El TO-220 es un tipo de encapsulado electrónico utilizado para componentes de alta potencia con orificio pasante con un espaciado entre pines de 0,1 pulgadas (2,54 mm) . La designación "TO" significa "contorno de transistor". [2] Los encapsulados TO-220 tienen tres conductores. También se fabrican encapsulados similares con dos, cuatro, cinco o siete conductores. Una característica notable es una pestaña de metal con un orificio, que se utiliza para montar la carcasa en 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 por silicio , así como circuitos integrados .
El encapsulado TO-220 es un "encapsulado de potencia" destinado a semiconductores de potencia y un ejemplo de un diseño de orificio pasante en lugar de un tipo de encapsulado con tecnología de montaje superficial . Los encapsulados TO-220 se pueden montar en un disipador de calor para disipar varios vatios de calor residual . En un denominado "disipador de calor infinito", esto puede ser de 50 W o más. La parte superior del encapsulado tiene una pestaña de metal con un orificio que se utiliza para montar el componente en un disipador de calor. A menudo se aplica un compuesto térmico entre el encapsulado y el disipador de calor para mejorar aún más la transferencia de calor.
La pestaña metálica suele estar conectada eléctricamente al circuito interno. Esto normalmente no supone un problema cuando se utilizan disipadores térmicos aislados, pero puede ser necesaria una almohadilla o lámina aislante eléctrica para aislar eléctricamente el componente del disipador térmico si este último es conductor de electricidad, está conectado a tierra o no está aislado de otro modo. Se pueden utilizar muchos materiales para aislar eléctricamente el encapsulado TO-220, algunos de los cuales tienen el beneficio adicional de una alta conductividad térmica .
En aplicaciones que requieren un disipador de calor, puede ocurrir daño o destrucción del dispositivo TO-220 debido al sobrecalentamiento si el disipador de calor se desprende durante el funcionamiento.
Un paquete TO-220 con disipador de calor que disipa 1 W de calor tendrá una temperatura interna (unión) típicamente de 2 a 5 °C más alta que la temperatura del paquete (debido a la resistencia térmica entre la unión y la pestaña metálica), y la pestaña metálica del paquete TO-220 típicamente tendrá una temperatura de 1 a 60 °C más alta que la temperatura ambiente, dependiendo del tipo de disipador de calor (si se usa alguno) utilizado. [4] [5] [6]
La resistencia térmica de unión a carcasa de un dispositivo encapsulado TO-220 (que normalmente importa menos que la resistencia térmica de carcasa a ambiente) depende del espesor y del área del chip semiconductor dentro del encapsulado, normalmente en un rango entre 0,5 °C/W y 3 °C/W (según un libro de texto) [7] o 1,5 °C/W y 4 °C/W (según otro). [6]
Si se necesita disipar más calor, se pueden seleccionar dispositivos en el encapsulado 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 paquete TO-220 sin un disipador de calor, el paquete actúa como su propio disipador de calor y la resistencia térmica del disipador de calor al ambiente en el aire para un paquete TO-220 es de aproximadamente 70 °C/W.
La familia de contornos TO-220 está definida por la organización JEDEC . Existen diversas variaciones de este contorno, [1] [8] como:
A veces, la designación va seguida del número de conductores, como en TO-220AB-5L para cinco conductores, etc.
También existen algunas variaciones específicas de cada proveedor, como el SUPER-220 de International Rectifier , que prescinde del orificio en favor del montaje con clip, y de esta manera reivindica un rendimiento térmico similar al del TO-247 en un formato TO-220. [11]
La carcasa TO-220 se encuentra en dispositivos semiconductores que manejan menos de 100 amperios y funcionan a menos de unos pocos cientos de voltios. Estos dispositivos funcionan en CC o frecuencias (de audio) relativamente bajas, ya que el encapsulado TO-220 no está diseñado para dispositivos que funcionan en frecuencias de radio. Además de los transistores bipolares, bipolares Darlington y MOSFET de potencia , la carcasa TO-220 también se utiliza para circuitos integrados reguladores de voltaje lineal fijos y variables, y para pares de diodos Schottky. [12] [13] [14] [15]
