El 2N3055 es un transistor de potencia NPN de silicio diseñado para aplicaciones de uso general. Fue presentado a principios de la década de 1960 por RCA utilizando un proceso de transistor de potencia hometaxial, que pasó a ser de 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]
Las características exactas de rendimiento dependen del fabricante y la fecha; antes de la transición a la versión de base epitaxial a mediados de la década de 1970, el f T podía ser tan bajo como 0,8 MHz, por ejemplo.
Envasado en un estilo de caja TO-3 , es un transistor de potencia de 15 amperios , 60 voltios (o más, consulte a continuación), 115 vatios con una β (ganancia de corriente directa) de 20 a 70 en una corriente de colector de 4 A (esto puede ser más de 100 cuando se prueba a corrientes más bajas [6] ). A menudo tiene una frecuencia de transición de alrededor de 3,0 MHz y 6 MHz es típico para el 2N3055A; en 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 la configuración de emisor común . La frecuencia en la que la ganancia comienza a caer puede ser mucho menor, consulte a continuación.
El voltaje máximo de colector a emisor para el 2N3055, al igual que otros transistores, depende de la ruta de resistencia que proporciona el circuito externo entre la base y el emisor del transistor; con 100 ohmios, una clasificación de ruptura de 70 voltios, V CER , y la tensión de sostenimiento de 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 el colector y la base, con el emisor abierto, una disposición poco realista en circuitos prácticos) se da como la única clasificación de voltaje, lo que puede causar confusión. Los fabricantes rara vez especifican la clasificación de voltaje V CES para el 2N3055.
La disipación de potencia total (escrita como PD en la mayoría de las hojas de datos estadounidenses, P tot en las europeas) depende del disipador de calor al que esté 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 peor, especialmente con carcasas o disipadores de calor que no sean perfectamente planos.
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 (en I C = 1 A) y f hfe (la frecuencia en la que la ganancia de corriente de pequeña señal cae en 3 dB) también se especificó en 1 A como mínimo de 10 kHz. Otros fabricantes de la misma época también especificarían 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 había cambiado su especificación para dar 2,5 como magnitud mínima de la ganancia de señal pequeña en f = 1 MHz, lo que esencialmente daba un f T mínimo de 2,5 MHz (y 4 MHz para su MJ2955). Las hojas de datos modernas del 2N3055 a menudo, pero no siempre, especifican un f T de 2,5 MHz (mínimo) porque se han realizado algunas mejoras con el tiempo (especialmente el cambio al proceso de fabricación epitaxial). Sin embargo, no se puede suponer que un 2N3055 (y muchos otros transistores de potencia originados en esta era) tenga un gran rendimiento de alta frecuencia y puede haber degradación del cambio de fase y la ganancia de bucle abierto incluso dentro del rango de frecuencia de audio. Los sucesores modernos del 2N3055 pueden ser mucho más adecuados en circuitos de conmutación rápida o amplificadores de potencia de audio de alta gama.
El históricamente significativo 2N3055 fue diseñado por el grupo de ingeniería de Herb Meisel con RCA; fue el primer transistor de potencia de silicio de múltiples amplificadores que se vendió por menos de un dólar y se convirtió en un estándar de trabajo de la industria. [10] El 2N3054 y el 2N3055 se derivaron del 2N1486 y el 2N1490 después de los rediseños de encapsulado de Milt Grimes. El equipo de ingenieros de diseño, producción y aplicaciones recibió premios al logro 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 usa en circuitos de corriente media y alta potencia en general, incluidos convertidores de potencia de baja frecuencia, aunque su uso en amplificadores de potencia de audio e inversores de CC a CA ahora es menos común y su uso en aplicaciones de modo conmutado de frecuencia más alta nunca fue muy práctico. Fue adquirido en segundo lugar 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 de frecuencia era bastante baja (normalmente la frecuencia de ganancia unitaria o frecuencia de transición, f T , era 1 MHz). Aunque esto era adecuado para la mayoría de las aplicaciones de "caballo de batalla" de baja frecuencia, y estaba a la par con otros transistores de alta potencia alrededor de 1970, trajo algunas dificultades a los diseños de amplificadores de potencia de alta fidelidad alrededor de 20 kHz, ya que la ganancia comienza a caer y el cambio de fase aumenta.
Con los cambios en la tecnología de fabricación de semiconductores, el proceso original se volvió económicamente poco competitivo a mediados de la década de 1970, y se creó un dispositivo similar utilizando tecnología de base epitaxial . [1] Los valores máximos de voltaje y corriente de este dispositivo son los mismos que los del original, pero no es tan inmune a las averías secundarias ; el manejo de potencia (área de operación segura) está limitado a alto voltaje a una corriente más baja que la original. [1] Sin embargo, la frecuencia de corte es más alta, lo que permite que el tipo más nuevo de 2N3055 sea más eficiente a frecuencias más altas. Además, la respuesta de frecuencia más alta ha mejorado el rendimiento cuando se usa en amplificadores de audio. [1]
Aunque el 2N3055 original entró en decadencia en relación 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 .
Existen variantes con clasificaciones de voltaje más altas (por ejemplo, 2N3055HV , con una clasificación ceo de 100 V ), diferentes materiales o tipos de carcasa (por ejemplo, acero, aluminio o plástico con pestaña de metal) y otras variaciones, además de las variaciones menores en las clasificaciones (como una disipación de potencia de 115 o 117 vatios) entre los dispositivos marcados con 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 pequeña señal [13] ), que también se fabrica actualmente mediante el proceso epitaxial, es un transistor complementario del 2N3055.
En los años sesenta y principios de los setenta, Philips produjo dispositivos similares encapsulados en paquetes TO-3 bajo la referencia BDY20 (descrito como para fines "hifi") y BDY38 (aunque el BDY38 tiene voltajes nominales más bajos que el 2N3055).
Una versión TO-3 P (caja de plástico) del 2N3055 y su dispositivo complementario MJ2955 están disponibles como TIP3055 y TIP2955 respectivamente, con índices de disipación de potencia ligeramente reducidos.
Los TIP33 (NPN) y TIP34 (PNP) de 10 amperios (pico de 15 amperios) y 80 vatios son transistores con carcasa de plástico con características algo similares a los 2N3055 y MJ2955 respectivamente, y están disponibles en variantes con clasificaciones de voltaje de ruptura ceo de 40/60/80/100 V.
El 2N3773 , con una carcasa TO-3, tiene una ganancia ligeramente menor pero valores nominales máximos significativamente mayores (150 W, 140 V ceo , 16 amperios).
El 2N3054 es una versión de potencia mucho menor del 2N3055, con una potencia nominal de 25 W, 55 V y 4 A, pero se volvió casi obsoleto a fines de la década de 1980, cuando muchos dispositivos TO-66 fueron retirados de las listas de los principales fabricantes. En muchos casos, se puede utilizar una versión encapsulada TO-220 , como 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 uso general. Fue producido exclusivamente por la empresa de electrónica checoslovaca Tesla . El KD503 está empaquetado en un estilo de caja TO-3 (llamado T41 por Tesla), es un transistor de potencia de 20 amperios , 80 voltios y 150 vatios . Tiene una frecuencia de transición de 2,0 MHz;. El KD503 tiene mayor potencia y mayor corriente que el 2N3055. [14] Se utilizaron ampliamente en los antiguos países del Bloque del Este en amplificadores de potencia de audio fabricados por la checoslovaca Tesla y la polaca Unitra .
el siempre popular 2N3055
Para trabajos de alta potencia, el transistor NPN que se usa casi universalmente es el 2N3055.
, 2N2905 y 2N3055, por ejemplo, que datan de la década de 1960 pero han sido mejorados, todavía son útiles en nuevos diseños y siguen siendo populares entre los experimentadores.
