Транзистори SPA20N60C3, що були у вжитку: щось дивне

Треті отримані транзистори, і коли я починав готувати огляд, то думав, що швиденько перевірю та накидаю невеликий огляд, але все пішло зовсім не так, як я задумав...

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog

Для початку кілька слів про магазин. Транзистори я купував у тому магазині, на який веде посилання, але спочатку посилання було іншим. Тобто я вибрав, купив, потім магазин чомусь закрився, продавець перенаправив на інший, а зараз магазин знову працює, але посилання змінилися, а за старим відкривається порожня сторінка. Що це було і навіщо — гадки не маю.

Отже, йтиметься про транзистори з маркуванням SPA20N60C3, даташит на які легко знайти в інтернеті даташит.
Ці транзистори трапляються досить часто, наприклад у цьому або цьому блоках живлення. Хоча, наприклад, під час ремонту блока живлення з цієї статті виявилося, що ставлять і SPA17N80C3: струм нижчий, напруга вища.


Але треба бути пильним, бо іноді продавці скорочують маркування до 20N60C3, а під ним є ще й HGTG20N60C3, а це вже взагалі IGBT-транзистор.


Купив 10 штук: по-перше, на пробу, а по-друге, вони не так часто потрібні.


На вигляд явно були у вжитку, тут, як і з попередніми, запитань немає.


Перед тестами помітив, по-перше, що в одного транзистора відламався середній вивід, а по-друге, що маркування трохи відрізняється: у 8 шт. воно таке, як ліворуч, а в парі штук праворуч — інше.


Для початку перевіримо ємність затвора. Як видно з даташита, її вимірюють за напруги 25 вольт між стоком і витоком.


Для перевірки беремо регульований блок живлення, виставляємо 25 вольт і про всяк випадок обмежуємо струм — я ставлю 100мА.
Також, звісно, беремо вимірювач ємності.


У коментарях до минулого огляду мене просили пояснити, як вимірювати ємність. Пояснюю: тут усе дуже просто.
Підключаємо плюс від блока живлення до середнього виводу — стоку
Мінус — до правого виводу, витоку
Один щуп вимірювача ємності — до лівого виводу, затвора
Другий щуп вимірювача — до правого виводу, витоку.

Усе, подаємо напругу й дивимося на ємність. Але будьте уважні: не закоротіть випадково вивід затвора з виводом стоку, бо можете спалити вимірювач ємності.


Різниця між вимірюванням ємності без напруги (але з підключеним БЖ) і під напругою — 6219пФ і 2334пФ.


Перевірив усі десять транзисторів, виміряв ємність затвора та опір відкритого каналу за напруги 10 вольт. Трохи дивним видався один транзистор з ємністю близько 2000пФ, а також невеликий розкид опору.
Також перевірив, як змінюється опір відкритого каналу залежно від напруги на затворі, відповідно для екземплярів 1, 5 і 9.
Видно, що вже за 6 вольт опір помітно падає, а далі змінюється мало.


Наступний тест обіцяв бути швидким і простим, але, як виявилося, забрав купу часу й привів до дивних висновків.
Як видно з даташита, вимірювати треба за напруги 10 вольт на затворі та струму 13.1А — нічого складного.


Подав силову напругу 5 вольт з обмеженням струму на 13.1А, потім керувальну напругу 10 вольт і... напруга на відкритому транзисторі спочатку впала приблизно до 1.8 вольта, але потім почала дуже різко зростати — настільки різко, що я ледве встиг сфотографувати початкове значення. Між початковими 1.7 вольта й майже 4, як на фото, минуло буквально кілька секунд.


Так, не зрозумів, якась дурня. Для подальших тестів знижую струм до 10 А, а напругу силового кола — до 4.5 вольта, щоб перевірка стала безпечнішою.
Запускаємо, дивимося: почав із транзистора номер 1.
Ті самі приблизно 1.7–1.8 вольта на самому початковому етапі, буквально на частки секунди, різке зростання — і впираємося в обмеження напруги, встановлене на БЖ, струм відповідно починає знижуватися.
У даташиті видно, що опір транзистора досить сильно залежить від температури: 0.19 Ома за 25 градусів і 0.43 Ома за 150.

Виходить, що між першим і другим фото насправді минає близько 3–5 секунд, а якщо потримати транзистор так близько 10–12 секунд, то він нагрівається приблизно до 120 градусів.


Беремо транзистор номер 5 — ситуація повторюється точнісінько так само.


Транзистор номер 9 — так само, повністю аналогічно. Ну хоч у цьому стабільність, подумав я, і першою конструктивною думкою було: підробка, поставили маленький кристал, тепло просто не встигає відводитися.
Судячи з результатів, температура починає зростати, опір також зростає, зі збільшенням опору на кристалі зростає потужність, що виділяється, і так далі. У результаті кристал нагрівається до 150 градусів і вище, а опір піднімається до 0.42–0.45 Ома — начебто навіть відповідає даним із даташита, але якось усе дуже швидко...


Далі просто з цікавості взяв транзистор номер 10, який був парним до транзистора номер 9 — це було видно за зовнішнім виглядом і слідами термопасти.
І тут на мене чекало друге здивування: цей поводився так, але не зовсім так. По-перше, напруга зростала в кілька разів повільніше, а по-друге, після цього зростання ще більше сповільнилося, і після 3.8 вольта вона ледве повзла, тобто настав тепловий баланс, а температура й опір змінювалися просто в міру прогрівання радіатора. До речі, так, тут радіатор нарешті почав нагріватися, до цього він просто не встигав.

Думка: у попередніх транзисторів маленький кристал, який просто не встигає відводити тепло на підкладку, а самі транзистори — підробки. Але бентежив транзистор номер 9: зовні він же був такий самий, як номер 10.

Також можна помітити, що в транзисторів 5 і 9 опір був явно вищим, ніж у 10-го, і це щось би пояснювало, якби не транзистор номер 1, який поводився так само, але опір у нього був такий самий, як у номер 10...



Гаразд, перевіряю транзистори з номерами 3, 8, 2 і 6 — отримую ту саму картину, що й із першими трьома: швидкий лавиноподібний перегрів.


Ще раз відкриваю даташит і бачу, що максимальний струм транзистора — 13.1 А за температури корпусу 100 градусів, але в нас явно більше.
У примітці (1) сказано: Limited only by maximum temperature.


Спробую перевірити своє припущення щодо маленького кристала, для чого розкриваю транзистор номер 3 — він, як і інші, швидко перегрівався.


Одразу відзначаю масивну мідну підкладку. Цікаво, що фланець явно відрізняється від звичних TO-220, бо має виріз угорі. Підкладка товста, 1–1.1 мм, тож і тут проблем бути не повинно.


А ось тут я знову здивувався: кристал точно не маленький, він займає майже всю відведену для нього площу на підкладці.


Тут я розумію, що проблема не в площі кристала й не в підкладці, і знову лізу в даташит шукати інформацію про теплопередачу від кристала до корпусу.
І справді, транзистори бувають у звичайному й повністю ізольованому корпусі, відповідно, цей параметр у них відрізняється, а даташит і параметри перевірки спільні.
Для FullPak заявлений тепловий опір 3.6 градуса на ват, а для звичайного корпусу — 0.6, тобто різниця в 6 разів. Рахуємо: струм був 10 А, опір нехай 0.2 Ома, потужність на кристалі — 20 ват. Температура повітря нехай буде 30 (температура теплого радіатора), отже, 30+(20х3.6)=102 градуси. Але оскільки температура починала зростати, то зростав і опір; відповідно, за температури 100 градусів опір був, нехай, 0.3 Ома, а отже, потужність уже 30 Вт, і температура становитиме 30+(30х3.6)=138 градусів — цілком закономірно.



Висновки.
Загалом, на мою особисту думку, це оригінальні транзистори, але тестувати їх заявленим струмом 13.1 А некоректно, оскільки через погану теплопередачу від кристала до корпусу відбувається тепловий розгін кристала. Але ще більше дивує десятий екземпляр, який поводився явно інакше, тому виникає питання: чому так...
З усього, що я бачу, складається враження, що тестовий струм 13.1 А вказаний для транзисторів у звичайному виконанні. Тобто кристал розрахований на свої 20 ампер, але через значно гіршу теплопередачу від кристала до корпусу відведення тепла суттєво обмежене.

На сьогодні в мене все. Сподіваюся, було корисно. Також буду дуже радий вашим коментарям і думкам щодо цих транзисторів.