Транзистор 13003 (MJE13003)

В данном тексте вы узнаете все характеристики мощного силового 13003 (mje13003)  транзистора с кремниевой NPN-структуры, высокой скоростью переключений и низкой полосой пропускания. Наиболее известен с обозначением mje13003, так как с этим префиксом он был когда то представлен миру компанией Motorola. В настоящее время его прототип наиболее широко применяется в бытовой электронике, особенно в режиме переключений SWITCHMODE. Позиционируются для коммутации от 115 до 229 вольт в различных схемах отклонения электронного луча, инверторов, регуляторах, а так же драйверов электромагнитных реле.

Распиновка

Цоколевка 13003 у большинства производителей выполняется в пластиковым корпусом ТО-126. У компании STMicroelectronics (STM) этот корпус называется SOT-32. Фирменный MJE13003 у компании Motorola имел пластиковый корпус — ТО-225A. Это тот же, немного улучшенный ТО-126, согласно системы стандартизации полупроводниковых приборов Jedec. Три гибких вывода из корпуса ТО-126, если смотреть на маркировку, имеют следующее назначение: самый левый контакт – база; посередине – коллектор; крайний справа – эмиттер.

В статье рассмотрено назначение выводов, встречающееся у большинства производителей, однако бывает и другая – нетипичная распиновка 13003 в ТО-126. У той же STM, если смотреть на прибор как описано выше, эмиттер будет слева, база справа, а коллектор посередине. Аналогичная цоколевка у KSE13003 (Fairchild Semiconductor). Очень редко, но встречаются приборы в корпусе ТО-220. Для наглядности просмотрите рисунок с цоколевкой от разных компаний.

Основные технические характеристики

13003 – это высоковольтный силовой транзистор, прежде всего спроектированный для работы с большими токами и пропускаемым напряжением между коллектором и базой. Высокая скорость переключений и низким временем задержки включения/выключения позволяет использовать его преимущественно в импульсных схемах с индуктивной нагрузкой.

Предельные режимы эксплуатации

13003 рассчитан на работу с большими напряжениями и токами. Так, заявленные производителями максимально допустимые характеристики постоянного рабочего напряжения достигают (V_CEO) 400 вольт, а порогового (V_CEV) 700 вольт. Номинальное значение постоянного коллекторного тока коллектора (I_C) 1.5 A, а импульсного пиковое (I_CM), как у большинства силовых транзисторов, в два раза больше 3 A. Максимальная мощность рассеивания, при этом, не должна превышать 40 Ватт.

Предельные значения для пикового тока измерены при длительности импульса в 5 мс и величине обратной скважности не более 10%.

Электрические характеристики

Следует учесть, что для расчета возможности применения 13003 в своих схемах, величины предельных режимов эксплуатации обычно уменьшают на 25-30%. Это связано с тем, что они рассчитаны на работу прибора при температуре Тс=25°С. Рабочая же температура устройства будет значительно выше. Зная это, производители в электрических характеристиках на 13003, указывают параметры его использования не только при температуре Тс=25°С.

Как мы видим, в таблице электрических параметров 13003, величины напряжений насыщения и времени переключения приведены и для температуры 100 градусов. Если внимательно присмотреться, то можно увидеть, что эти значения указаны при максимальном токе коллектора I_C не превышающем 1 A. А это в 1.5 раза (на 33%) меньше, приведенного значения в предельно допустимых параметрах.

Режима работы в SOA

Очень важной характеристикой для переключающего транзистора является параметры, относящиеся к область безопасной работы (Safe operating area (SOA). Они в даташит показаны в виде графиков активного (безопасного) режима работы в SOA (FBSOA) и выключения (RBSOA).

Режим FBSOA

На графике активного режима работы для mje13003 видно, что постоянный ток коллектора в 1 А допустим только при напряжении около 30 В, что не превышает номинальной мощности 30 Вт (при предельной мощности устройства в 40 Вт). При импульсном токе активная область расширяется. Например при импульсном токе в 3 A, в течении 100 мкс, допустимо напряжение около 150 В. Как видно из графика, при увеличении напряжения, величина используемого тока коллектора уменьшается. Область возможного вторичного пробоя указывается в правой части графика.

Выглядит это конечно замечательно, но стоит внести в эту идиллию ложку дёгтя. Как принято, безопасный режим работы рассчитывается производителями при температуре перехода до 25 градусов. В реальности нельзя поддерживать такую температуру у работающего полупроводникового прибора, так как при её увеличении мощность устройства падает. А при увеличении температуры до предельных 150 °С доходит до 0 Вт. В связи с этим радиолюбители стараются разными способами уменьшить нагрев корпуса, оснащая устройства радиаторами, добиваясь при этом средних рабочих температур.

Режим RBSOA

В справочнике на 13003 (рисунке 12), приводится график работы в режиме выключения — RBSOA. На графике показана область устойчивой работы транзистора при выключении и обратном смещении на переходе эмиттер-база V_BE(off), при этом ток коллектора продолжает течь. Если на базе напряжение нулевое, то область RBSOA значительно меньше.

В схемах с импульсными источниками питания, для уменьшения проблем связанных с запиранием транзистора в момент его выключения, чаще всего используют обратное смещение базы.

Комплементарная пара

Комплементарной пары  у mje13003 нет, учитывайте это при выборе компонента для своих схем или при замене вышедшего из строя устройства.

Маркировка

Маркируется на корпусе цифрами “13003”, указывающими на серийный номер устройства по системе JEDEC. Префикс MJE, в начале указывает на происхождение устройства у именитого брэнда — компании Motorola. В настоящее время префикс mje в обозначении своей продукции добавляют и другие производители радиоэлектронного оборудования. Так что, не удивительно встретить транзистор с таким префиксом от другого компании.

Также, вместо MJE, но с другими буквами в названиях, могут встречается похожие устройства: ST13003 SOT-32 (ST Microelectronics), FJP13003, KSE 13003 (Fairchild). В последнее время стали встречается копии устройств от китайских компаний с такой маркировкой на корпусе: 13003d, 13003br, j13003, e13003. В большинстве случаев у приборов с буквой “d” в конце есть встроенный защитный диод, а у остальных меньшая мощность до 25 Вт.

Замена и эквиваленты

Замену для 13003 можно подобрать из его ближайших аналогов ST13003, KSE13003, HMJE13003. Можно попробовать транзисторы из той же серии но, с более высокими характеристиками: mje13005, mje13007, mje13008, mje13009. В некоторых схемах может подойти BUJ101, 2SC4917 или PHD13003 с встроенным защитным диодом. Очень часто в качестве замены подходит его белорусский аналог от завода “Интеграл” — кт8170А1.

И напоследок интересное видео о сборке навесным монтажом простого аудиоусилителя.

Производители

Вот список основных производителей устройства, кликнув мышкой по наименованию компании можно скачать её DataSheet.

• Motorola Semiconductor;
• KEC Semiconductor;
• Unisonic Technologies (UTS).