Характеристики полевого МОП-транзистора irfz44n указанные производителем в datasheet, говорят что он является мощным устройством на кремниевой основе с индуцированным n-каналом (нормально закрытым) изолированным затвором. Характеризуется такими предельными значениями: напряжение между контактами сток-исток до 55 В, током стока до 49 А, очень маленьким проходным сопротивлением 17.5 мОм и мощностью рассеивания до 94 Вт. Рабочая температура может достигать 175 °C. Разработан специально для низковольтных, высокоскоростных коммутационных систем источников питания, преобразователей и органы управления двигателями.
Назначение контактов
Перед применением полевка обычно уточняют его структуру, графическое обозначение и назначение контактов. Основой такого транзистора является появляющийся в полупроводнике, с двумя выводами (сток и исток), канал с электронной проводимостью (n-типа). Ширина этого канала зависит от величины подаваемого на затвор (третий вывод) отпирающего напряжения.
Графическое обозначение
Рассмотрим графическое обозначение. Канал типа-n рисуется пунктирной чертой, между примыкающими к нему линиями истока и стока. Стрелка, направленная на пунктирную черту, указывает на электронную проводимость прибора. Выводы канала обозначаются буквами: С-сток (D-drain), И-исток (S-source). Затвор, регулирующий сопротивление канала, обозначается буквой З (G-gate). В обозначении есть так называемый “паразитный” диод, он подключен к истоку анодом. Все графическое обозначение помещено в круг, символизирующий корпус прибора.
Распиновка
Наиболее широкое распространение rfz44n получил в пластиковом корпусе ТО220 с крепежным отверстием под винт, разработанном специально для дискретных мощных полевых транзисторов компанией International Rectifier. Цоколевка irfz44n, если смотреть на лицевую сторону, следующая: слева затвор (G), справа исток (S). Средний вывод является стоком (D), электрически соединенным с встроенным в корпус радиатором. Под маркой International Rectifier существуют экземпляры в корпусах D2PAK и ТО-262 (irfz44ns, irfz44nl), назначение выводов аналогично ТО-220.
Основные характеристики
Весь перечень параметров MOSFET-транзисторов не указывается даже в даташит, так как он может понадобится только профессиональным разработчикам. Но даже опытным разработчикам обычно достаточно знать некоторые основные величины, чтобы начать использовать устройство в своих электронных схемах. IRFZ44N характеризуется следующими основными параметрами (при темперном режиме до +25 градусов):
- Максимальное напряжение стока-истока (V DSS) — 55 В;
- Максимальный ток стока (I D) — 49 A;
- Сопротивление проводящего канала сток-исток (R DSon) — 5 мОм;
- Рассеиваемая мощность (P D) — 94 Вт
В некоторых технических описаниях название МОП (или mosfet) транзистора с изолированным затвором, может начинаться с сокращения МДП. МДМ это первые буквы слов металл, диэлектрик и полупроводник. При этом эти транзисторы подразделяют на устройства с индуцированным и встроенным каналом. У таких полупроводниковых приборов затвор отделен от кремниевой подложки тончайшим слоем диэлектрика (примерно 0,1 микрометра).
Максимальные значения
Обычно, предельные допустимые значения, указываются в самом начале даташит. В них производитель пишет информацию о предельных значениях эксплуатации радиокомпонентов, при которых возможна их работа. Испытания прибора проводятся при окружающей температуре до 25 градусов, если изготовитель не указал иного. Изучив только эти параметры, уже можно принимать решение об использовании в своих схемах. Например, о возможности применении в различных температурных режимах. Так, у рассматриваемого MOSFET при увеличении температуры окружающей среды ток до 100 °C может падать с 49 А до 35 А.
Тепловые параметры
Не является тайной то, что параметры работа силового МОП-транзистора сильно зависят от того, насколько качественно отводится от него тепло. Чтобы упростить расчеты связанные с отводом тепла, вводятся параметры теплового сопротивления. Их значения показывают возможности радиокомпонентов ограничивать распространения тепла. Чем больше тепловое сопротивление, тем быстрее увеличится температура полупроводникового прибора. Таким образом, чем больше разность между предельно допустимой температурой кристалла и внешней средой, тем дольше время его нагрева, при этом пропускаемый ток выше. У рассматриваемого экземпляра следующие тепловые сопротивления.
Электрические параметры
Понятно что, питание и пропускаемые токи между контактами не должны превышать максимальных значений, заявленных изготовителем. Вместе с этим существуют и другие факторы, которые могут вызвать резкое повышение температуры, способствующие разрушению полупроводника. Поэтому, производители советуют выбирать устройства с запасом 20-30% по возможным уровням подаваемого напряжения, а в даташит приводят номинальные электрические характеристики. У IRFZ44N электрические характеристики, при Tj= 25°C (если не указано иное) представлены ниже.
Маркировка
Префикс IRF напоминает о происхождение рассматриваемого экземляра на заводах известной американского компании International Rectifier (IR). В 2007 году IR продала технологию производства МОП-транзисторов компании Vishay Intertechnology, а уже в 2015 году другая компания (Infineon Technologies) поглотила IR. В настоящее время многие независимые производители продолжают выпускать свою продукцию с префиксом IRF, поэтому на рынке современных радиокомпонентов можно встретить и других производителей, выпускающих продукцию с такими же символами в обозначении. Например Vishay, которая больше не выпускает транзисторы irfz44n, однако у нее есть другие похожие устройства, например: IRFZ44, IRFZ44R, IRFZ44S, IRFZ44SL.
В некоторых техописаниях, в конце маркировки, указываются символы “PbF”, например IRFZ44NPbF. PbF (plumbum free) – это безсвинцовая технология изготовления MOSFET-транзисторов, набирающая популярность в разных странах, из за запрета на использование в электронике веществ опасных для здоровье и окружающей природной среды.
В даташит оригинального устройства указывается наличие фирменной HEXFET-технологии изготовления от International Rectifier Corporation, которая позволяет значительно снизить сопротивление электронных компонентов и соответственно уменьшить нагрев во время их работы. Так же отпадает необходимость применения охлаждающего радиатора. Технология стала популярной в 1978 году, но её до сих пор применяют при изгодовлении силовых MOSFET-транзисторов. Упрощенно HEXFET-структура International Rectifier, представлена на рисунке.
IRFZ44N фирмы IR изготовленный с HEXFET-структурой, имеет самое низкое сопротивление между стоком и истоком 17.5 миллиом. Обозначение “Power MOSFET” в техописании указывает на принадлежность устройства к мощным полупроводниковым приборам.
Аналоги
Полных аналогов для irfz44n не существует, однако есть очень похожие по своим техническим характеристикам и описанию МОП-транзисторы. К ним относятся IRFZ44E, IRFZ45, IRFZ46N, IRFZ40, BUZ102, STP45NF06, IRLZ44Z, HUF75329P3, IRF3205. Отечественным аналогами является КП723 и КП812А1, хотя рабочая температура у них немного меньше (до 150°C).
Схема включения
Теперь поговорим о схеме включения Irfz44N, как писалось выше он является полевым транзистором-МОП с затвором отделенным от полупроводника тончайшим слоем SiO2. Внутри кремниевой структуры присутствуют два перехода p–n. При отсутствии отпирающего напряжения проводящий ток отсутствует и транзистор находится в закрытом состоянии. Если подать на устройство положительное отпирающее VGS, т.е. на затвор плюс, а на исток минус, то под влиянием электрического поля появится индуцированный канал n-проводимости. При подаче питания на нагрузку, по индуцированному каналу потечёт стоковый ток ID.
Чем выше напряжение подается на затвор, тем больше электронов притягивается в область сток-исток и тем шире она становится для протекания тока. Однако, этот процесс может длится до переключения между областями графика линейной и отсечки. Затем, в области насыщения стоковый ток перестает расти. Область насыщения (рабочий режим) применяется в схемах усиления, а отсечки в ключевых. В даташит процесс перехода а рабочий режим, для разных значений VGS, отображают на графиках типовых выходных характеристик (Typical оutput сharacteristics). Для mosfet области насыщения можно определить по линии проходящих почти горизонтально относительно оси напряжения стока-истока.
Варианты применения
Полевой транзистор irfz44n очень популярен у радиолюбителей в различенных электронных схемах усиления на одном транзисторе, сенсорных переключателях, контроллеров скорости вращения двигателей, проектах с ардуино и др. Его часто можно увидеть в высокочастотных импульсных блоках питания, генераторах, стабилизаторах, инверторах и схемах подключения мощной нагрузки. Предлагаем Вам посмотреть видео на тему создания интересных идей на основе этого замечательного полупроводникового прибора.
Производители
В интернете встречается полный перевод DataSheet irfz44n на русском языке, но лучше использовать описание на английском от производителя. Ниже представлено тех описание следующих производителей радиоэлектронных компонентов:
- Infineon Technologies (брэнд International Rectifier);
- Philips Semiconductors;
- INCHANGE Semiconductor;
- Leshan Radio Company.
