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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MOSFETs in TO-92 o.ä.


Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Moin,

welcher Hersteller bietet noch MOSFETs in TO-92 (TO220 schon zu groß) 
oder ähnlichen Gehäusen an?
Sollte auch ein paar Jahre so bleiben.

So gerne ich auch SMD verwende, aber hier brauche ich einen P-Kanal 
MOSFET in einem Gehäuse, dass >=1W Dauerleistung verträgt.
Ich habe keine Höhenbegrenzung, aber keine Fläche, deswegen TO-92 o.ä.
Und die Halbleiterhersteller machen mich wuschig, denn fast alle SMD 
Packages vertragen ja >1W - wenn man ihnen 6qcm Fläche gibt - haha...

?

Danke,
X

Autor: T. C. (tripplex)
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1W und ein TO-92 Package kann richtig warm werden, ich glaube das wird
nichts.

Soll der P-Kanal FET schalten, oder befindet dieser sich im Linearen
Betrieb?
Muss ein P-Kanal Typ sein?

Autor: Hilfs-Sysop (Gast)
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Schau mal nach gehäuseform TO251 ("I-PAK").
Die sind stehend / Through Hole Montierbar, brauchen etwa soviel Platz 
wie TO92. (etwas breiter, weniger dick)
Ob 1W Ptot ohne Kühlung damit gehen musst du selber nachlesen.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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1W sage ich weil's maximal nur 900mW werden ;) . Es darf warm werden.
TO92 verträgt glaube ich je nach Hersteller zwischen 0.9 und 1.3W.

Der MOSFET ist für eine exakte Konstantstromquelle, 60mA aus +15V, 1V 
bleibt am Vorwiderstand, also maximal 840mW.

TO251 sieht ganz gut aus, ich suche mal...

Danke,
X

Autor: A. K. (prx)
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Bei TO-92 liegt der Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Umgebung 
bei grob 200 K/W, d.h. mehr als etwa 0,5W ist ohne zusätzliche Kühlung 
nicht drin.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
> mehr als etwa 0,5W ist ohne zusätzliche Kühlung
> nicht drin.

Sch*** Physik. ;-)

Autor: faustian (Gast)
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Naja, ein BS170 ist fuer 830mW spezifiziert und wird wohl ein Watt 
ueberleben (beruehmte letzte Worte) - aber das bei 25 Grad Umgebung.

Autor: A. K. (prx)
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Yep, der hat 150 K/W drinstehen. Die bipolaren Standardtypen BC547 und 
BC635 200 K/W und bei einem Spannungsregler bin ich letzthin über 230 
K/W gestolpert. Könnte ein bischen von den Messbedingungen abhängen, und 
wieviel man von den Beinen dran lässt usw, denn an den physikalischen 
Gesetzen kommt man schlecht vorbei.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Bisher wurde in der Schaltung ein MOSFET in TO-92 eingesetzt, und es hat 
unter extremen Bedingungen lange und gut funktioniert. Das hat mich ja 
auch ein wenig überrascht, eben wegen der 150 K/W. Nur gibt's diesen 
einen nicht mehr...
Aber durch diese "Vorerfahrung" gehe ich davon aus, das TO92 / <150K/W 
reichen wird.

Autor: Jens G. (jensig)
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also 840mW bei 150K/W macht schon 126°C Übertemperatur - ist also bei 
25°C Ausentemperatur streng genommen schon auserhalb des Limits, wenn 
max Sperrschichttemperatur auf 150°C festgelegt ist. Das ist zwar nicht 
sofort tödlich, aber altern tut das Teil schon deutlich schneller, so 
daß er eben nach paar Wochen/Monaten/Jahren rausfliegt (je nach 
Betriebsdauer und Einsatzbedingungen wie eben die Temperatur)

Autor: A. K. (prx)
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X- Rocka schrieb:

> Aber durch diese "Vorerfahrung" gehe ich davon aus, das TO92 / <150K/W
> reichen wird.

Der Wärmewiderstand eines Klumpen Kunststoff hängt (a) vom 
Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Oberfläche und (b) vom Betrag 
der Oberfläche ab.

An (b) kannst du wenig drehen, das ist durch TO-92 vorgegeben. An (a) 
mag es bessere und schlechtere Kunststoffe geben, aber dessen Einfluss 
hat dank des dominierenden (b) seine Grenzen. Die physikalischen Gesetze 
sind für alle gleich.

Was indes stark in die Rechung eingeht: Luftbewegung, Länge der Beine, 
grösse der Kupferfläche auf der Platine, ... und bei welchen Bedingungen 
der Hersteller das gemessen hat steht eher selten dabei. Und so steht 
eben beim BC635 mal 156 K/W drin (Siemens), mal 200 K/W (ON Semi).

Ich bin mir daher ziemlich sicher, dass du ohne Zusatzkühlung 
(Luft/Blech/Kupferfläche) nur dann einem TO-92 mit 150°C Limit 1W 
zumuten kannst, wenn du dich in ein passenden Alternativuniversum 
begibst.

Autor: Jens G. (jensig)
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Wenn es übrigens einen Mosi ist, der offiziell 175 oder gar 200°C 
verträgt, sieht die Bilanz schon deutlich besser aus.

Autor: A. K. (prx)
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Jörg Wunsch schrieb:

> Sch*** Physik. ;-)

Yep, weshalb es auf Dauer doch eher schädlich ist, beim entsprechenden 
Unterricht erst einmal auszuschlafen. Jedenfalls bei diesem 
Themenkomplex. ;-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Jens G. schrieb:
> Wenn es übrigens einen Mosi ist, der offiziell 175 oder gar 200°C
> verträgt, sieht die Bilanz schon deutlich besser aus.

Das würde sie dann aber auch für eine SMD-Variante mit etwas Cu
sein. ;-)

Ich habe hier kürzlich schon einmal IR's AN-994 zitiert:

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-994.pdf

Demnach kann man einen DPAK praktisch ohne eigenes Cu herum, nur mit
dem Cu auf der Rückseite bei Tjmax = 150 °C und Tamb = 25 °C schon
mit 1,5 W belasten.  Bei 6 cm² Cu auf der eigenen Seite würde er es
auf nahezu 5 W bringen.  Ich denke, dass das am Ende Erfolg versprech-
ender ist, als ein TO-92, bei dem man nicht drauf spucken darf, weil
es sonst zischt. ;-)

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Ich muss mir die Schaltung nochmal ankucken. Der bisher benutzte MOSFET 
arbeitet auch "nur" bis 150°C Tj, bei einem Rthja von 156K/W.
Läuft nach Angaben seit Jahren zuverlässig und kurzschlussfest...

Autor: T. C. (tripplex)
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Wir kennen deine Anwedung nicht.
Vielleicht ist es ja eine Messsonde welche in der Antarktis steht und
dann sind die ~1W ein Pappenstil *:D*

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Jörg Wunsch schrieb:

> Ich habe hier kürzlich schon einmal IR's AN-994 zitiert:
>
> http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-994.pdf
>

Das ist gut, danke!

Autor: A. K. (prx)
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Dass es in einem Exemplar funktioniert ist kein Beweis für korrektes 
Design. Kann ja sein, dass der seit Jahren jenseits seiner Parameter 
betrieben wird und mit etwas guten Willen dies auch weiter tun wird - 
oder suchst du grad Ersatz weil er hopps ist? ;-) Der misst ja nicht 
seine Sperrschichttemperatur und schalten bei 151°C ab.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Pascal L. schrieb:
> Wir kennen deine Anwedung nicht.
> Vielleicht ist es ja eine Messsonde welche in der Antarktis steht und
> dann sind die ~1W ein Pappenstil *:D*

Leider darf ich nicht zuviel darüber erzählen, aber das ganze ist über 
einen Temperaturbereich von -30°C bis 70°C spezifiziert.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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X- Rocka schrieb:
> aber das ganze ist über
> einen Temperaturbereich von -30°C bis 70°C spezifiziert.

Huch, da hast du dir aber viel vorgenommen. ;-)

Autor: A. K. (prx)
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Ähm... 0,9W bei 70°C, ein Sperrschichtlimit von 150°C und das in TO-92 
ohne Zwangskühlung???? Das geht grad noch mit TO-220.

Autor: Jens G. (jensig)
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Was - 70°C Umgebungstemperatur? Dann vergesse den TO-92 ....
Man hat langsam den Eindruck, ihr versucht da gerade was 
zusammenzufriemeln, und ständig fliegt euch deswegen der Mosi um die 
Ohren, und ihr wundert euch, warum.

Autor: A. K. (prx)
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Tip: Ausschliesslich bei -30°C testen, sofort verkaufen und dann schnell 
wegrennen ;-).

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Ich sehe schon, ich muss da nochmal an den entsprechenden Stellen 
nachhaken. Vielleicht ist da doch eine zeitliche Begrenzung der 
maximalen Leistungsaufnahme. Habe zu einem Teil keine Spezifikationen 
bekommen, sondern nur: "Bau das genau so!"

Danke schon mal an alle!

X

Autor: T. C. (tripplex)
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Dann hast du aber nicht nachgedacht  - Der ein oder andere hätte gesagt
das es daran scheitern könnte.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Pascal L. schrieb:
> Dann hast du aber nicht nachgedacht  - Der ein oder andere hätte gesagt
> das es daran scheitern könnte.

äh, wie meinen?

Autor: T. C. (tripplex)
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X- Rocka schrieb:
>"Bau das genau so!"

Ich wollte damit nur sagen das du dir keinerlei Richtige Gedanken zu
der Umgebungstemperatur gemacht hast, keinerlei Infos gibst und das erst
jetzt rauskommt. Der Thread hätte viel kürzer sein können -
Aber dafür ist ja das Forum da *:D*

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Pascal L. schrieb:
> X- Rocka schrieb:
>>"Bau das genau so!"
>
> Ich wollte damit nur sagen das du dir keinerlei Richtige Gedanken zu
> der Umgebungstemperatur gemacht hast, keinerlei Infos gibst und das erst
> jetzt rauskommt. Der Thread hätte viel kürzer sein können -

Jein. :-)
Hätte ich nicht nachgedacht, dann hätte ich irgendwelche kleinen 
SMD-Teile genommen, die irgendwann den Hitzetod gestorben wären...
Das ich nun eigentlich mehr Infos brauche, wusste ich auch schon. Das 
mit der Dauerleistung von ~1W kann ich nun wohl auch ausschließen.

> Aber dafür ist ja das Forum da *:D*
Jau, manchmal fällt einem so einiges auch erst beim schreiben hier 
auf... vor allem wenn man sonst keinen hat, mit dem man drüber reden 
kann! ;)

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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... und mit dem IPAK hat man mir ja schon mal geholfen!

Autor: BMK (Gast)
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Mal ein Beispiel für einen P-Kanal MOSFET im IPAK:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A16...

Autor: Jens G. (jensig)
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freistehend kannste den aber auch nicht unter diesen Umständen (70°C) 
nutzen.

Autor: Immer noch kopfschüttelnd dasitzend (Gast)
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X- Rocka schrieb:
> Und die Halbleiterhersteller machen mich wuschig...

Synonyme für "wuschig"

wollüstig, luestern, notgeil, geil, rattig, scharf, spitz, wuschig, 
willig, rattenscharf, sexuell erregend, heiß, erregt, sexbesessen, 
feucht, rollig, juckig, gallig, schälig (Pferd), raunzig (Katze), 
rammlig (Hase), verwirrt, wahnsinnig [im negativ. Sinne], vorfreudig, 
fickrig, läufig, knattrig, borstig, Die tropft wie ein kieslaster, 
gimbrig, rallig, giggerig (ch), gamprig, sprunghaft, bumsrig, gamsig, 
hot, triebig

(Quelle: http://www.wie-sagt-man-noch.de/synonyme/wuschig.html)

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Immer noch kopfschüttelnd dasitzend schrieb:
> X- Rocka schrieb:
>> Und die Halbleiterhersteller machen mich wuschig...
>
> Synonyme für "wuschig"
>
> wollüstig, luestern, notgeil, geil, rattig, scharf, spitz, wuschig,
> willig, rattenscharf, sexuell erregend, heiß, erregt, sexbesessen,
> feucht, rollig, juckig, gallig, schälig (Pferd), raunzig (Katze),
> rammlig (Hase), verwirrt, wahnsinnig [im negativ. Sinne], vorfreudig,
> fickrig, läufig, knattrig, borstig, Die tropft wie ein kieslaster,
> gimbrig, rallig, giggerig (ch), gamprig, sprunghaft, bumsrig, gamsig,
> hot, triebig
>
> (Quelle: http://www.wie-sagt-man-noch.de/synonyme/wuschig.html)

äh, ich kenne nur den Teil:
> verwirrt, wahnsinnig [im negativ. Sinne]

und den meinte ich auch nur!
Nein, Halbleiterhersteller machen mich nicht an.
Obwohl es schon scharfe Chips gibt...

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Jens G. schrieb:
> freistehend kannste den aber auch nicht unter diesen Umständen (70°C)
> nutzen.

tja, rein rechnerisch nicht. Ist aber eine deutliche Verbesserung zum 
bisherigen TO92, also wird das schon gehen... Ich warte nochmal die 
Spezifikationen ab.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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X- Rocka schrieb:
> Pascal L. schrieb:
>> Wir kennen deine Anwedung nicht.
>> Vielleicht ist es ja eine Messsonde welche in der Antarktis steht und
>> dann sind die ~1W ein Pappenstil *:D*
>
> Leider darf ich nicht zuviel darüber erzählen, aber das ganze ist über
> einen Temperaturbereich von -30°C bis 70°C spezifiziert.

Klar, warum du nicht viel darüber erzählen darfst ;-) Würde ich auch 
nicht kaufen wollen.

Wie wäre es mit einem Vorwiderstand? Eventuell brauchst du gar nicht das 
ganze Kennlinienfeld des Transistors?
Oder einer im metallenen TO-52 oder TO-18 - eventuell mit 
Sternkühlkörper.

Autor: A. K. (prx)
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Abdul K. schrieb:

> Oder einer im metallenen TO-52 oder TO-18 - eventuell mit
> Sternkühlkörper.

Metallgehäuse klingt kühltechnisch immer gut, nicht wahr?

Maße: TO-18 < TO-52 < TO-39.
TO-18 (BC107): 500K/W zur Umgebung.
TO-39 (BC140): 200K/W zur Umgebung.

Selbst mit KK wird das bei TO-18 nichts, jedenfalls nicht bei Dingern 
wie dem BC107, denn allein zwischen Sperrschicht und Gehäuse sind es da 
schon 200K/W. Abgesehen davon, dass es wohl keinen MOSFET in TO-18 geben 
dürfte. Und statt TO-39 mit Kühlstern kann man dann vom Platz her auch 
wieder die üblichen TO-220er ohne KK verwenden.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Entschuldige, das ich helfen wollte. Das die Kunststoffeingießung nach 
der Luft das begrenzende Element der Kette ist, weiß ich auch.

Deine Angaben beziehen sich auf Metallgehäuse ohne Kühlkörper? Optionen 
wie massive Luftströmung oder Peltier oder oder...

Autor: A. K. (prx)
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Abdul K. schrieb:

> Deine Angaben beziehen sich auf Metallgehäuse ohne Kühlkörper? Optionen
> wie massive Luftströmung oder Peltier oder oder...

Schon, aber es wenn zwischen Sperrschicht und Metallgehäuse bereits 
200K/W sind (BC107 TO-18), dann musst du schon mit sowas wie 
Flüssigstickstoff nachhelfen.

> Entschuldige, das ich helfen wollte.

Ich wollte dir nicht auf die Zehen treten. Es ist nur einfach so, dass 
einem die Intuition dabei einen Streich spielt. Man nimmt automatisch 
an, dass diese Gehäuse besser kühlen als die Plastikgehäuse. Und wundert 
sich dann, wenn man ins Datasheet reinschaut.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ohne nähere Lastbedingungsangaben des OT eh alles lulles.

D uschreibst:
"TO-39 (BC140): 200K/W zur Umgebung."

Ohne jetzt nachzusehen ist Umgebung für mich die Luft. Normalerweise 
fallen da die Begriffe Air und Case.

Autor: A. K. (prx)
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Abdul K. schrieb:

> Ohne jetzt nachzusehen ist Umgebung für mich die Luft. Normalerweise
> fallen da die Begriffe Air und Case.

Die Originalangaben, wörtlich:

BC107 (TO-18):
"zwischen Sperrschicht und Umgebung: Rth U <= 0,5 grd/mW
 zwischen Sperrschicht und Gehäuse:  Rth G <= 0,2 grd/mW"

BC140 (TO-39):
"zwischen Sperrschicht und Umgebung: Rth U <= 200 grd/W
 zwischen Sperrschicht und Gehäuse:  Rth G <=  35 grd/W"

TO-39 mit Kühler geht also, ist aber nicht wirklich kleiner als TO-220 
ohne Kühler.

Was kann ich dafür, dass Valvo anno 1974 noch die Frechheit besass, 
Datenbücher auf Deutsch zu verfassen ;-). Sogar 1988 gab es das noch: 
Ebay-Artikel Nr. 370348543995

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Na dann sind wir ja wieder einer Meinung. Der OT ist aber trotzdem weg 
oder nicht jeden Tag online. Nicht immer online - wie verwerflich. Und 
für einen kurzen Moment mußte ich glatt nachdenken, was G heißen soll. 
Achso Gehäuse.
Lang ists her mit Deutsch. Neuerdings werden die Datenblätter ja 
immermehr in Mandarin verfaßt. Offensichtlich können dort viele kein 
bißchen Englisch.

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Abdul K. schrieb:
> Na dann sind wir ja wieder einer Meinung. Der OT ist aber trotzdem weg
> oder nicht jeden Tag online. Nicht immer online - wie verwerflich.

Jau, am Wochenende geht die Familie vor.
Ich kläre gerade den genauen Sachverhalt mit den entsprechenden 
Leuten...
Da gibt's definitiv eine Lücke in den Spezifikationen - "Es hat halt 
immer so funktioniert!"
:)

Danke nochmals an alle,
X

Autor: X- Rocka (x-rocka)
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Abdul K. schrieb:
> Lang ists her mit Deutsch. Neuerdings werden die Datenblätter ja
> immermehr in Mandarin verfaßt. Offensichtlich können dort viele kein
> bißchen Englisch.

Noch gibt's an den FHs/Unis Technisches Englisch. Mal sehen, wann 
"Fachchinesisch" zum Pflichtfach wird! ;)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Die Chinesen die kein Englisch können, werden vermutlich aber auch unter 
der Bezeichnung Sklave äh Wander<fach>arbeiter firmieren...

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