Tranzystory MOSFET MocyW produkcji

BSS138

Producent: onsemi

Dane z noty katalogowej: onsemi BSS138/D, wer. Rev. 7, kwiecień 2024

onsemi BSS138: tranzystor MOSFET z kanałem N w obudowie SOT-23 (CASE 318-08), pinout G-S-D; graniczne napięcie VDSS 50 V i ciągły prąd ID 220 mA przy TA = 25°C.

ObudowySOT-23

Oficjalna Nota Katalogowa (PDF)

Przegląd Techniczny

BSS138 to standardowy tranzystor polowy MOSFET z kanałem wzbogacanym typu N o sterowaniu logicznym, przeznaczony do układów małosygnałowych, produkowany przez onsemi (dokumentacja BSS138/D, Rev. 7, kwiecień 2024 r.). Umieszczony w obudowie do montażu powierzchniowego SOT-23 (TO-236AB / CASE 318-08), komponent posiada wyprowadzenia G-S-D: pin 1 bramka (G), pin 2 źródło (S) oraz pin 3 dren (D). Dopuszczalne wartości graniczne przy TA = 25°C określają maksymalne napięcie przebicia dren-źródło VDSS równe 50V, stałe napięcie dren-bramka VDGR równe 50V (RGS <= 1 MΩ), stałe napięcie bramka-źródło VGSS na poziomie ±20V (szczytowe niepowtarzalne ±40V dla tp < 50 µs), stały prąd drenu ID równy 220mA, prąd impulsowy IDM wynoszący 880mA oraz całkowitą moc strat PD równą 360mW (współczynnik obniżenia 2.8 mW/°C powyżej 25°C; rezystancja termiczna złącze-otoczenie RthetaJA = 350°C/W na minimalnym polu lutowniczym). Parametry elektryczne gwarantują minimalne napięcie przebicia dren-źródło BVDSS = 50V przy VGS = 0V, ID = 250 µA. Napięcie progowe bramki VGS(th) mieści się w przedziale od 0.8V min., 1.3V typ. do 1.5V maks. przy VDS = VGS, ID = 1.0 mA, wyznaczając początek przewodzenia kanału. Rezystancja włączenia RDS(on) wynosi gwarantowane 1.4 Ω typ., 3.5 Ω maks. przy VGS = 10V, ID = 0.22 A oraz 1.9 Ω typ., 6.0 Ω maks. przy VGS = 4.5V, ID = 0.22 A. Czasy przełączania są bardzo krótkie: opóźnienie włączenia td(on) = 2.5 ns typ. (20 ns maks.), czas narastania tr = 9 ns typ. (20 ns maks.), opóźnienie wyłączenia td(off) = 20 ns typ. (50 ns maks.) i czas opadania tf = 7 ns typ. (20 ns maks.) przy VDD = 30V, ID = 0.22 A, VGS = 10V oraz RGEN = 50 Ω. Pojemność wejściowa Ciss wynosi 27 pF typ. (50 pF maks.) przy VDS = 25V, VGS = 0V, f = 1.0 MHz. Wbudowana dioda podłożowa charakteryzuje się maksymalnym ciągłym prądem przewodzenia IS = 0.22 A oraz napięciem przewodzenia VSD równym 0.8V typ., 1.4V maks. przy VGS = 0V, IS = 0.22 A.

Rozkład Wyprowadzeń i Funkcje Alternatywne

Interaktywny rozkład pinów i funkcje wyprowadzeń obudowy SOT-23-3.

Ilustracja obudowy, a nie zwymiarowany rysunek mechaniczny.

3 / 3 wyprowadzeń

Nazwa pinu	Typ	Tolerancja 5V	Funkcje alternatywne / szczegóły
G	passive	—	Wyprowadzenie bramki (Gate, pin 1, lewy dolny styk obudowy SOT-23 / CASE 318-08; wejście o wysokiej impedancji, dopuszczalne napięcie VGSS ±20V stałe, ±40V w impulsie tp < 50 µs)
S	passive	—	Wyprowadzenie źródła (Source, pin 2, prawy dolny styk obudowy SOT-23 / CASE 318-08; wspólny punkt odniesienia dla potencjałów bramki i drenu)
D	passive	—	Wyprowadzenie drenu (Drain, pin 3, górny środkowy styk obudowy SOT-23 / CASE 318-08; limit absolutny VDSS 50V, ciągły prąd ID 220 mA przy TA = 25°C)

Kluczowe Parametry

Parametry

Parametr	Min.	Typowo	Maks.	Jednostka	Warunki pomiaru
Napięcie przebicia dren-źródło(BVDSS)	50	—	—	V	VGS = 0 V, ID = 250 µA, TJ = 25°C
Napięcie progowe bramka-źródło(VGS_th)	0.8	1.3	1.5	V	VDS = VGS, ID = 1.0 mA, TJ = 25°C
Prąd zerowy drenu przy zerowym napięciu bramki(IDSS)	—	—	0.5	µA	VDS = 50 V, VGS = 0 V, TJ = 25°C
Prąd upływu bramka-podłoże(IGSS)	—	—	100	nA	VGS = ±20 V, VDS = 0 V, TJ = 25°C
Rezystancja włączenia dren-źródło przy 10V(RDS_on_10V)	—	1.4	3.5	Ω	VGS = 10 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Rezystancja włączenia dren-źródło przy 4.5V(RDS_on_4_5V)	—	1.9	6	Ω	VGS = 4.5 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Transkonduktancja przewodzenia(gFS)	170	350	—	mS	VDS = 10 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Pojemność wejściowa(Ciss)	—	27	50	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Pojemność wyjściowa(Coss)	—	11	25	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Pojemność sprzężenia zwrotnego(Crss)	—	4	8	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Czas opóźnienia włączenia(td_on)	—	2.5	20	ns	Warunki pomiaru: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Czas narastania(tr)	—	9	20	ns	Warunki pomiaru: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Czas opóźnienia wyłączenia(td_off)	—	20	50	ns	Warunki pomiaru: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Czas opadania(tf)	—	7	20	ns	Warunki pomiaru: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Maksymalne dopuszczalne napięcie dren-źródło(VDSS)	—	—	50	V	TA = 25°C
Maksymalny ciągły prąd drenu(ID_cont)	—	—	220	mA	TA = 25°C
Maksymalny impulsowy prąd drenu(IDM)	—	—	880	mA	TA = 25°C
Maksymalna całkowita moc strat(PD)	—	—	360	mW	TA = 25°C; spadek mocy 2.8 mW/°C powyżej 25°C
Napięcie przewodzenia diody podłożowej(VSD)	—	0.8	1.4	V	VGS = 0 V, IS = 0.22 A, TJ = 25°C

Wartości Maksymalne (Absolute Maximum Ratings)

Temperatura przechowywania	-55 – 150 °C
Rezystancja termiczna θJA (SOT-23)	350 °C/W

Pułapki Układowe i Ostrzeżenia Inżynieryjne

Rzeczywiste zastrzeżenia sprzętowe, ograniczenia projektu PCB i errata krzemu, które warto znać przed produkcją.

Krytyczne

Orientacja źródła i drenu w układach dwukierunkowych konwerterów poziomów I2C

W klasycznych układach dwukierunkowych translatorów poziomów logicznych I2C (NXP AN10441) źródło MOSFET musi być podłączone do szyny o niższym napięciu zasilania (np. 3.3V) z bramką dołączoną do tego samego zasilania 3.3V, podczas gdy dren skierowany jest w stronę szyny o wyższym napięciu (np. 5V). Ponieważ tranzystor zawiera pasożytniczą diodę podłożową skierowaną od źródła do drenu, zamiana miejscami źródła i drenu spowoduje podłączenie anody do szyny 5V, a katody do 3.3V. Prowadzi to do trwałego spolaryzowania diody w kierunku przewodzenia przy niższym napięciu po stronie 3.3V, wywołując niekontrolowany przepływ prądu z szyny 5V do 3.3V i zwierając szynę wysokonapięciową do stanu niskiego.

Jak temu zapobiec

Układaj tranzystor BSS138 bezwzględnie tak, aby Źródło (Source, pin 2) znajdowało się po stronie niższego napięcia (VCC_low), a Dren (Drain, pin 3) po stronie wyższego napięcia (VCC_high). Bramka (Gate, pin 1) łączy się bezpośrednio z VCC_low. Zastosuj zewnętrzne rezystory podciągające po obu stronach szyny, aby ustalić poprawny stan wysoki w spoczynku.

Krytyczne

Rezystancja włączenia małosygnałowego (RDS(on) do 6.0 Ω) uniemożliwia sterowanie mocą

Tranzystor BSS138 został zaprojektowany z myślą o szybkiej translacji poziomów sygnałów cyfrowych, a nie o załączaniu obciążeń prądowych. Karta katalogowa BSS138/D określa rezystancję włączenia do 3.5 Ω przy VGS = 10V oraz do 6.0 Ω przy VGS = 4.5V (dla ID = 0.22 A). Przepływ prądu 150 mA przez kanał o rezystancji 6.0 Ω powoduje spadek napięcia 0.9V na tranzystorze i wydzielanie 135 mW mocy cieplnej. W niewielkiej obudowie SOT-23 o rezystancji termicznej RthetaJA = 350°C/W na minimalnym polu lutowniczym podnosi to temperaturę struktury o ponad 47°C ponad temperaturę otoczenia, wywołując przeciążenie termiczne.

Jak temu zapobiec

Ogranicz zastosowanie BSS138 do sygnałów logicznych małej mocy, linii komunikacyjnych i obwodów podciągających (ID < 50 mA). Do sterowania mocą, silnikami lub przekaźnikami o prądzie powyżej 100 mA dobierz tranzystor o niskim RDS(on), taki jak IRLZ44N, 2N7000 lub nowoczesny polowy tranzystor TrenchFET.

Ostrzeżenie

Sterowanie z układów poniżej 3.3V i brak gwarantowanego niskonapięciowego wysterowania bramki

Chociaż napięcie progowe bramki VGS(th) mieści się w zakresie od 0.8V do 1.5V (przy ID = 1.0 mA), wartość ta oznacza jedynie początek przewodzenia kanału. Dokumentacja onsemi dla BSS138 podaje gwarantowane parametry RDS(on) wyłącznie dla VGS = 10V (<= 3.5 Ω) oraz VGS = 4.5V (<= 6.0 Ω); producent nie gwarantuje rezystancji kanału przy napięciach sterujących 1.8V, 2.5V ani 3.3V. Przy translacji poziomów między domenami 1.8V i 3.3V napięcie nadmiarowe bramki (VGS - VGS(th)) dla niekorzystnych egzemplarzy może wynosić zaledwie 0.3V, co skutkuje znacznie wyższą rezystancją kanału i wydłużeniem czasów narastania sygnałów na magistrali I2C.

Jak temu zapobiec

W domenach logicznych 1.8V lub 2.5V uwzględniaj wyższą efektywną rezystancję kanału (~15–30 Ω) przy wyliczaniu stałej czasowej RC. Jeżeli czasy narastania przekraczają limity standardu I2C Fast-mode (400 kHz), zmniejsz wartości rezystorów podciągających lub zastosuj dedykowane translatory (np. PCA9306 lub TXS0102).

Ostrzeżenie

Pasożytnicze przewodzenie diody podłożowej przy ujemnych oscylacjach lub kolejności zasilania

Wbudowana dioda podłożowa między źródłem (anoda) a drenem (katoda) posiada napięcie przewodzenia równe 0.8V typ., 1.4V maks. Jeżeli na liniach sygnałowych wystąpią ujemne szpilki indukcyjne poniżej potencjału masy lub gdy zasilanie szyny wyższego napięcia zostanie odłączone przy aktywnej szynie niższej, prąd zacznie pasożytniczo płynąć przez diodę. W stanach wyłączenia, gdy szyna 5V zostanie zwarta do masy, podciągnięcie linii 3.3V do stanu wysokiego może spowodować prąd zwrotny do szyny 5V przez rezystor i kanał tranzystora.

Jak temu zapobiec

Kontroluj sekwencję załączania zasilania w systemach wielonapięciowych. Zadbaj o bezpieczne rozładowywanie kondensatorów filtrujących i unikaj podawania sygnałów na piny niezasilonych układów scalonych. Przy sterowaniu liniami długimi lub obciążeniami indukcyjnymi stosuj diody zabezpieczające Schottky'ego do tłumienia oscylacji.

Przykładowe Aplikacje Układowe

Dwukierunkowy konwerter poziomów logicznych I2C 3.3V na 5V na BSS138

Topologia: Dwukierunkowy translator poziomów napięć na tranzystorze MOSFET z kanałem N z bramką podłączoną do 3.3V, źródłem na magistrali 3.3V i dyskretnymi rezystorami podciągającymi.

Zobacz schemat Otwórz w Edytorze Web CAD

Oficjalna Dokumentacja i Cytowane Źródła

Oryginalne noty aplikacyjne, erraty i specyfikacje producentów półprzewodników.

DATASHEETonsemi

BSS138 N-Channel Logic Level Enhancement Mode Field Effect Transistor

Pomóż dbać o poprawność tej strony

Znalazłeś pin, obudowę lub parametr niezgodny z notą katalogową? Zgłoś to.

Zgłoś problem

Otwiera publiczny formularz na GitHubie z już wpisaną tą stroną; potrzebne jest bezpłatne konto GitHub. Jak działają zgłoszenia i potwierdzenia

Przegląd Techniczny

Rozkład Wyprowadzeń i Funkcje Alternatywne

Kluczowe Parametry

Parametry

Wartości Maksymalne (Absolute Maximum Ratings)

Pułapki Układowe i Ostrzeżenia Inżynieryjne

Przykładowe Aplikacje Układowe

Dwukierunkowy konwerter poziomów logicznych I2C 3.3V na 5V na BSS138

Oficjalna Dokumentacja i Cytowane Źródła

BSS138 N-Channel Logic Level Enhancement Mode Field Effect Transistor

Pomóż dbać o poprawność tej strony

Powiązane komponenty

2N7000

IRLZ44NPbF

2N3904

2N3906