Транзистор IRF840 корпус TO-220

IRF840 — це N-канальний MOSFET у корпусі TO-220, призначений для комутаційних схем, імпульсних джерел живлення та інших застосувань із високою напругою і помірними струмами.

1. Ідентифікація виводів

Транзистор IRF840 має три виводи:

• Вивід 1 (Gate, G): Керуючий вхід для увімкнення або вимкнення транзистора.
• Вивід 2 (Drain, D): Вихід струму, підключається до навантаження.
• Вивід 3 (Source, S): Вхід струму, зазвичай з'єднується з землею (GND).

Перед початком роботи перевірте маркування на корпусі транзистора або зверніться до даташиту для точної ідентифікації виводів.

2. Основна схема підключення

IRF840 як N-канальний MOSFET часто використовується для комутації навантаження. Ось базова схема:

graph LR
    A[Мікроконтролер] -- "Gate (через R_G 10-100 Ом)" --> B[IRF840]
    B -- "Drain" --> C[Навантаження]
    C --> D[V_DD]
    B -- "Source" --> E[GND]
    F[Резистор 10кОм] -- "Захисний резистор" --> B
    F --> E
    subgraph Транзистор
    B
    end
  

• Витік (Source): Підключіть до землі (GND).
• Стік (Drain): З'єднайте з одним кінцем навантаження (наприклад, двигуна, лампи чи резистора).
• Другий кінець навантаження підключіть до позитивного джерела живлення (V_DD).
• Затвор (Gate): Через резистор (R_G, 10–100 Ом) з'єднайте з джерелом керуючого сигналу (наприклад, мікроконтролером).

Така схема дозволяє транзистору вмикати або вимикати навантаження залежно від сигналу на затворі.

3. Вибір резистора затвора

Резистор R_G між затвором і джерелом сигналу обмежує струм затвора та захищає транзистор:

• Рекомендоване значення: 10–100 Ом.
• З огляду на ємність затвора 1300 пФ, для швидкого перемикання обирайте значення 10–47 Ом.

4. Захист затвора

Затвор IRF840 чутливий до статичної електрики. Для його захисту:

• Встановіть резистор (наприклад, 10 кОм) між затвором і витоком. Це забезпечить вимкнений стан транзистора за відсутності керуючого сигналу.
• Дотримуйтесь правил роботи з ESD (захист від статичного розряду) під час монтажу.

5. Покрокова інструкція для комутації навантаження

Розглянемо приклад із підключенням двигуна як навантаження:

graph TD
    A[Мікроконтролер] -- "Gate (через R_G 10-47 Ом)" --> B[IRF840]
    B -- "Drain" --> C[Двигун]
    C --> D[V_DD/12В]
    B -- "Source" --> E[GND]
    F[Резистор 10кОм] -- "Захисний резистор" --> B
    F --> E
    G[Захисний діод 1N4007] --> C
    G --> D
    style C fill:#f96,stroke:#333
    style G fill:#bbf,stroke:#333
  

1. Витік (Source): З'єднайте із землею (GND).
2. Стік (Drain): Підключіть до одного кінця двигуна.
3. Другий кінець двигуна з'єднайте з позитивною напругою (V_DD, наприклад, 12 В).
4. Затвор (Gate): Через резистор R_G (10–47 Ом) підключіть до джерела керуючого сигналу (наприклад, виходу мікроконтролера).
5. Додайте резистор 10 кОм між затвором і витоком для безпеки.
6. Для індуктивного навантаження (наприклад, двигуна): Встановіть захисний діод (наприклад, 1N4007) паралельно до навантаження:
   • Анод — до стоку (Drain).
   • Катод — до V_DD. Це захистить транзистор від зворотної напруги при вимкненні.

6. Напруга керування

• Для повного відкриття транзистора потрібна напруга затвор-витік (V_GS) = 10 В.
• Поріг увімкнення (V_GS(th)) становить 2.0–4.0 В, але для мінімального опору стік-витік (R_DS(on)) необхідно подавати 10 В.
• Якщо джерело сигналу (наприклад, мікроконтролер) видає лише 5 В, додайте драйвер затвора або логічний перетворювач.

graph LR
    A["Напруга затвора (V_GS)"] --> B["0В - Вимкнено"]
    A --> C["2.0-4.0В - Поріг увімкнення"]
    A --> D["5В - Часткове відкриття"]
    A --> E["10В - Повне відкриття"]
    style B fill:#f66,stroke:#333
    style C fill:#ff9,stroke:#333
    style D fill:#ffa,stroke:#333
    style E fill:#6f6,stroke:#333
  

7. Тепловідвід

• Максимальний струм стоку: 8.0 А (при температурі корпуса T_C = 25°C) або 5.1 А (при T_C = 100°C).
• Максимальна потужність: 125 Вт.
• При значних навантаженнях використовуйте радіатор, щоб температура переходу не перевищувала 150°C.

graph TD
    A["Температура корпусу"] --> B["T_C = 25°C: 8.0A"]
    A --> C["T_C = 100°C: 5.1A"]
    A --> D["T_C = 150°C: Небезпечно!"]
    style B fill:#6f6,stroke:#333
    style C fill:#ff9,stroke:#333
    style D fill:#f66,stroke:#333
  

8. Перевірка параметрів

Перед подачею живлення переконайтеся, що:

• Напруга стік-витік (V_DS) не перевищує 500 В.
• Напруга затвор-витік (V_GS) не перевищує ±20 В.
• Струм стоку (I_D) відповідає допустимим значенням.
• Усі з'єднання виконані правильно, а радіатор (за потреби) встановлено.

9. Принцип роботи

• Увімкнення: При V_GS ≥ 10 В транзистор відкривається, дозволяючи струму текти від стоку до витоку через навантаження.
• Вимкнення: При V_GS < V_GS(th) (наприклад, 0 В) транзистор закривається, і струм припиняється.

stateDiagram-v2
    [*] --> Вимкнено
    Вимкнено --> Увімкнено: V_GS ≥ 10В
    Увімкнено --> Вимкнено: V_GS = 0В
    
    state Вимкнено {
        [*] --> Закрито: V_GS < 2В
        Закрито: Струм не тече
    }
    
    state Увімкнено {
        [*] --> Відкрито: V_GS ≥ 10В
        Відкрито: Струм тече через навантаження
    }