Маркировка
Цифры “13001” на корпусе дают общее представление об этом полупроводниковом устройстве. Многие производители маркируют так свои изделия из-за отсутствия места на корпусе ТО-92, не указывая при этом префикс в начале. В статье приведены технические характеристики устройств малоизвестных в России производителей DGNJDZ, Semtech Electronics, YFWDIODE. Указанные производители в своих даташитах не указывают дополнительных символов маркировки. Без дополнительных обозначений маркирует свой транзистор TS13001 тайваньская компания TSMC. Первые две литеры “TS” являются аббревиатурой первых двух слов в полном названии компании Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. В тоже время, на рыке достаточно широко представлены транзисторы mje13001, которые тоже промаркированы цифрами 13001. SHENZHEN JTD ELECTRONICS и многие другие производители применяют s13001 s8d при маркировке своих девайсов. Встречаются и другие префиксы, не рассмотренные в статье. Многие продавцы не заморачиваясь с маркировкой в наименовании товара, указывают все возможные его типы вместе с датой производства.
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 (VCEO) 400 вольт, а порогового (VCEV) 700 вольт. Номинальное значение постоянного коллекторного тока коллектора (IC) 1.5 A, а импульсного пиковое (ICM), 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 IC не превышающем 1 A. А это в 1.5 раза (на 33%) меньше, приведенного значения в предельно допустимых параметрах.
Наиболее важные параметры.
Коэффициент передачи тока — от 8.
Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер — 300 В.
Максимальный ток коллектора — 1,5 А.
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при токе коллектора 1 А, базы 0,25 А — 1в.
Напряжение насыщения база-эмиттерпри токе коллектора 1 А, базы 0,25 А — — не выше 1,2в.
Рассеиваемая мощность коллектора — около 40 Вт(на радиаторе).
Граничная частота передачи тока — 4 МГц.
Обратный ток колектора при напряжении коллектор-база 15 в — не более 1 мА.
Обратный ток эмитера при напряжении эмиттер-база 9 в — не более 1 мА.
Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».
13001 – кремниевый, эпитаксильно-планарный биполярный транзистор n-p-n проводимости. Используется в маломощных импульсных блоках питания бытовых приборов, зарядках, энергосберегающих, светодиодных лампах и других высоковольтных устройствах. Так же его можно встретить в схемах низкочастотных усилителей в качестве усилителя звукового сигнала.
Маркировка
Цифры “13001” на корпусе дают общее представление об этом полупроводниковом устройстве. Многие производители маркируют так свои изделия из-за отсутствия места на корпусе ТО-92, не указывая при этом префикс в начале. В статье приведены технические характеристики устройств малоизвестных в России производителей DGNJDZ, Semtech Electronics, YFWDIODE. Указанные производители в своих даташитах не указывают дополнительных символов маркировки. Без дополнительных обозначений маркирует свой транзистор TS13001 тайваньская компания TSMC. Первые две литеры “TS” являются аббревиатурой первых двух слов в полном названии компании Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. В тоже время, на рыке достаточно широко представлены транзисторы mje13001, которые тоже промаркированы цифрами 13001. SHENZHEN JTD ELECTRONICS и многие другие производители применяют s13001 s8d при маркировке своих девайсов. Встречаются и другие префиксы, не рассмотренные в статье. Многие продавцы не заморачиваясь с маркировкой в наименовании товара, указывают все возможные его типы вместе с датой производства.
С общим коллектором (ОК)
Схему с общим коллектором часто называют “эмиттерным повторителем”. Она имеет высокое входное (порядка >200кОм) и низкое выходное (порядка <10кОм) сопротивления. Эта схема не даёт усиления по напряжению. Схему с общим коллектором используют во входных каскадах усилителей для согласования двух каскадов усилителя, из которых предыдущий имеет высокое выходное, а последующий, обычно выходной каскад, — малое входное сопротивление. Схема с ОК не изменяет фазы входного сигнала. Выходное напряжение на выходе схемы с ОК (рисунок 3, общий коллектор), практически повторяет напряжение на базе транзистора, с учётом величины незначительного падения напряжения на переходе эмиттер-база, отсюда и название “эмиттерный повторитель”. Благодаря высокому усилению по току, схему с ОК применяют также и для управления токами различных устройств, например соленоидов.
Три схемы включения биполярного транзистора
Различают схему включения с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором. Схемы для p-n-p транзистора показаны на рисунках а, б, в:
В схеме с общей базой (рис. а) электрод база является общим для входной и выходной цепи, в схеме с общим эмиттером (рис. б) общим является эмиттер, в схеме с общим коллектором (рис. в) общим является коллектор.
На рисунке показаны: Е1 – питание входной цепи, Е2 – питание выходной цепи, Uвх – источник усиливаемого сигнала.
В качестве основной принята схема включения, в которой общим электродом для входной и выходной цепи является эмиттер (схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером). Для такой схемы входной контур проходит через переход база-эмиттер и в нем возникает ток базы:
Малое значение тока базы во входном контуре обусловило широкое применение схемы с общим эмиттером.
Устройство и принцип работы тиристора (тринистора)
Тринистор является управляемым прибором. Он содержит управляющий электрод (УЭ), подключаемый к полупроводнику р-типа или полупроводнику n-типа среднего перехода 2.
Структура, УГО и ВАХ тринистора (обычно называют тиристором) приведены на рисунке:
Напряжение Uвыкл, при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением неосновных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к переходу 2. В какой мере снижается Uвкл показано на ВАХ. Важным параметром является отпирающий ток управления Iу.от, который обеспечивает переключение тиристора в открытое состояние при напряжениях, меньших напряжения Uвкл. На рисунке показаны три значения напряжение включения UIвкл < Unвкл < Umвкл соответствует трем значениям управляющего тока UIу.от > Unу.от > Umу.от.
Рассмотрим простейшую схему с тиристором, нагруженным на резисторную нагрузку Rн
Iа – ток анода (силовой ток в цепи анод-катод тиристора ); Uак – напряжение между анодом и катодом; Iу – ток управляющего электрода ( в реальных схемах используют импульсы тока ); Uук – напряжение между управляющим электродом и катодом; Uпит – напряжение питания.
Для перевода тиристора в открытое состояние не управляющий электрод подается от схемы формирования импульсов кратковременный (порядка нескольких микросекунд) управляющий импульс.
Характерной особенностью рассматриваемого незапираемого тиристора, который очень широко используется на практике, является то, что его нельзя выключить с помощью тока управления.
Для выключения тиристора на практике на него подают обратное напряжение Uак < 0 и поддерживают это напряжение в течении времени, большего так называемого времени выключения tвыкл. Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.
Представление транзистора в малосигнальном режиме работы четырехполюсником
В малосигнальном режиме работы транзистор может быть представлен четырехполюсником. Когда напряжения u1, u2 и токи i1, i2 изменяются по синусоидальному закону, связь между напряжениями и токами устанавливается при помощи Z, Y, h параметров.
Потенциалы 1′, 2′, 3 одинаковы. Транзистор удобно описывать, используя h-параметры.
Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, характеризуется четырьмя величинами: Iб, Uбэ, Iк и Uкэ. Две из этих величин можно считать независимыми, а две другие могут быть выражены через них. Из практических соображений в качестве независимых удобно выбирать величины Iб и Uкэ. Тогда Uбэ = f1(Iб, Uкэ) и Iк = f2(Iб, Uкэ).
В усилительных устройствах входными сигналами являются приращения входных напряжений и токов. В пределах линейной части характеристик для приращений Uбэ и Iк справедливы равенства:
Физический смысл параметров:
- – входное сопротивление при коротком замыкании полюсов 2-2′;
- – коэффициент передачи по напряжению в режиме хх со стороны полюсов 1-1′;
- – коэффициент передачи по току при коротком замыкании полюсов 2-2′
- – выходная проводимость при холостом ходе на входе, полюсы 1-1′ разомкнуты.
Для схемы с ОЭ коэффициенты записываются с индексом Э: h11э, h12э, h21э, h22э.
В паспортных данных указывают h21э = β , h21б = α. Эти параметры характеризуют качество транзистора. Для увеличения значения h21 нужно либо уменьшить ширину базы W, либо увеличить диффузионную длину, что достаточно трудно.
Маркировка
Транзистор, чаще всего, обозначен на корпусе только цифрами. Цифры “13009” обозначают серийный номер в американской системе JEDEC. Считается, что впервые данный транзистор произвела американская компания Motorola. Символы mje, в начале маркировки транзистора указывали на брэнд именно этой компании. После 1999 года, когда компания Motorola была реструктуризирована, с символов «MJE» начинается маркировка данного транзистора у других производителей, не связанных с этой компанией. В то же время ON Semiconductor, дочерняя компания Motorola, так же продолжает выпускать эти транзисторы с указанием mje13009 на корпусе. Более именитые из производители, вместо MJE, указывают в начале маркировки первые буквы из названия своих компаний: ST13009 (ST Microelectronics), J13009,FJP13009 (Fairchild), PHE13009 (WeEn Semiconductors).
Транзисторные пары в усилительных каскадах
Вы можете задаться вопросом, что за причина использовать PNP-транзисторы, когда есть много доступных NPN-транзисторов, которые могут быть использованы в качестве усилителей или твердотельных коммутаторов? Однако наличие двух различных типов транзисторов — NPN и PNP — дает большие преимущества при проектировании схем усилителей мощности. Такие усилители используют «комплементарные», или «согласованные” пары транзисторов (представляющие собой один PNP-транзистор и один NPN, соединенные вместе, как показано на рис. ниже) в выходном каскаде.
Два соответствующих NPN и PNP-транзистора с близкими характеристиками, идентичными друг другу, называются комплементарными. Например, TIP3055 (NPN-тип) и TIP2955 (PNP-тип) являются хорошим примером комплементарных кремниевых силовых транзисторов. Они оба имеют коэффициент усиления постоянного тока β=IC/IB согласованный в пределах 10% и большой ток коллектора около 15А, что делает их идеальными для устройств управления двигателями или роботизированных приложений.
Кроме того, усилители класса B используют согласованные пары транзисторов и в своих выходной мощных каскадах. В них NPN-транзистор проводит только положительную полуволну сигнала, а PNP-транзистор – только его отрицательную половину.
Это позволяет усилителю проводить требуемую мощность через громкоговоритель в обоих направлениях при заданной номинальной мощности и импедансе. В результате выходной ток, который обычно бывает порядка нескольких ампер, равномерно распределяется между двумя комплементарными транзисторами.
Графические иллюстрации характеристик
Рис. 1. Внешняя характеристика транзистора в схеме с общим эмиттером. Зависимость коллекторной нагрузки IC от напряжения коллектор-эмиттер UCE при различных токах (управления) базы IB.
Рис. 2. Зависимость статического коэффициента усиления по току от коллекторной нагрузки IC.
Зависимость снята при импульсном напряжении коллектор-эмиттер UCE = 5 В.
Рис. 3. Зависимости напряжений насыщения коллектор-эмиттер UCE(sat) и эмиттер-база UBE(sat) от величины коллекторной нагрузки IC.
Зависимость снята при соотношении амплитуд импульсов токов коллектора и базы IC/IB = 5.
Рис. 4. Снижение предельной токовой нагрузки IC в области безопасной работы транзистора при увеличении температуры корпуса прибора TC.
Кривая «Dissipation Limited» — снижение токовой нагрузки в результате общего перегрева п/п структуры.
Кривая «S/b Limited» — снижение токовой нагрузки для исключения вторичного пробоя п/п структуры локально, в местах повышенной плотности тока.
Определение теплового режима транзистора во многом сводится к определению рассеиваемой мощности и соотнесению её с областью безопасной работы транзистора (ОБР). Для транзистора, работающего в ключевом режиме, приходится учитывать потери на коммутационных интервалах, а также ряд особенностей, определяемых реактивными свойствами коллекторной цепи и источника питания.
Рис. 5. Область безопасной работы транзистора, определена при температуре среды Ta = 25°С при нагрузке транзистора одиночными импульсами (Single Pulse) различной длительности: PW = 10 мкс; 50 мкс; 100 мс; 300 мкс; 1,0 мс; 10 мс; 100 мс.
Выделяются 4 участка ограничивающих линий предельного тока коллектора:
- горизонтальный – предельный ток транзистора, определяющий устойчивость паяных соединений. При возрастании температуры корпуса вводится поправка согласно графику Рис. 4;
- участок «Dissipation Limited» – предельный ток, ограничивающий общий нагрев п/п структуры;
- участок «S/b Limited» — ограничение тока исходя из недопущения вторичного пробоя п/п структуры;
- вертикальный участок – предельное напряжение коллектор-эмиттер, не приводящее к лавинному пробою п/п структуры.
Характеристики ОБР по Рис. 5 подходят для анализа безопасной работы транзистора при резистивном или емкостном характере нагрузки, а также при любой нагрузке на интервале проводимости (ton). См. диаграмму тока коллектора в импульсном режиме выше.
В схеме с индуктивной нагрузкой на коммутационном интервале (tstg + tf), при восстановлении непроводящего состояния, возникающие на транзисторе пиковые перенапряжения могут превышать критические значения и вызвать пробой п/п структуры. Для уменьшения перенапряжений вводятся ограничители напряжения: снабберные RC-цепи, активные ограничители и т. п. Для уменьшения потерь (уменьшения длительности коммутационного интервала) в цепь управления (базы) транзистора вводится отрицательное напряжение смещения.
Увеличение напряжений при вводе отрицательного смещения и ограничение коллекторного тока отражаются на конфигурации ОБР. Такая ОБР является неотъемлемой характеристикой работы транзистора в переключающем режиме с индуктивной нагрузкой.
Рис. 6. Область безопасной работы с обратным смещением. Характеристика снята при условии Tc ≤ 100°C.
Увеличение UCEX(sus) при значительном ограничении тока коллектора – результат ввода ограничителей коммутационных перенапряжений до уровня 450 В.
Условиями безопасной (корректной) работы транзистора в ключевом режиме является выполнение следующих условий:
- непревышение температурных ограничений по структуре в целом;
- токи и напряжения на интервале включения (ton) не превышают ограничений ОБР;
- токи и напряжения на интервале выключения (tstg + tf) не превышают ограничений ОБР с обратным смещением.
Замена и эквиваленты
Бывает, что вышедший из строя компонент уже не продается. Поэтому радиолюбители подбирают транзистор, который похож по своим техническим характеристикам на неисправный или ищут его аналог. Для поиска аналогов используют информацию из даташит на устройство и приведенные в нем технические характеристики.
Полные аналоги с d1555 по корпусу, его распиновке и техническому описанию, имеют следующие импортные транзисторы: 2SC42943; 2SC4744; BU508D; D1651; D2095; D2195; ECG2331. Можно подобрать похожий по характеристикам, например d5703, как показано на видео ниже о подборе строчника.
Подходящей замены из отечественных устройств для данного импульсника нет. Некоторые умельцы используют в качестве альтернативы, на отдельных вариантах схем, советский КТ838А. Это очень сомнительное решение, вместе с которым надо учесть отсутствие у этого него защитного диода, резистора и при этом наличие большого металлического корпуса.
Модификации и группы
| Тип | PC | UCB | UCE | UBE | IC | TJ | fT | hFE | Группы по hFE | Врем. параметры: ton / tstg / tf мкс | Корпус |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 13001-0 | 0,8 | 700 | 400 | 9 | 0,4 | 150 | ˃ 5 | 8…30 | — | 0,7 / 1,8 / 0,6 | TO-92T |
| 13001-2 | 0,8 | 700 | 400 | 9 | 0,45 | 150 | ˃ 5 | 8…30 | — | 0,7 / 2,0 / 0,6 | TO-92T |
| 13001-A | 0,8 | 600 | 400 | 9 | 0,5 | 150 | ˃5 | 8…30 | — | 0,7 / 2,5 / 0,6 | TO-92T |
| 3DD13001 | 0,75 | 600 | 400 | 7 | 0,2 | 150 | ˃8 | 5…26 | Группы A/B | — / 1,5 / 0,3 | TO-92 |
| 3DD13001A1 | 0,8 | 600 | 400 | 9 | 0,25 | 150 | ˃5 | 15…30 | — | 0,8 / 1 / 1 | TO-92 |
| 3DD13001P | 0,6 | 600 | 400 | 9 | 0,17 | 150 | ˃5 | 15…30 | — | 1 / 3 / 1 | TO-92 |
| 3DD13001P1 | 0,6 | 600 | 400 | 9 | 0,2 | 150 | ˃5 | 15…30 | — | 1 / 3 / 1 | TO-92 |
| 3DD13001A1 | 0,8 | 600 | 400 | 9 | 0,25 | 150 | ˃5 | 15…30 | — | 1 / 3 / 1 | TO-92 |
| ALJ13001 | 1 | 600 | 400 | 7 | 0,2 | 150 | ˃8 | 10…40 | 10 групп без обозначения | — / 1,5 / 0,3 | TO-92 |
| CD13001 | 0,9 | 500 | 400 | 9 | 0,5 | 150 | — | — | 6 групп A/B/C/…/F | — / 1,5 / 0,3 | TO-92 |
| CS13001 | 0,75 | 700 | 480 | 9 | 0,2 | 150 | — | 8…30 | 4 группы без обозначения | — | TO-92 |
| HMJE13001 | 1 | 600 | 400 | 6 | 0,3 | 150 | — | 8…36 | — | — | TO-92 |
| MJ13001A | 0,625 | 500 | 400 | 8 | 0,5 | 150 | ˃10 | 8…40 | — | — | TO-92 |
| MJE13001 | 0,75 | 600 | 400 | 7 | 0,2 | 150 | ˃8 | 10…70 | 12 групп A/B/C…/L | — | TO-92, SOT-89 |
| MJE13001A1 | 0,8 | 600 | 400 | 9 | 0,17 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 1,2 | TO-92 |
| MJE13001A2 | 0,8 | 600 | 400 | 9 | 0,17 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 1,2 | TO-92L |
| MJE13001AH | 1 | 700 | 480 | 9 | 0,3 | 150 | — | 5…30 | — | — / 2 / 0,8 | TO-92(S) |
| MJE13001B1 | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,2 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,6 | TO-92 |
| MJE13001C1 | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,25 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,6 | TO-92 |
| MJE13001C2 | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,25 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,6 | TO-92L |
| MJE13001DE1 | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,5 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,8 | TO-92 |
| MJE13001E1 | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,45 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,6 | TO-92 |
| MJE13001E2 | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,45 | 150 | ˃5 | 10…40 | — / 3 / 0,6 | TO-92L | |
| MJE13001H | 1 | 700 | 480 | 9 | 0,18 | 150 | — | 5…30 | — | — | TO-92(S) |
| MJE13001P | 0,75 | 600 | 400 | 7 | 0,2 | 150 | ˃8 | 5…70 | 12 групп A/B/C…/L | — / 1,5 / 0,3 | TO-92 |
| SBN13001 | 0,6 | 600 | 400 | 9 | 0.5 | 150 | — | 10…40 | — | — / 2 / 0,8 | TO-92 |
| SXW13001 | 9 | 600 | 400 | — | 0.5 | — | — | 8…70 | — | — | TO-92 |
| SXW13001 | 10 | 600 | 400 | — | 0.5 | — | — | 10…40 | — | — | TO-126 |
| XW13001 | 7 | 600 | 400 | — | 0,25 | — | — | 8…70 | — | — | TO-92 |
| Исполнение SMD | |||||||||||
| MJD13001 | 0,3 | 700 | 400 | 8 | 0,2 | 150 | ˃8 | 10…40 | 6 групп A/B/C/…/F | — / 2,4 / 0,9 | SOT-23 |
| MJE13001A0 | 0,5 | 600 | 400 | 9 | 0,17 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 1,2 | SOT-23 |
| MJE13001AT | 0,8 | 600 | 400 | 9 | 0,17 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 1,2 | SOT-89 |
| MJE13001C0 | 0,65 | 600 | 400 | 9 | 0,25 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,6 | SOT-23 |
| MJE13001CT | 1 | 600 | 400 | 9 | 0,25 | 150 | ˃5 | 10…40 | — | — / 3 / 0,6 | SOT-89 |
Примечание. Маркировка:
- MJE13001A0, MJE13001AT — H01A.
- MJE13001C0, MJE13001CT — H01C.
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.
Цоколевка транзистора 13002
Транзистор 13002 имеет следующую цоколевку:
1. Коллектор (Collector) (С) — этот вывод предназначен для подключения коллектора транзистора к электрической схеме.
2. База (Base) (B) — этот вывод служит для подключения базы транзистора к управляющему сигналу или к другой базе транзистора.
3. Эмиттер (Emitter) (E) — этот вывод соединяется с эмиттером транзистора и является источником выходного тока.
Надо отметить, что цоколевка транзистора может отличаться в зависимости от его типа. Однако, в случае с транзистором 13002, его цоколевка обычно совпадает с вышеуказанными выводами.
Корректное подключение транзистора 13002 к соответствующей схеме очень важно для его правильной работы. Поэтому перед использованием транзистора необходимо внимательно изучить его цоколевку и правильно подключить его выводы