Дискретные полупроводники

Дискретные полупроводники это отдельные диоды, транзисторы, тиристоры и стабилитроны, каждый из которых выполняет одну функцию: выпрямляет ток, коммутирует нагрузку, усиливает сигнал или ограничивает напряжение. В разделе собраны выпрямительные диоды и мосты, диоды Шоттки и стабилитроны, биполярные и полевые транзисторы, модули IGBT, тиристоры и симисторы от Infineon, onsemi, STMicroelectronics, Vishay, Diodes Incorporated и других производителей.

Что за что отвечает

Компонент	Задача	Главные параметры
Выпрямительные диоды и мосты	Пропускают ток в одну сторону, выпрямляют переменное напряжение	Обратное напряжение, прямой ток, время восстановления
Диоды Шоттки	Быстрое переключение и малое падение напряжения	Прямое падение, обратный ток утечки
Стабилитроны	Держат заданное напряжение, ограничивают выбросы	Напряжение стабилизации, мощность
Биполярные транзисторы	Усиление сигнала, коммутация небольших нагрузок	Ток коллектора, напряжение, коэффициент передачи
Полевые MOSFET	Силовая коммутация с малыми потерями	Ток стока, напряжение, сопротивление открытого канала
Тиристоры и симисторы	Управление мощной нагрузкой переменного тока	Ток, напряжение, ток управления
Модули IGBT	Приводы и преобразователи большой мощности	Ток, напряжение, потери переключения

Биполярный или полевой

Биполярный транзистор управляется током базы. При коэффициенте передачи 100 и токе базы 5 мА через коллектор пройдет до 500 мА, чего хватает на реле, лампу или мощный светодиод. Он прост, дешев и хорош в аналоговых схемах, но в ключевом режиме теряет мощность на падении напряжения между коллектором и эмиттером.

Полевой транзистор управляется напряжением на затворе и в статике не потребляет ток управления вовсе. В открытом состоянии он ведет себя как маленькое сопротивление: при сопротивлении открытого канала 20 миллиом и токе 10 А потери составят всего 2 Вт. Именно поэтому вся силовая техника, от блоков питания до контроллеров двигателей, построена на MOSFET. Подробное сравнение семейств с примерами есть в статье Транзисторы: виды, характеристики и принцип работы.

Полевой транзистор экономичен только в статике. При каждом переключении заряжается и разряжается емкость затвора, и на высоких частотах именно эти потери становятся главными. Отсюда правило: чем выше частота, тем важнее хороший драйвер затвора и тем внимательнее считают динамические потери, а не только сопротивление открытого канала.

Как выбрать

1. Определите режим: ключ или усиление. Для ключа смотрят сопротивление открытого канала и ток, для усиления коэффициент передачи и линейность.
2. Возьмите запас по напряжению не меньше полутора раз от максимума в цепи, с учетом выбросов при коммутации индуктивной нагрузки.
3. Заложите запас по току с учетом пусковых бросков: у двигателей и ламп они в несколько раз выше номинала.
4. Посчитайте тепло. Если на компоненте рассеивается больше пары ватт, нужен радиатор или корпус с теплоотводящей площадкой.
5. Проверьте цоколевку по документации: у похожих корпусов расположение выводов различается, и ошибка обходится дорого.

Частые вопросы

Как проверить транзистор или диод, не выпаивая?
Мультиметром в режиме прозвонки диодов можно быстро оценить переходы, но соседние элементы схемы искажают картину, поэтому при сомнениях деталь выпаивают хотя бы одним выводом. Порядок действий описан в статьях Как проверить транзистор мультиметром и Как проверить диод мультиметром.

Чем диод Шоттки лучше обычного?
У него меньше падение напряжения, примерно 0,3 В против 0,7 В, и выше скорость переключения. Взамен он имеет больший обратный ток утечки и обычно меньшее допустимое обратное напряжение. Разбор типов есть в статье Диоды: виды, характеристики и применение.

Зачем нужен диод параллельно реле или двигателю?
Индуктивная нагрузка при выключении выдает выброс напряжения, который пробивает управляющий ключ. Обратно включенный диод замыкает этот выброс на себя. Подробнее в статье Реле: устройство, виды и принцип работы.

Можно ли заменить транзистор аналогом из другой серии?
Только после сверки по документации: напряжение, ток, мощность, цоколевка и, для полевых, пороговое напряжение затвора. Методика подбора собрана в статье Аналоги электронных компонентов.

Для управления силовыми ключами пригодятся драйверы из раздела микросхем управления питанием, а для развязки схемы управления и силовой части оптопары и изоляторы. Защиту цепи от перегрузок собирают из компонентов раздела защиты цепей.