Hispanopedia WikiEl 2N3055 es un transistor de potencia NPN de silicio diseñado para aplicaciones de propósito general. Fue introducido a principios de la década de 1960 por RCA utilizando un proceso de transistor de potencia hometaxial , y pasó a una base epitaxial a mediados de la década de 1970. [ 1 ] Su numeración sigue el estándar JEDEC . [ 2 ] Es un tipo de transistor de popularidad duradera. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
Presupuesto
Las características de rendimiento exactas dependen del fabricante y de la fecha; antes del paso a la versión con base epitaxial a mediados de la década de 1970, la frecuencia fT podía ser tan baja como 0,8 MHz, por ejemplo.
Encapsulado en un encapsulado TO-3 , es un transistor de potencia de 15 amperios , 60 voltios (o más, ver más abajo), 115 vatios con una β (ganancia de corriente directa) de 20 a 70 a una corriente de colector de 4 A (esto puede ser superior a 100 cuando se prueba a corrientes más bajas [ 6 ] ). Suele tener una frecuencia de transición de alrededor de 3,0 MHz y 6 MHz es típico para el 2N3055A; a esta frecuencia la ganancia de corriente calculada (beta) cae a 1, lo que indica que el transistor ya no puede proporcionar una amplificación útil en configuración de emisor común . La frecuencia a la que la ganancia comienza a caer puede ser mucho más baja, ver más abajo.
Calificaciones máximas
La tensión máxima colector-emisor para el 2N3055, como en otros transistores, depende de la resistencia de la ruta que proporciona el circuito externo entre la base y el emisor del transistor; con 100 ohmios, la tensión de ruptura V CER es de 70 voltios , y la tensión de sostenimiento colector-emisor, V CEO(sus) , viene dada por ON Semiconductor . [ 6 ] A veces, la tensión de ruptura CBO de 100 V (la tensión máxima entre colector y base, con el emisor abierto, una configuración poco realista en circuitos prácticos) se da como única tensión nominal, lo que puede causar confusión. Los fabricantes rara vez especifican la tensión nominal V CES para el 2N3055.
La disipación de potencia total (escrita como P D en la mayoría de las hojas de datos estadounidenses, P tot en las europeas) depende del disipador de calor al que está conectado el 2N3055. Con un disipador de calor "infinito", es decir: cuando la temperatura de la carcasa es de 25 grados, la potencia nominal es de aproximadamente 115 W (algunos fabricantes especifican 117 W), pero en la mayoría de las aplicaciones (y ciertamente cuando la temperatura ambiente es alta) se esperaría una potencia nominal significativamente menor, según la curva de reducción de potencia del fabricante. El dispositivo está diseñado para funcionar con un disipador de calor eficiente, pero se debe tener cuidado de montar el dispositivo correctamente, [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] de lo contrario, pueden producirse daños físicos o un manejo de potencia deficiente, especialmente con carcasas o disipadores de calor que no sean perfectamente planos.
Frecuencia de transición, f T
El manual de transistores RCA de 1967, SC-13, no mencionaba ninguna medida de rendimiento de alta frecuencia para el 2N3055; en el manual SC-15 de 1971 se especificó una frecuencia de transición, f T , de al menos 800 kHz (a I C = 1 A) y f hfe (la frecuencia a la que la ganancia de corriente de pequeña señal cae 3 dB) también se especificó a 1 A como mínimo 10 kHz. Otros fabricantes de la época también especificaban valores similares (por ejemplo, en 1973 Philips dio f T > 0,8 MHz y f hfe > 15 kHz para su dispositivo 2N3055).
En 1977, RCA modificó sus especificaciones para indicar 2,5 como magnitud mínima de la ganancia de pequeña señal a f = 1 MHz, lo que esencialmente proporciona una f T mínima de 2,5 MHz (y 4 MHz para su MJ2955). Las hojas de datos modernas del 2N3055 suelen especificar, aunque no siempre, una f T de 2,5 MHz (mínimo) debido a las mejoras introducidas con el tiempo (especialmente la transición al proceso de fabricación epitaxial). Sin embargo, no se puede asumir que un 2N3055 (y muchos otros transistores de potencia de esta época) tengan un excelente rendimiento a altas frecuencias, y puede haber degradación del desfase y de la ganancia en lazo abierto incluso en el rango de audiofrecuencia. Los sucesores modernos del 2N3055 pueden ser mucho más adecuados para circuitos de conmutación rápida o amplificadores de potencia de audio de alta gama.
Historia
El 2N3055, de gran importancia histórica, fue diseñado por el grupo de ingeniería de Herb Meisel con RCA; fue el primer transistor de potencia de silicio multiamplificador que se vendió por menos de un dólar y se convirtió en un estándar de trabajo de la industria. [ 10 ] Los 2N3054 y 2N3055 se derivaron de los 2N1486 y 2N1490 después de los rediseños del paquete por Milt Grimes. El equipo de ingenieros de diseño, producción y aplicaciones recibió premios de logros de RCA Electronic Components en 1965. El 2N3055 sigue siendo muy popular como transistor de paso en serie en fuentes de alimentación lineales y todavía se utiliza para circuitos de corriente media y alta potencia en general, incluidos los convertidores de potencia de baja frecuencia, aunque su uso en amplificadores de potencia de audio e inversores de CC a CA es ahora menos común y su uso en aplicaciones de modo conmutado de alta frecuencia nunca fue muy práctico. Fue suministrado por otros fabricantes; Texas Instruments incluyó una versión de mesa de difusión simple del dispositivo en una hoja de datos de agosto de 1967. [ 11 ] Una limitación era que su respuesta en frecuencia era bastante baja (típicamente la frecuencia de ganancia unitaria o frecuencia de transición, f T , era de 1 MHz). Si bien esto era adecuado para la mayoría de las aplicaciones de "trabajo duro" de baja frecuencia, y a la par con otros transistores de alta potencia alrededor de 1970, sí generó algunas dificultades en los diseños de amplificadores de potencia de alta fidelidad alrededor de 20 kHz, ya que la ganancia comienza a disminuir y el desplazamiento de fase aumenta.
Mediados de la década de 1970
Con los cambios en la tecnología de fabricación de semiconductores, el proceso original dejó de ser económicamente competitivo a mediados de la década de 1970, y se creó un dispositivo similar utilizando tecnología de base epitaxial . [ 1 ] Las clasificaciones máximas de voltaje y corriente de este dispositivo son las mismas que las del original, pero no es tan inmune a la ruptura secundaria ; el manejo de potencia (área de operación segura) está limitado a alto voltaje a una corriente menor que la del original. [ 1 ] Sin embargo, la frecuencia de corte es más alta, lo que permite que el nuevo tipo de 2N3055 sea más eficiente a frecuencias más altas. Además, la respuesta de frecuencia más alta ha mejorado el rendimiento cuando se utiliza en amplificadores de audio. [ 1 ]
Aunque el 2N3055 original entró en declive en comparación con los transistores de base epitaxial debido a los altos costos de fabricación, la versión de base epitaxial continuó utilizándose tanto en amplificadores lineales como en fuentes de alimentación conmutadas. [ 1 ] Varias versiones del 2N3055 siguen en producción; se utiliza en amplificadores de potencia de audio que entregan hasta 40 W en una carga de 8 ohmios [ 12 ] en una configuración de salida push-pull .
Dispositivos relacionados
Existen variantes con tensiones nominales más altas (por ejemplo, 2N3055HV , con una tensión nominal ceo de 100 V ), diferentes materiales o tipos de carcasa (por ejemplo, acero, aluminio o plástico con pestaña metálica) y otras variaciones, además de las pequeñas variaciones en las especificaciones (como una disipación de potencia de 115 o 117 vatios) entre los dispositivos marcados como 2N3055 de varios fabricantes desde el original de RCA.
Un MJ2955 ( PNP ) (que no debe confundirse con un 2N2955, que es un transistor PNP de señal pequeña [ 13 ] ), que también se fabrica hoy en día utilizando el proceso epitaxial, es un transistor complementario al 2N3055.
En los años sesenta y principios de los setenta, Philips fabricó dispositivos similares encapsulados en paquetes TO-3 bajo las referencias BDY20 (descrito como destinado a aplicaciones de "alta fidelidad") y BDY38 (aunque el BDY38 tiene una tensión nominal inferior a la del 2N3055).
Una versión TO-3 P (encapsulado de plástico) del 2N3055 y su dispositivo complementario MJ2955 están disponibles como TIP3055 y TIP2955 respectivamente, con valores de disipación de potencia ligeramente reducidos.
Los transistores TIP33 (NPN) y TIP34 (PNP) de 10 amperios (15 amperios de pico) y 80 vatios, con carcasa de plástico, presentan características algo similares a las de los transistores 2N3055 y MJ2955 respectivamente, y están disponibles en variantes con tensiones de ruptura ceo de 40/60/80/100 V.
El 2N3773 , con encapsulado TO-3, tiene una ganancia ligeramente inferior pero valores máximos significativamente superiores (150 W, 140 V ceo , 16 amperios).
El 2N3054 es una versión de menor potencia que el 2N3055, con una potencia nominal de 25 W, 55 V y 4 A, pero quedó prácticamente obsoleto a finales de la década de 1980, cuando muchos dispositivos TO-66 fueron retirados de los catálogos de los principales fabricantes. En muchos casos, se puede utilizar una versión con encapsulado TO-220 , como el MJE3055T , en lugar del 2N3054, así como en algunas aplicaciones del 2N3055.
El KD503 es un equivalente de mayor potencia utilizado en los países del Bloque del Este y está destinado a aplicaciones de propósito general. Fue producido exclusivamente por la empresa electrónica checoslovaca Tesla . El KD503 se encapsula en un encapsulado estilo TO-3 (llamado T41 por Tesla), es un transistor de potencia de 20 amperios , 80 voltios , 150 vatios . Tiene una frecuencia de transición de 2,0 MHz;. El KD503 tiene mayor potencia y mayor corriente que el 2N3055. [ 14 ] Fueron ampliamente utilizados en los antiguos países del Bloque del Este en amplificadores de potencia de audio fabricados por la checoslovaca Tesla y la polaca Unitra .
Referencias
- 1 2 3 4 5 Ellis, JN; Osadchy, VS; Zarlink Semiconductor (noviembre de 2001). "El 2N3055: un estudio de caso". IEEE Transactions on Electron Devices . 48 (11): 2477– 2484. Bibcode : 2001ITED...48.2477E . doi : 10.1109/16.960371 .
- ↑ Dhir, SM (2000) [1999]. "Capítulo 2.2: Especificaciones y pruebas de BJT" . Componentes y materiales electrónicos: Principios, fabricación y mantenimiento (quinta reimpresión, 2007 ). India: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited . pág. 145. ISBN 0-07-463082-2.
- ↑ P. Horowitz; W. Hill (2001). El arte de la electrónica (2.ª ed.). Cambridge University Press. pág. 321. ISBN 978-0-521-37095-0.
el siempre popular 2N3055
- ↑ Gordon McComb (2001). La bonanza del constructor de robots (2.ª ed.). McGraw-Hill Professional. pág. 261. ISBN 978-0-07-136296-2
Para aplicaciones de alta potencia, el transistor NPN que se utiliza casi universalmente es el 2N3055
. - ↑ Rudolf F. Graf; William Sheets (2001). Construye tus propios transmisores de baja potencia: proyectos para el experimentador en electrónica . Newnes. pág. 14. ISBN 978-0-7506-7244-3Los dispositivos 2N2222, 2N2905 y 2N3055 ,
por ejemplo, que datan de la década de 1960 pero que han sido mejorados, siguen siendo útiles en nuevos diseños y siguen siendo populares entre los experimentadores.
- 1 2 3 "2N3055(NPN), MJ2955(PNP): Transistores de potencia de silicio complementarios (6.ª revisión)" (PDF) . On Semiconductor . Semiconductor Components Industries. Diciembre de 2005. Consultado el 25 de marzo de 2011 .
- ↑ Roehr, Bill. "Consideraciones de montaje para semiconductores de potencia" (PDF) . ON Semiconductor . Consultado el 31 de octubre de 2016 .
- ↑ Elliott, Rod. "Diseño de disipadores de calor y montaje de transistores" . Archivado del original el 21 de julio de 2019. Consultado el 31 de octubre de 2016 .
- ↑ Biagi, Hubert. "CONSIDERACIONES DE MONTAJE PARA ENCAPSULADOS TO-3" (PDF) . Burr-Brown . Consultado el 31 de octubre de 2016 .
- ↑ Ward, Jack (2001). "Historia oral – Herb Meisel" . pág. 3. Consultado el 7 de noviembre de 2016 .
- ↑ The Power Semiconductor Data Book for Design Engineers, Primera edición , Texas Instruments Incorporated, publicación n.º CC-404 70977-22-IS, sin fecha, páginas 5-75
- ↑ Grupo IOSS (2008). Libro de consulta de circuitos de audio electrónicos de aplicaciones IOSS . vol. 1. Ioss, Llc. pag. 52 – 53. ISBN 978-1-4404-7195-7. Consultado el 25 de marzo de 2011 .
- ^ Kluwers Internationale Transistor Gids (4 ed.). Kluwer Technische Boeken BV 1991. pág. 55.ISBN 9020125192.
- ↑ "2N3055, MJ2955, Transistores de potencia complementarios" (PDF) . STMicroelectronics .
- ↑ Dispositivos de potencia RCA . RCA Corporation. 1977.
- ↑ "Transistores Tesla: Hoja de datos de transistores Tesla" . Transistores Tesla . Tesla. 1980. Consultado el 15 de diciembre de 2015 .
Lecturas adicionales
- Libro de datos históricos
- Manual de datos de transistores bipolares de potencia , 1208 páginas, 1988, SGS-Thomson.
- Hojas de datos
- Hojas de datos de ST y ON
- Hoja de datos KD503 Catálogo de hojas de datos
- transistores bipolares
- transistores comerciales
- Estándares JEDEC
