует, чтобы значения рабочих токов или напряжений превышали 0,8 от предельных. В противном случае срок службы транзистора значительно снизится.
Корпус и цоколевка
Полевой транзистор выпускается в стандартном для такого класса полупроводниковых приборов герметичном пластиковом корпусе TO-220AB. Этот корпус сочетает дешевизну и эффективное отведение тепла от полупроводниковой структуры. Выводы предварительно облуженные, жесткие, но допускают определенный изгиб по месту перед монтажом. На корпус наносится название прибора и дополнительная информация.
Теплоотводящий лепесток корпуса соединен с истоком. Если по схеме исток не соединяется с общим проводом, при установке MOSFET на радиатор надо применять изоляционные прокладки из слюды или керамики, а также изолирующие втулки для винта.
Аналоги транзистора
Заменить транзистор IRFZ44N можно на MOSFET зарубежного производства:
- IRF2807;
- IRFB3207;
- IRFB4710;
- 2SK2376;
- IRF1010A;
- IRF1018E;
- IRF1405;
- IRF1407;
- IRF1607;
- IRF2805;
- IRF2807;
- IRF2907Z;
- IRF3007;
- IRF3205;
- IRF3205Z;
- IRF3305;
- IRF3805;
- IRF3808;
- IRF8010;
- IRFB3006;
- IRFB3077;
- IRFB3206;
- IRFB3256;
- IRFB3306;
- IRFB3607;
- IRFB4110;
- IRFB4115;
- IRFB4310;
- IRFB4321;
- IRFB4410;
- IRFB4510;
- IRFB4610;
- IRFB4710;
- IRFZ40;
- IRFZ44;
- IRFZ46N;
- IRFZ48.
Они выпускаются в корпусе TO-220 или в его модификациях, их распиновка совпадает. Параметры этих триодов близки или несколько превосходят IRFZ44N. Например, IRF2807 имеет допустимый ток стока 82 ампера, а максимальное напряжение сток-исток – 75 вольт.
Из российских транзисторов во многих случаях подойдут КП723 и КП812А1. Однако параметры этих транзисторов несколько отличаются, например, рабочая температура КП723 не должна превышать 150 град.С. Да и найти отечественные элементы обычно сложнее, чем зарубежные.
Применение и практические схемы
Параметры полевого транзистора оптимально реализуются там, где требуются:
- большие токи;
- небольшие потери в открытом состоянии;
- большая скорость переключения;
- не нужны высокие напряжения.
Такие условия существуют в низковольтных импульсных DC-DC преобразователях, например, инверторах, которые позволяют получить от автомобильной сети переменное напряжение 220 вольт. Пример такой схемы включения транзистора приведен на рисунке. В ней на IRFZ44N собран полумостовой инвертор, формирующий мощные импульсы размахом в 12 вольт через первичную обмотку трансформатора. Затем импульсы трансформируются в 220VAC.
Широко используется этот мощный полевой транзистор и в схемах регулирования яркости светодиодных светильников (методом ШИМ). На приведенном примере таймер NE555 формирует импульсы с различной длительностью, а IRFZ44N в соответствующие моменты включает и выключает LED-нагрузку.
Применяется транзистор (или его аналоги) и в линейном режиме. На нем строят мощные выходные каскады аудиоусилителей.
И еще один пример работы IRFZ44N в линейном режиме – линейный стабилизатор напряжения. На этом полупроводниковом триоде можно строить регуляторы напряжения напряжением, не превышающим 48 вольт (для обеспечения долговечности транзистора), зато можно получить большие выходные токи при относительно высоком для этого класса устройств КПД.
Следовательно, IRFZ44N представляет собой прибор, который применяют в переключательных и усилительных целях, и имеющий достаточно универсальные характеристики. Его применение не исчерпывается сектором, описанным производителем, а зависит от квалификации разработчика схем.
