MOSFETs de PotenciaEn producción

BSS138

Fabricante: onsemi

Datos tomados de la hoja de datos: onsemi BSS138/D, revisión Rev. 7, abril de 2024

onsemi BSS138: MOSFET de canal N de nivel lógico en SOT-23 (CASE 318-08), pinout G-S-D; límite absoluto VDSS de 50 V y corriente continua ID de 220 mA a TA = 25°C.

EncapsuladosSOT-23

Hoja de datos oficial (PDF)

Descripción técnica

El BSS138 es un transistor de efecto de campo de nivel lógico de enriquecimiento de canal N para pequeña señal, estándar en la industria y fabricado por onsemi (hoja de datos BSS138/D, Rev. 7, abril de 2024). Alojado en encapsulado para montaje superficial SOT-23 (TO-236AB / CASE 318-08), el componente presenta una distribución G-S-D: pin 1 puerta (G), pin 2 fuente (S) y pin 3 drenador (D). Los valores máximos absolutos a TA = 25°C especifican tensión de ruptura drenador-fuente VDSS de 50V, tensión continua drenador-puerta VDGR de 50V (RGS <= 1 MΩ), tensión continua puerta-fuente VGSS de ±20V (pico no repetitivo ±40V para tp < 50 µs), corriente continua de drenador ID de 220mA, corriente pulsada IDM de 880mA y disipación total de potencia PD de 360mW (reducción de 2.8 mW/°C sobre 25°C; resistencia térmica unión-ambiente RthetaJA = 350°C/W en pad mínimo). Las características eléctricas garantizan una tensión mínima de ruptura drenador-fuente BVDSS = 50V con VGS = 0V, ID = 250 µA. La tensión umbral de puerta VGS(th) oscila entre 0.8V mín., 1.3V típ. y 1.5V máx. a VDS = VGS, ID = 1.0 mA, indicando el inicio de conducción del canal. La resistencia estática en conducción RDS(on) está garantizada en 1.4 Ω típ., 3.5 Ω máx. con VGS = 10V, ID = 0.22 A, y 1.9 Ω típ., 6.0 Ω máx. con VGS = 4.5V, ID = 0.22 A. Los tiempos de conmutación son veloces, con retardo de encendido td(on) = 2.5 ns típ. (20 ns máx.), tiempo de subida tr = 9 ns típ. (20 ns máx.), retardo de apagado td(off) = 20 ns típ. (50 ns máx.) y tiempo de bajada tf = 7 ns típ. (20 ns máx.) bajo VDD = 30V, ID = 0.22 A, VGS = 10V y RGEN = 50 Ω. La capacitancia de entrada Ciss es 27 pF típ. (50 pF máx.) a VDS = 25V, VGS = 0V, f = 1.0 MHz. El diodo de cuerpo integrado especifica corriente directa continua IS de 0.22 A y tensión directa VSD de 0.8V típ., 1.4V máx. con VGS = 0V, IS = 0.22 A.

Distribución de pines y funciones alternativas

Distribución interactiva de pines y funciones del encapsulado SOT-23-3.

Ilustración del encapsulado, no un plano mecánico acotado.

3 / 3 pines

Nombre del pin	Tipo	Tolerante a 5V	Funciones alternativas / detalles
G	passive	—	Terminal de puerta (Gate, pin 1, terminal inferior izquierdo de SOT-23 / CASE 318-08; entrada de alta impedancia, límite absoluto VGSS de ±20V continuo, ±40V pico tp < 50 µs)
S	passive	—	Terminal de fuente (Source, pin 2, terminal inferior derecho de SOT-23 / CASE 318-08; terminal común de referencia para potenciales de puerta y drenador)
D	passive	—	Terminal de drenador (Drain, pin 3, terminal superior central de SOT-23 / CASE 318-08; límite absoluto VDSS de 50V, corriente continua ID de 220 mA a TA = 25°C)

Especificaciones clave

Atributos paramétricos

Parámetro	Mín.	Típico	Máx.	Unidad	Condición de prueba
Tensión de ruptura drenador-fuente(BVDSS)	50	—	—	V	VGS = 0 V, ID = 250 µA, TJ = 25°C
Tensión umbral puerta-fuente(VGS_th)	0.8	1.3	1.5	V	VDS = VGS, ID = 1.0 mA, TJ = 25°C
Corriente de drenador con tensión de puerta cero(IDSS)	—	—	0.5	µA	VDS = 50 V, VGS = 0 V, TJ = 25°C
Corriente de fuga puerta-cuerpo(IGSS)	—	—	100	nA	VGS = ±20 V, VDS = 0 V, TJ = 25°C
Resistencia drenador-fuente en conducción a 10V(RDS_on_10V)	—	1.4	3.5	Ω	VGS = 10 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Resistencia drenador-fuente en conducción a 4.5V(RDS_on_4_5V)	—	1.9	6	Ω	VGS = 4.5 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Transconductancia directa(gFS)	170	350	—	mS	VDS = 10 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Capacitancia de entrada(Ciss)	—	27	50	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Capacitancia de salida(Coss)	—	11	25	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Capacitancia de transferencia inversa(Crss)	—	4	8	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Tiempo de retardo de encendido(td_on)	—	2.5	20	ns	Condiciones de ensayo: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Tiempo de subida(tr)	—	9	20	ns	Condiciones de ensayo: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Tiempo de retardo de apagado(td_off)	—	20	50	ns	Condiciones de ensayo: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Tiempo de bajada(tf)	—	7	20	ns	Condiciones de ensayo: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Tensión drenador-fuente máxima absoluta(VDSS)	—	—	50	V	TA = 25°C
Corriente de drenador continua máxima absoluta(ID_cont)	—	—	220	mA	TA = 25°C
Corriente de drenador pulsada máxima absoluta(IDM)	—	—	880	mA	TA = 25°C
Disipación total de potencia máxima absoluta(PD)	—	—	360	mW	TA = 25°C; reducción de 2.8 mW/°C por encima de 25°C
Tensión directa del diodo de cuerpo(VSD)	—	0.8	1.4	V	VGS = 0 V, IS = 0.22 A, TJ = 25°C

Valores máximos absolutos

Temperatura de almacenamiento	-55 – 150 °C
Resistencia térmica θJA (SOT-23)	350 °C/W

Puntos críticos de ingeniería

Advertencias reales de hardware, restricciones de diseño de PCB y erratas del silicio que conviene conocer antes de fabricar.

Crítico

Orientación de fuente y drenador en circuitos desplazadores de nivel bidireccionales I2C

En los circuitos desplazadores de nivel lógicos I2C bidireccionales clásicos (NXP AN10441), el terminal de fuente del MOSFET debe conectarse a la línea de alimentación de menor tensión (por ejemplo, 3.3V) con su puerta unida a dicha tensión de 3.3V, mientras que el terminal de drenador mira hacia la línea de bus de mayor tensión (por ejemplo, 5V). Debido a que el MOSFET contiene un diodo de cuerpo intrínseco orientado de fuente a drenador, invertir fuente y drenador sitúa el ánodo en el carril superior de 5V y el cátodo en el de 3.3V. Esto polariza directamente el diodo en todo momento en que la tensión del lado de 3.3V sea inferior, provocando fugas de corriente incontroladas desde 5V hacia 3.3V y bloqueando el bus en nivel bajo.

Mitigación

Oriente el BSS138 estrictamente con la Fuente (Source, pin 2) en el lado de menor tensión (VCC_low) y el Drenador (Drain, pin 3) en el lado de mayor tensión (VCC_high). La Puerta (Gate, pin 1) se conecta directamente a VCC_low. Incluya resistencias pull-up externas en ambos lados para fijar el estado de reposo en nivel alto.

Crítico

La resistencia en conducción para pequeña señal (RDS(on) hasta 6.0 Ω) impide conmutar potencia

El BSS138 está diseñado para conmutación lógica y translación de señales de pequeña potencia, no para el accionamiento de cargas de potencia. La hoja de datos BSS138/D fija una resistencia de hasta 3.5 Ω a VGS = 10V y hasta 6.0 Ω a VGS = 4.5V (a ID = 0.22 A). Circular 150 mA a través de un canal de 6.0 Ω produce una caída de 0.9V en el transistor y disipa 135 mW térmicos. En un diminuto encapsulado SOT-23 con resistencia térmica RthetaJA = 350°C/W sobre pad mínimo, esto incrementa la temperatura de unión en más de 47°C sobre la temperatura ambiente.

Mitigación

Limite el uso del BSS138 a señales digitales de baja corriente, líneas de comunicación y redes de pull-up (ID < 50 mA). Para conmutación de potencia, control de motores o relés con corrientes superiores a 100 mA, elija un transistor de bajo RDS(on) como IRLZ44N, 2N7000 o un TrenchFET de potencia moderno.

Advertencia

Control con lógica inferior a 3.3V y falta de conducción garantizada a baja tensión

Aunque la tensión umbral de puerta VGS(th) está especificada entre 0.8V y 1.5V (a ID = 1.0 mA), el umbral refleja únicamente el inicio de la conducción del canal. La documentación de onsemi para el BSS138 garantiza especificaciones de RDS(on) únicamente a VGS = 10V (<= 3.5 Ω) y VGS = 4.5V (<= 6.0 Ω); no garantiza resistencia a niveles de puerta de 1.8V, 2.5V o 3.3V. Al traducir señales entre dominios de 1.8V y 3.3V, el margen de excitación (VGS - VGS(th)) en componentes desfavorables puede ser de apenas 0.3V, elevando la resistencia de canal y ralentizando los flancos en buses I2C capacitivos.

Mitigación

Para sistemas lógicos de 1.8V o 2.5V, calcule la constante de tiempo RC considerando una resistencia efectiva de canal mayor (~15–30 Ω). Si los tiempos de subida superan el estándar I2C Fast-mode (400 kHz), reduzca el valor de las resistencias de pull-up o utilice circuitos integrados traductores dedicados (como PCA9306 o TXS0102).

Advertencia

Conducción parásita del diodo de cuerpo ante transitorios negativos o secuenciamiento de carriles

El diodo de cuerpo entre la fuente (ánodo) y el drenador (cátodo) tiene una tensión de conducción directa de 0.8V típ., 1.4V máx. Si en las líneas de bus se producen picos negativos inductivos por debajo de masa o si la alimentación superior está desconectada mientras la inferior sigue activa, la corriente puede conducirse de forma parásita a través del diodo. En situaciones de apagado donde el carril de 5V cae a masa, elevar la línea de 3.3V a nivel alto puede retroalimentar la línea de 5V a través de la resistencia pull-up y del canal.

Mitigación

Compruebe la secuencia de encendido y apagado de tensiones en sistemas multialimentación. Asegure la descarga controlada de los condensadores de desacoplo y evite alimentar entradas de circuitos integrados apagados. Al gobernar cargas inductivas o cables largos, incorpore diodos Schottky de supresión para amortiguar picos negativos.

Circuitos de referencia

Desplazador de nivel bidireccional I2C de 3.3V a 5V con BSS138

Topología: Traductor de nivel de tensión bidireccional con MOSFET de canal N con puerta fijada a 3.3V, fuente en bus de 3.3V y resistencias pull-up discretas.

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Documentación oficial y hojas de datos citadas

Hojas de datos, erratas y notas de aplicación de los fabricantes de semiconductores.

DATASHEETonsemi

BSS138 N-Channel Logic Level Enhancement Mode Field Effect Transistor

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