Полупроводниковый прибор IRF640 (SiHF640) принадлежит к категории мощных полевых транзисторов с изолированным затвором и индуцированным каналом N-типа. Разработчики и производители относят триод к элементам третьего поколения MOSFET.
Особенности транзистора IRF640
В вводной части datasheet производители позиционируют IRF640, как транзистор, обладающий сочетанием быстрого переключения, надежной конструкции устройства, низкого сопротивления силовой цепи и экономичности. В разделе Features указаны более конкретные особенности MOSFET:
- Динамически изменяющаяся скорость нарастания напряжения сток-исток (dV/dt).
- Высокая устойчивость к лавинному пробою.
- Простота распараллеливания.
- Упрощенные требования к сигналу управления.
Также к особенностям триода производители относят соответствие экологическим стандартам. После изучения характеристик сюда же можно отнести способность работать с высокими токами канала сток-исток.
Между стоком и истоком IRF640, как и у любого MOSFET с индуцированным каналом, расположен диод (точнее, паразитный биполярный транзистор с замкнутым эмиттерным переходом). Наличие диода связано с внутренней структурой транзистора, и он является, скорее, вредным побочным явлением. Его наличие надо учитывать при диагностике MOSFET и при разработке электронных узлов.
Параметры MOSFET
Характеристики транзистора IRF640 измерены при Т=25 град.С, если не указано иное.
| Характеристика | Значение | Размерность | ||
|---|---|---|---|---|
| Максимальные значения | ||||
| Верхний предел напряжения сток-исток (Vds) | 200 | вольт | ||
| Верхний предел напряжения затвор-сток (Vgs) | ±20 | вольт | ||
| Предельный продолжительный ток стока (Id) при Uзи=10 В | 18 | ампер | ||
| Предельный продолжительный ток стока (Id) при Uзи=10 В и Т=+100 град.С | 11 | ампер | ||
| Предельный импульсный ток стока (Idm) | 72 | ампер | ||
| Температура пайки | 300 (10 секунд) | град.С | ||
| Предельная температура эксплуатации | +150 | град.С | ||
| Статические характеристики | ||||
| U пробоя сток-исток при Uзи=0, Icтока=250 мкА | не менее 200 | вольт | ||
| Ток утечки по направлению затвор-исток (Igss) при Uзс=±20 В | ±100 | наноампер | ||
| Напряжение отсечки (Vgs(th)) при Uси=Uзи, Iстока=250 мка | 2..4 | вольт | ||
| Сопротивление канала сток-исток (Rds(on)) при Uзи=10 В, Iстока=11 А (импульсн.) | 0,18 | ом | ||
| Ток утечки закрытого канала при нулевом напряжении на затворе | 25 | микроампер | ||
| Ток утечки закрытого канала при нулевом напряжении на затворе при T=+125 град.С | 250 | |||
| Крутизна характеристики (gfs) при Ucи=50 В, Iстока=11 А (импульсн.) | не менее 6,7 | см | ||
| Динамические параметры | ||||
| Входная емкость | Uзи = 0,
Uси = 25 В, f = 1.0 МГц |
1300 | пикофарад | |
| Выходная емкость | 430 | |||
| Проходная емкость | 130 | |||
| Паразитное сопротивление затвора (Rg) | 0,5..3,6 | ом | ||
| Время задержки включения (td(on)) | 14 | наносекунд | ||
| Время нарастания тока при включении (tr) | 51 | |||
| Время задержки отключения (td(off)) | 45 | |||
| Время спада тока при отключении (tf) | 36 | |||
| Собственная индуктивность истока (Ld) | 4,5 | наногенри | ||
| Собственная индуктивность истока (Ls) | 7,5 | |||
| Параметры паразитного диода | ||||
| Падение напряжения в открытом состоянии (при максимальном токе) | 2 | вольт | ||
| Предельно допустимый прямой ток (Is) | 18 | ампер | ||
| Время переключения | не более 610 | наносекунд | ||
| Время включения в прямом направлении | незначительно по сравнению со временем,
определяемым индуктивностью стока и истока |
|||
Предельные значения токов указаны при условии установки MOSFET на теплоотводящий радиатор.
Варианты корпуса, цоколевка и модификации
Чаще всего транзистор IRF640 выпускается в корпусе TO-220AB с тремя жесткими выводами (но допускающими определенный изгиб). Этот корпус недорог, его конструкция способствует эффективному отводу тепла от внутренней структуры транзистора. TO-220AB крепится к радиатору винтом.
Аналоги транзистора
Для замены IRF640 подойдут импортные MOSFET:
- YTA640;
- IRF64;
- IRF642;
- IRFB4620;
- IRFB5620;
- 2SK740;
- STP19NB20;
- YTA640;
- BUK455-200A;
- BUK456-200A(B);
- BUZ30A;
- MTP20N20E;
- RFP15N15;
- 2SK891;
- 18N25;
- 18N40;
- 22N20.
Они имеют близкие электрические параметры, выпускаются в том же корпусе с аналогичной цоколевкой.
Из отечественных MOSFET в качестве аналогов подойдут КП750А и КП640, но они менее доступны, чем импортные приборы.
По мере развития технологий, характеристики транзистора совершенствуются. Более современные модификации имеют улучшенные параметры, им присваивается дополнительный буквенный индекс. Например, транзистор IRF640N может работать при температурах до +175 град.С (против +150 у IRF640) и рассеивать мощность до 150 ватт (против 125) за счет снижения сопротивления канала до 0,15 Ом (0,18 у оригинала). А вариант IRF640A рассеивает повышенную мощность в 139 ватт и имеет пониженную выходную емкость 1160 пФ. Элементами с дополнительной буквой также можно заменять IRF640, но при этом надо быть внимательным – например, IRF640FI при прочих равных параметрах рассчитан на ток всего 10 ампер (мощность 40 ватт).
Применение и практические схемы
Транзистор IRF640 можно использовать в цепях, где важна скорость переключения:
- в импульсных преобразователях;
- зарядных устройствах для аккумуляторов.
Хорошо работает прибор и в схемах общего назначения, где надо организовать переключение мощной нагрузки. К таким относятся узлы управления освещением, направлением вращения электродвигателей, ключи, управляемые от слаботочных выводов микроконтроллеров и т.п.
MOSFET используется и в линейном режиме, например, на нем можно строить мощные выходные каскады аудиоусилителей. На рисунке приведена схема такого усилителя. В каждом плече используется по 5 параллельно соединенных полевых транзисторов (в нижнем плече – 5xIRF640).
Однако транзистор способен работать на гораздо более высоких частотах. Об этом свидетельствуют результаты радиолюбительских экспериментов. В частности, создан усилитель, который по заявлению разработчика работоспособен на частотах до 30 МГц, хотя выше 4 МГц отдача мощности значительно падает.
Отсюда следует, что сфера применения IRF640 не ограничивается заданными производителем пределами. Многое зависит от фантазии разработчика.
