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Feldeffekttransistoren werden häufig als elektronische Hochgeschwindigkeitsschalter verwendet – lernen Sie einen von ihnen unter dem Namen IRF540 kennen!
IRF540 - Allgemeine Eigenschaften
Der IRF540 ist ein n-Kanal-MOSFET in einem TO-220AB-Gehäuse für die Durchsteckmontage. Die speziell entwickelte interne Halbleiterstruktur dieses Transistors hat es ermöglicht, einen extrem niedrigen Einschaltwiderstand zwischen Drain und Source zu erreichen, kombiniert mit der hohen Schaltgeschwindigkeit und dem verbesserten Design für elektrothermischen Widerstand, wie man es von unipolaren HEXFET-Transistoren kennt. Das Ergebnis ist ein leistungsstarkes und zuverlässiges Halbleiterelement mit einem breiten Anwendungsspektrum in der Profi- und Unterhaltungselektronik. Das TO-220-Gehäuse, in dem der IRF540-Transistor untergebracht ist, ist eine sehr beliebte Wahl für viele Anwendungen, und sein Design ermöglicht eine maximale Verlustleistung von 50 W. Der geringe Wärmewiderstand und die niedrigen Herstellungskosten des TO-220-Gehäuses machen es zu einer der besten Entscheidungen für diese Halbleiter.
Wichtige Parameter des Transistors IRF540
- Gehäuse-Typ: TO-220AB
- Leitungstyp: unipolarer Transistor, N-Typ-Kanal
- Maximale Drain-Source-Spannung: 100V
- Maximale Drain-to-Gate Spannung: 100V
- Maximale Gate-to-Source Spannung: +/- 20V
- Maximaler kontinuierlicher Stromverbrauch: 33A
- Maximale verbrauchte Leistung: 120W
- Typischer Drain-Source-Widerstand im ON-Zustand: 32mΩ
- Maximaler Drain-Source-Widerstand bei voller Transistorlast: 65mΩ
- Zulässiger Betriebstemperaturbereich: -55*C bis +175*C
IRF540 Transistor - Anwendungen
Typische Anwendungen für den IRF540-Transistor sind n-Kanal-MOSFET-Leistungstransistoren, die sich hervorragend für Gleichstrom-Pulswechselrichterschaltungen, Schaltnetzteile, Impulstransformatorschaltungen, Leistungsverstärker, PWM-Motorsteuerungen sowie in Wandlern eignen, die in Abwärts- und Aufwärtstopologien arbeiten.
Der Transistor IRF540 in der Praxis
Ein MOSFET-Transistor ist ein spannungsgesteuertes Halbleiterbauelement, das durch Anlegen einer ausreichend hohen Schwellenspannung relativ zum Gate (Vgs) relativ zur Source ein- oder ausgeschaltet werden kann. Der Transistor IRF540 ist ein N-Kanal-MOSFET, was bedeutet, dass kein Strom zwischen den Drain- und Source-Leitungen fließt, wenn keine Spannung an das Gate des Transistors angelegt wird. Wenn jedoch eine Spannung, die einen Schwellenwert überschreitet, an das Gate des Transistors angelegt wird, wird der Drain-Source-Schaltkreis geschlossen und ein elektrischer Strom fließt durch ihn.
Da es sich um einen N-Kanal-Transistor handelt, sollte der von ihm gesteuerte Lastkreis immer oberhalb der Leitung angeschlossen sein. Wenn wir einen MOSFET-Transistor einschalten, indem wir eine geeignete Spannung an sein Gate anlegen, ist er die ganze Zeit eingeschaltet und leitet so lange, bis am Gate wieder eine Nullspannung erscheint. Um dieses Problem zu vermeiden, sollten wir zwischen Gate und Source immer einen Pull-Down-Widerstand gegen Masse schalten. Bei Anwendungen wie der Geschwindigkeitssteuerung von Elektromotoren oder der Steuerung der Dimmung von Licht sollten wir ein PWM-Signal zur Steuerung des MOSFET-Transistors verwenden. Dabei ist zu bedenken, dass die Gate-Kapazität des MOSFET-Transistors dann Bedingungen für einen Rückstrom schaffen kann. Daher sollte ein zusätzlicher Widerstand R2 verwendet werden, um die Wirkung des kapazitiven Effekts des Gate des Transistors effektiv aufzuheben.
Anschluss des Transistors IRF540
Verbinden Sie zunächst den Source-Pin mit Masse oder der negativen Schiene der Versorgungsspannung. Der Drain sollte über die Last, deren Ein- und Ausschalten Sie steuern möchten, mit der positiven Schiene der Versorgungsspannung verbunden werden. Das Gate, also die Steuerelektrode, wird mit der Triggerquelle verbunden. Die bevorzugte Triggerquelle für das Gate sollte eine Spannung von 5 V liefern, die mit dem Standard der TTL-Technologie kompatibel ist. Wenn es sich bei der Triggerquelle nicht um eine Logikschaltung oder einen Mikrocontroller handelt, stellen Sie sicher, dass das Gate des Transistors über einen Widerstand mit Masse verbunden ist. Wenn unser Transistor zum Schalten induktiver Lasten wie Transformatoren oder Motoren verwendet werden soll, sollten wir eine Überspannungsschutzdiode parallel zur Last anschließen. Ihre Kathode ist mit der positiven Schiene der Versorgungsspannung und ihre Anode mit dem Drain des Transistors verbunden. Dadurch wird der Transistor vor Schäden durch Überspannungen geschützt, die durch das Abschalten von Schaltkreisen mit Induktivitäten verursacht werden.
Index N in der Bezeichnung
Bei der Auswahl eines MOSFETs für unsere Anwendung lohnt es sich, neben der Grundbezeichnung auf zusätzliche Indizes in der Namensgebung zu achten, und das gilt auch für den im folgenden Artikel besprochenen IRF540-Transistor. Es gibt nämlich den IRF540N-Transistor, der mit einer Technologie hergestellt wird, die eine geringere Fläche des Siliziumwafers nutzt und damit niedrigere Produktionskosten ermöglicht. Im Gegensatz dazu wird der IRF540N-Transistor (beachten Sie das tiefgestellte ‘N’ im Namen) in Planartechnologie hergestellt, die eine größere Fläche des Siliziumwafers nutzt und damit einen höheren Stromdurchsatz ermöglicht. Was den IRF540N außerdem von seinem Gegenstück ohne das ‘N’ in der Bezeichnung unterscheidet, ist der geringere maximale Widerstand des Drain-Source-Übergangs im EIN-Zustand, der 44 mΩ beträgt, während er beim IRF540 nur 77 mΩ beträgt. Der Unterschied beim maximalen Leitungsstrom ist ebenfalls signifikant, beim IRF540 beträgt er 23 A und beim IRF540N 33 A, aber diese Werte können je nach den Spezifikationen des jeweiligen Komponentenherstellers variieren.
IRF540 - Ersatzgeräte
Im Handel sind Ersatzprodukte für den IRF540-Transistor erhältlich, die in ihren wichtigsten Parametern ähnlich sind. Sie können jedoch eine andere Pinbelegung und einen anderen Gehäusetyp haben, was beim Entwurf elektronischer Geräte sowie beim Montageprozess berücksichtigt werden sollte. Zu den Ersatzprodukten für den IRF540-Transistor gehören unter anderem:
- 2N3055,
- RFP30N06,
- IRFZ44,
- IRF3205,
- IRF1310N,
- IRF3415,
- IRF3710,
- IRF3710Z,
- IRF3710ZG,
- IRF8010,
- IRFB260N,
- IRFB4110,
- IRFB4115,
- IRFB4115G,
- IRFB4127,
- IRFB4227,
- IRFB4233,
- IRFB4310,
- IRFB4310G,
- IRFB4310Z,
- IRFB4310ZG,
- IRFB4321,
- IRFB4321G,
- IRFB4332,
- IRFB4410,
- IRFB4410Z,
- IRFB4410ZG,
- IRFB4110G,
- IRFB4510,
- IRFB4510G,
- IRFB4610,
- IRFB4615,
- IRFB4710,
- IRFB52N15D,
- IRFB5615,
- IRFB59N10D,
- IRFB61N15D.
