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Transistoren sind Bauteile, die seit ihrer Erfindung in der Welt der Elektronik für Furore gesorgt haben. Mehr noch, diese Erfindung hat den Weg vorgegeben, den die Menschheit überall dort geht, wo wir mit Elektronik zu tun haben. Neben den bipolaren Transistoren kommt man an unipolaren Transistoren wie dem IRF3205S, den wir uns in diesem Artikel ansehen werden, nicht vorbei!
IRF3205S - Einführung
Der IRF3205 ist ein N-HEXFET-Transistor. Der HEXFET ist ein Leistungs-MOSFET, der in einem TO-220AB-Gehäuse zu finden ist. Der Betriebsspannungsbereich dieses Transistors liegt bei 55V. Dieser Transistor wird hauptsächlich in Leistungsschaltungen verwendet, die in einer Vollbrückentopologie arbeiten, sowie in dynamischen Leistungsschaltungen, bei denen die Änderungsrate der dv/dt-Spannung eine Rolle spielt. Einige andere Anwendungen wie Ladungswandler, Solarwechselrichter, kundenspezifische Anwendungen und Drehzahlregelkreise verwenden diesen Transistor ebenfalls. Diese Schaltung gilt als Baustein für viele elektronische Anwendungen, bei denen es vor allem auf schnelles Schalten ankommt, da sie zur Kategorie der Halbleiterbauelemente mit extrem niedrigem Widerstand gehört, die in ihrer Halbleiterstruktur ausschließlich auf fortschrittlicher Prozesstechnologie beruhen.
MOSFET mit hoher thermischer Belastbarkeit
Der IRF3205 wurde von der Firma International Rectifier eingeführt. Der Hauptzweck der Einführung dieses Transistors war es, einen extrem niedrigen Widerstand auf der Siliziumoberfläche zu erzeugen. Es handelt sich um einen Leistungs-MOSFET, der hauptsächlich auf der Advance Process Technology basiert und daher häufig in Anwendungen eingesetzt wird, die ein schnelles Schalten erfordern. Der IRF3205 wird auch als spannungsgesteuerter Schalter bezeichnet, weil er ein Leistungs-MOSFET ist und aus einem Gehäuse mit drei Anschlüssen besteht, nämlich. Gate, Source und Drain. Die an das Gate angelegte Spannung kann verwendet werden, um den Stromfluss vom Drain zur Source zu steuern. Die maximale Betriebstemperatur des Drain-Source-Übergangs beträgt 175*C, was ihn zusammen mit seinem geringen Wärmewiderstand zu einer geeigneten Wahl für eine Verlustleistung von etwa 50 W in kommerziellen Industrieanwendungen macht.
Der IRF3205 unterscheidet sich von anderen MOSFETs dadurch, dass er eine dicke Siliziumdioxidschicht auf der Gate-Leitung hat und durch hohe Eingangsspannungen nicht beschädigt werden kann, während andere MOSFETs beim Einsatz in Schaltungen mit hoher Eingangsspannung beschädigt werden können, da sie eine dünne Oxidschicht haben, was die Gesamtleistung dieses Bauelements beeinträchtigt. Dieser Leistungs-MOSFET kann auch zur Ansteuerung von Hochleistungs-Gleichstrommotoren, industriellen Anwendungen sowie handgeführten Elektrowerkzeugen wie Winkelschleifern und Schlagbohrmaschinen verwendet werden.
Funktionsprinzip des IRF3205S Transistors
Die Anschlussbelegung von Drain, Gate und Source dieses Leistungs-MOSFETs entspricht der Anschlussbelegung von Emitter, Basis und Kollektor in einem bipolaren Transistor. Source und Drain dieses Leistungs-MOSFETs sind aus n-Typ-Material gefertigt. Das Kernelement dieses Leistungs-MOSFETs ist ein aus einem p-Typ-Halbleiter hergestelltes Substrat. Um dem Halbleiter eine Metalloxidstruktur zu verleihen, wird eine zusätzliche Schicht aus Siliziumoxid auf die Substratschicht aufgebracht. Der Leitungsprozess erfolgt durch die Bewegung von Elektronen, daher auch die wechselweise verwendete Bezeichnung unipolarer Transistor. Um den Gate-Anschluss vom gesamten Gerätekern zu isolieren, wird eine Isolierschicht aufgebracht. Der Bereich zwischen Source und Drain wird als N-Kanal bezeichnet. Dieser N-Kanal wird durch die am Gate anliegende Spannung gesteuert.
Im Vergleich zum BJT-Transistor hat der MOSFET die Nase vorn. Der Grund dafür ist, dass kein Eingangsstrom benötigt wird, um die große Strommenge im Drain-Source-Kanal zu steuern. Wenn eine positive Spannung an die MOS-Struktur angelegt wird, ändert sich die Ladungsverteilung im Bauelement so, dass die Löcher unter der Oxidschicht der Kraft ausgesetzt sind und sich dadurch nach unten bewegen. Es ist jedoch zu bedenken, dass die begrenzten negativen Ladungen immer mit den Akzeptoratomen verbunden sind und für die Akkumulation des Verarmungsbereichs verantwortlich sind. Wenn Elektronen in großer Zahl zugeführt werden, erweisen sie sich als nützlich, indem sie die Leitfähigkeit des gesamten Kanals erhöhen und so das Substrat in ein N-Typ-Material verwandeln.
Technische Daten des IRF3205S Transistors
- Maximaler kontinuierlicher Drainstrom ID = 110A @VGS = 10V
- Drainstrom im Impuls: ID MAX = 390A
- Verlustleistung bei 25*C: Po = 200W
- Linearer Derating-Faktor: 1,3 W/°C.
- Gate-zu-Source-Spannung: VGS = ± 20 V.
- Lawinenstrom: I AV = 62A
- Wiederholte Lawinenenergie: E AV = 0,02 Jdv/dt.
- Spitzenwert der Diodenerholung: dv/dt =i 5 V/ns.
- Maximale Löttemperatur:< 300*C @ t = 10s
- Maximale Betriebstemperatur: 175*C.
- Gehäuse: TO-220AB
- Leitfähigkeitstyp: N-HEXFET
- Anstiegszeit: 110 ns
- Widerstand Drain-Source Minimum: RDSmin = 8mΩ
- Drain-zu-Source-Durchbruchsspannung: VDSb = 55V
Die oben genannten Bedingungen sind bei der Entwicklung von elektronischen Systemen wichtig. Wenn diese Werte überschritten werden, kann die Leistung und Zuverlässigkeit des Zielgeräts beeinträchtigt werden. Am besten machen Sie sich mit den aufgeführten Werten vertraut, bevor Sie den IRF3205 in eine Schaltung einbauen, und stellen sicher, dass die Last- und Betriebsbedingungen gemäß den Design-Empfehlungen eingehalten werden.
Praktische Anwendungen des IRF3205S Transistors
Der Transistor IRF3205 wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, aber einige der wichtigsten Anwendungen, in denen dieser Chip weit verbreitet ist, sind die folgenden:
- Halbbrückensysteme
- Vollbrückensysteme
- Hochfrequenz-Schaltsysteme
- Push-Pull Endstufen
- Geschwindigkeitskontrolle von elektrischen Antrieben
- Buck-Boost-Wandler
- Solar-Wechselrichter
