TO-220

Vista frontal del TO-220 ^{[ 1 ]}

Vista posterior del TO-220 ^{[ 1 ]}

El TO-220 es un tipo de encapsulado electrónico utilizado para componentes de alta potencia de orificio pasante con un espaciado entre pines de 0,1 pulgadas (2,54 mm) . La designación "TO" significa "transistor outline" (contorno de transistor). ^{[ 2 ]} Los encapsulados TO-220 tienen tres terminales. También se fabrican encapsulados similares con dos, cuatro, cinco o siete terminales. Una característica notable es una pestaña metálica con un orificio, que se utiliza para montar la carcasa a un disipador de calor , ^{[ 3 ]} lo que permite que el componente disipe más calor que uno construido en una carcasa TO-92 . Los componentes comunes encapsulados en TO-220 incluyen semiconductores discretos como transistores y rectificadores controlados de silicio , así como circuitos integrados . 

El encapsulado TO-220 es un encapsulado de potencia diseñado para semiconductores de potencia y un ejemplo de diseño de orificio pasante en lugar de un encapsulado de montaje superficial . Los encapsulados TO-220 se pueden montar en un disipador de calor para disipar varios vatios de calor residual . En un disipador de calor infinito, esto puede alcanzar los 50  W o más. La parte superior del encapsulado tiene una pestaña metálica con un orificio que se utiliza para montar el componente en el disipador de calor. A menudo se aplica pasta térmica entre el encapsulado y el disipador para mejorar aún más la transferencia de calor.

La lengüeta metálica suele estar conectada eléctricamente al circuito interno. Esto normalmente no supone un problema al usar disipadores de calor aislados, pero puede ser necesario un panel o lámina aislante para aislar eléctricamente el componente del disipador si este es conductor, está conectado a tierra o no está aislado. Se pueden usar muchos materiales para aislar eléctricamente el encapsulado TO-220, algunos de los cuales tienen la ventaja adicional de una alta conductividad térmica .

En aplicaciones que requieren un disipador de calor, si el disipador se desplaza durante el funcionamiento, el dispositivo TO-220 podría dañarse o destruirse debido al sobrecalentamiento.

Un encapsulado TO-220 con disipador de calor que disipa 1 W de calor tendrá una temperatura interna (de unión) típicamente de 2 a 5 °C superior a la temperatura del encapsulado (debido a la resistencia térmica entre la unión y la lengüeta metálica), y la lengüeta metálica del encapsulado TO-220 tendrá típicamente una temperatura de 1 a 60 °C superior a la temperatura ambiente, dependiendo del tipo de disipador de calor (si lo hay) utilizado. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}   

La resistencia térmica de unión a la carcasa de un dispositivo encapsulado en TO-220 (que suele ser menos importante que la resistencia térmica de la carcasa al ambiente) depende del grosor y el área del chip semiconductor dentro del encapsulado, generalmente en un rango entre 0,5  °C/W y 3  °C/W (según un libro de texto) ^{[ 7 ]} o entre 1,5  °C/W y 4  °C/W (según otro). ^{[ 6 ]} La resistencia térmica de unión a la carcasa del regulador de voltaje LM317 (National Semiconductors, página 5, versión TO200) es de 4  °C/W.

Si se necesita disipar más calor, se pueden seleccionar dispositivos en el paquete TO-247 (o TO-3P), también ampliamente utilizado. El TO-3P tiene una resistencia térmica típica de unión a ambiente (disipador de calor) de solo unos 40  °C/W, y su variante TO-3PF una ligeramente inferior. ^{[ 5 ]} Es posible aumentar aún más la capacidad de disipación de calor con módulos de potencia .

Cuando se utiliza un encapsulado TO-220 sin disipador de calor, el propio encapsulado actúa como disipador, y la resistencia térmica entre el disipador y el ambiente en el aire para un encapsulado TO-220 es de aproximadamente 70  °C/W. La resistencia térmica entre la unión y el aire del regulador de voltaje LM317 (National Semiconductors, página 5, versión TO200) es de 50  °C/W.

La familia de esquemas TO-220 está definida por la organización JEDEC . Existen varias variaciones de este esquema, ^{[ 1 ] [ 8 ]} tales como:

• TO-220F, TO-220FP es un encapsulado JEDEC de 3 pines cuyo plástico encapsula todo el cuerpo y las pestañas de montaje metálicas que normalmente están expuestas, proporcionando aislamiento eléctrico que inevitablemente aumenta la resistencia térmica del paquete en relación con la versión de pestañas metálicas sin aislamiento. ^{[ 9 ]}
• TO-220AB, esquema JEDEC de 3 pines
• TO-220AC un esquema JEDEC de 2 pines ^{[ 10 ]}

En ocasiones, la designación va seguida del número de terminales, como en TO-220AB-5L para cinco terminales, etc.

También existen algunas variaciones específicas del fabricante, como el SUPER-220 de International Rectifier , que prescinde del orificio en favor del montaje con clip, afirmando así un rendimiento térmico similar al del TO-247 en un formato TO-220. ^{[ 11 ]}

El encapsulado TO-220 se encuentra en dispositivos semiconductores que manejan menos de 100 amperios y operan a menos de unos pocos cientos de voltios. Estos dispositivos operan en CC o frecuencias relativamente bajas (audio), ya que el encapsulado TO-220 no está diseñado para dispositivos que operan en radiofrecuencias. Además de transistores bipolares, bipolares Darlington y MOSFET de potencia , el encapsulado TO-220 también se utiliza para circuitos integrados reguladores de voltaje lineales fijos y variables, y para pares de diodos Schottky. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

• TO-257 es un paquete metálico sellado herméticamente que, por lo demás, se considera equivalente a TO-220. ^{[ 21 ]}
• TO-220F, también conocido como SOT186 y SC67, es un paquete similar al TO-220, donde la pestaña de montaje del disipador de calor está encapsulada en el plástico. ^{[ 22 ]}

• TO-3 , un encapsulado metálico con potencias nominales similares.
• TO-126 , un encapsulado de plástico con potencias nominales más bajas.
• TO-263 , el equivalente de montaje superficial del TO-220.

• Estándar TO-220 - JEDEC
• Dibujo de contorno TO-220 - ON Semiconductor
• Dibujo esquemático TO-220AB - Vishay Intertechnology
• TO-220FP (Paquete completo) - Tecnología Amkor