Потужні MOSFET транзисториУ виробництві

BSS138

Виробник: onsemi

Дані взято з даташиту: onsemi BSS138/D, ред. Rev. 7, квітень 2024 р.

onsemi BSS138 — польовий транзистор MOSFET з індукованим N-каналом у SOT-23 (CASE 318-08), цоколівка G-S-D; граничні параметри: VDSS 50 V і постійний ID 220 mA за TA = 25°C.

КорпусиSOT-23

Офіційний даташит (PDF)

Технічний огляд

BSS138 — це галузевий стандарт малосигнального польового транзистора MOSFET з індукованим N-каналом для логічних рівнів керування виробництва onsemi (технічний опис BSS138/D, ред. 7, квітень 2024 року). Виготовлений у поверхневому корпусі SOT-23 (TO-236AB / CASE 318-08), прилад має цоколівку G-S-D: вивід 1 — затвор (G), вивід 2 — витік (S) та вивід 3 — стік (D). Граничні абсолютні параметри при TA = 25°C встановлюють напругу пробою стік-витік VDSS 50V, постійну напругу стік-затвор VDGR 50V (RGS <= 1 MΩ), постійну напругу затвор-витік VGSS ±20V (неповторюваний пік ±40V для tp < 50 µs), постійний струм стоку ID 220mA, імпульсний струм стоку IDM 880mA і повну розсіювану потужність PD 360mW (зниження 2.8 mW/°C вище 25°C; тепловий опір перехід-середовище RthetaJA = 350°C/W на мінімальному майданчику). Електричні характеристики гарантують мінімальну напругу пробою стік-витік BVDSS = 50V при VGS = 0V, ID = 250 µA. Порогова напруга затвора VGS(th) становить 0.8V мін., 1.3V тип., 1.5V макс. при VDS = VGS, ID = 1.0 mA, що відповідає початку провідності каналу. Статичний опір відкритого каналу RDS(on) гарантується на рівні 1.4 Ω тип., 3.5 Ω макс. при VGS = 10V, ID = 0.22 A та 1.9 Ω тип., 6.0 Ω макс. при VGS = 4.5V, ID = 0.22 A. Швидкодія є високою: типовий час затримки ввімкнення td(on) = 2.5 ns (20 ns макс.), час наростання tr = 9 ns (20 ns макс.), затримка вимкнення td(off) = 20 ns (50 ns макс.) і час спаду tf = 7 ns (20 ns макс.) при VDD = 30V, ID = 0.22 A, VGS = 10V та RGEN = 50 Ω. Вхідна ємність Ciss становить 27 pF тип. (50 pF макс.) при VDS = 25V, VGS = 0V, f = 1.0 MHz. Вбудований діод характеризується максимальним постійним прямим струмом витоку IS 0.22 A та прямою напругою VSD 0.8V тип., 1.4V макс. при VGS = 0V, IS = 0.22 A.

Розпіновка та альтернативні функції

Інтерактивна розпіновка та призначення виводів корпусу SOT-23-3.

Ілюстрація корпусу, а не механічне креслення з розмірами.

3 / 3 виводів

Назва піна	Тип	Толерантність до 5V	Альтернативні функції / деталі
G	passive	—	Вивід затвора (Gate, вивід 1, лівий нижній вивід SOT-23 / CASE 318-08; високоімпедансний вхід керування, ліміт VGSS ±20V постійно, ±40V імпульсно tp < 50 µs)
S	passive	—	Вивід витоку (Source, вивід 2, правий нижній вивід SOT-23 / CASE 318-08; спільний опорний вивід для потенціалів затвора і стоку)
D	passive	—	Вивід стоку (Drain, вивід 3, верхній центральний вивід SOT-23 / CASE 318-08; абсолютний ліміт VDSS 50V, постійний струм ID 220 mA за TA = 25°C)

Основні характеристики

Параметричні характеристики

Параметр	Мін.	Типове	Макс.	Одиниця	Умови вимірювання
Напруга пробою стік-витік(BVDSS)	50	—	—	V	VGS = 0 V, ID = 250 µA, TJ = 25°C
Порогова напруга затвор-витік(VGS_th)	0.8	1.3	1.5	V	VDS = VGS, ID = 1.0 mA, TJ = 25°C
Струм витоку стоку при нульовій напрузі затвора(IDSS)	—	—	0.5	µA	VDS = 50 V, VGS = 0 V, TJ = 25°C
Струм витоку затвор–підкладка(IGSS)	—	—	100	nA	VGS = ±20 V, VDS = 0 V, TJ = 25°C
Опір відкритого каналу стік-витік при 10V(RDS_on_10V)	—	1.4	3.5	Ω	VGS = 10 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Опір відкритого каналу стік-витік при 4.5V(RDS_on_4_5V)	—	1.9	6	Ω	VGS = 4.5 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Крутизна прямої передачі(gFS)	170	350	—	mS	VDS = 10 V, ID = 0.22 A, TJ = 25°C
Вхідна ємність(Ciss)	—	27	50	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Вихідна ємність(Coss)	—	11	25	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Прохідна ємність(Crss)	—	4	8	pF	VDS = 25 V, VGS = 0 V, f = 1.0 MHz, TJ = 25°C
Час затримки ввімкнення(td_on)	—	2.5	20	ns	Умови випробування: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Час наростання(tr)	—	9	20	ns	Умови випробування: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Час затримки вимкнення(td_off)	—	20	50	ns	Умови випробування: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Час спаду(tf)	—	7	20	ns	Умови випробування: VDD = 30 V, ID = 0.22 A, VGS = 10 V, RGEN = 50 Ω, TJ = 25°C
Абсолютна максимальна напруга стік-витік(VDSS)	—	—	50	V	TA = 25°C
Абсолютний максимальний постійний струм стоку(ID_cont)	—	—	220	mA	TA = 25°C
Абсолютний максимальний імпульсний струм стоку(IDM)	—	—	880	mA	TA = 25°C
Абсолютна максимальна розсіювана потужність(PD)	—	—	360	mW	TA = 25°C; зниження 2.8 mW/°C вище 25°C
Пряма напруга вбудованого діода(VSD)	—	0.8	1.4	V	VGS = 0 V, IS = 0.22 A, TJ = 25°C

Гранично допустимі параметри

Температура зберігання	-55 – 150 °C
Тепловий опір θJA (SOT-23)	350 °C/W

Інженерні нюанси та підводні камені

Реальні апаратні застереження, обмеження розводки плати та помилки кристала, які варто знати до виготовлення.

Критично

Орієнтація витоку та стоку в схемах двонапрямлених трансляторів I2C

У класичних схемах двонапрямлених перетворювачів логічних рівнів шини I2C (NXP AN10441) вивід витоку MOSFET обов'язково має підключатися до шини з меншою напругою живлення (наприклад, 3.3V) із підключенням затвора до цієї ж лінії 3.3V, тоді як стік звернений до шини з більшою напругою (наприклад, 5V). Оскільки MOSFET з індукованим каналом має внутрішній паразитичний діод, спрямований від витоку до стоку, перевертання витоку та стоку підключає анод діода до лінії 5V, а катод — до лінії 3.3V. Це призводить до постійного прямого зміщення діода, коли напруга з боку 3.3V нижча, спричиняючи неконтрольоване перетікання струму з шини 5V у шину 3.3V і блокуючи високовольтну шину в низькому стані.

Як уникнути

Підключайте BSS138 суворо витоком (Source, вивід 2) до сторони нижчої напруги (VCC_low), а стоком (Drain, вивід 3) — до сторони вищої напруги (VCC_high). Затвор (Gate, вивід 1) з'єднується безпосередньо з VCC_low. Встановлюйте зовнішні підтягувальні резистори з обох боків лінії для формування коректного високого рівня в стані спокою.

Критично

Малосигнальний опір відкритого каналу (RDS(on) до 6.0 Ω) унеможливлює силове комутування

BSS138 спроєктований спеціально для малосигнальної трансляції логічних рівнів і високошвидкісного цифрового перемикання, а не для силового комутування навантажень. Технічний опис BSS138/D нормує статичний опір відкритого каналу до 3.5 Ω при VGS = 10V і до 6.0 Ω при VGS = 4.5V (при струмі ID = 0.22 A). Пропускання струму 150 mA через канал з опором 6.0 Ω спричиняє падіння напруги 0.9V на транзисторі та генерує 135 mW розсіюваної теплової потужності. У мініатюрному корпусі SOT-23 із тепловим опором RthetaJA = 350°C/W на мінімальному майданчику це підвищує температуру кристала на понад 47°C над температурою середовища, викликаючи перегрів.

Як уникнути

Обмежуйте використання BSS138 малострумовими цифровими сигналами, лініями зв'язку та колами підтяжки (ID < 50 mA). Для силового перемикання, керування двигунами чи реле зі струмом понад 100 mA обирайте польові транзистори з низьким RDS(on), такі як IRLZ44N, 2N7000 або сучасні силові MOSFET серії TrenchFET.

Увага

Керування логікою з напругою нижче 3.3V та відсутність гарантованого відмикання

Хоча порогова напруга затвора VGS(th) становить від 0.8V до 1.5V (при струмі ID = 1.0 mA), цей поріг фіксує лише початок провідності каналу. Документація onsemi для BSS138 надає гарантовані специфікації RDS(on) лише при VGS = 10V (<= 3.5 Ω) та VGS = 4.5V (<= 6.0 Ω); опір каналу для рівнів керування 1.8V, 2.5V або 3.3V виробником не гарантується. При трансляції сигналів між логічними системами 1.8V та 3.3V перенапруга затвора (VGS - VGS(th)) для найгірших екземплярів може складати лише 0.3V, що призводить до значно вищого опору каналу й сповільнення фронтів на ємнісних лініях I2C.

Як уникнути

Для логічних доменів 1.8V або 2.5V розраховуйте сталу часу RC шини з урахуванням вищого еквівалентного опору каналу (~15–30 Ω). Якщо час наростання перевищує вимоги стандарту I2C Fast-mode (400 kHz), зменшуйте номінал підтягувальних резисторів або використовуйте спеціалізовані мікросхеми трансляторів (наприклад, PCA9306 чи TXS0102).

Увага

Паразитна провідність вбудованого діода при від'ємних викидах або черговості живлення

Вбудований діод між витоком (анод) і стоком (катод) має пряму напругу відкривання 0.8V тип., 1.4V макс. Якщо в лініях зв'язку виникають індуктивні викиди нижче потенціалу землі або лінія вищої напруги знеструмлена, коли лінія нижчої напруги залишається активною, струм може паразитно протікати через вбудований діод. У сценаріях вимкнення, коли шина 5V розряджена на землю, підтягування лінії 3.3V до високого рівня може викликати зворотне заживлення шини 5V через підтягувальний резистор і відкритий канал.

Як уникнути

Контролюйте послідовність подачі живлення в багаторівневих системах. Забезпечуйте своєчасне розряджання блокувальних конденсаторів і уникайте ситуацій подачі сигналів на знеструмлені виводи мікросхем. При роботі з індуктивними навантаженнями або довгими лініями встановлюйте захисні діоди Шотткі для придушення від'ємних викидів.

Типові схеми ввімкнення

Двонаправлений перетворювач логічних рівнів I2C 3.3V до 5V на BSS138

Топологія: Двонаправлений транслятор рівнів на N-канальному MOSFET із фіксацією затвора на 3.3V, витоком на шині 3.3V та дискретними підтягувальними резисторами.

Переглянути схему Відкрити у Web CAD редакторі

Офіційна документація та першоджерела

Офіційні даташити виробників напівпровідників, описи ревізій та технічні керівництва.

DATASHEETonsemi

BSS138 N-Channel Logic Level Enhancement Mode Field Effect Transistor

Допоможіть тримати сторінку точною

Знайшли пін, корпус або параметр, що не збігається з даташитом? Повідомте про це.

Повідомити про проблему

Відкриває публічну форму на GitHub, де цю сторінку вже вказано; потрібен безкоштовний акаунт GitHub. Як працюють звіти й підтвердження

Технічний огляд

Розпіновка та альтернативні функції

Основні характеристики

Параметричні характеристики

Гранично допустимі параметри

Інженерні нюанси та підводні камені

Типові схеми ввімкнення

Двонаправлений перетворювач логічних рівнів I2C 3.3V до 5V на BSS138

Офіційна документація та першоджерела

BSS138 N-Channel Logic Level Enhancement Mode Field Effect Transistor

Допоможіть тримати сторінку точною

Схожі компоненти

2N7000

IRLZ44NPbF

2N3904

2N3906