Was ist ein 20N60 Leistungstransistor?
Der 20N60 ist ein N-Kanal MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) für Leistungsanwendungen. Dieses Halbleiterbauelement kann bestimmte Leistungspegel verarbeiten und basiert auf der UTC-Technologie (United Technologies Corporation), die einen minimalen Einschaltwiderstand und schnelle Schaltanwendungen ermöglicht.
Einführung in den 20N60
Der 20N60 gehört zur Familie der N-Kanal-MOSFETs und ist als Leistungs-MOSFET konzipiert, was bedeutet, dass er bestimmte Leistungspegel bewältigen kann. Seine Funktionsweise basiert auf der UTC-Technologie, die speziell entwickelt wurde, um einen minimalen Einschaltwiderstand zu gewährleisten. Diese Technologie ermöglicht es dem 20-N-60, in Anwendungen mit schnellem Schalten effizient zu arbeiten.
Die herausragenden Eigenschaften des 20N60 umfassen die Fähigkeit, hohe Ströme zu verarbeiten, eine hohe Schaltgeschwindigkeit und einen niedrigen Einschaltwiderstand. Diese Kombination macht ihn besonders wertvoll für zahlreiche praktische Anwendungen in der Leistungselektronik. Der 20N60 ist dabei nicht nur auf eine bestimmte Anwendung beschränkt, sondern kann vielseitig eingesetzt werden.
In der modernen Elektronik findet der 20-N-60 breite Verwendung in verschiedenen Bereichen wie Servomotortreibern, unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV), Geschwindigkeitsregelung von Wechselstrommotoren, Gleichspannungswandlern, Schaltnetzteilen und resonanten Stromversorgungen. Seine Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit machen ihn zu einem beliebten Bauteil für Elektronikingenieure und Hobbybastler, die Leistungsschaltungen entwickeln.
20N60 Pins & Pin-Funktionen
Wie bei anderen MOSFETs verfügt der 20N60 über insgesamt drei Anschlüsse. Diese Anschlüsse sind entscheidend für die Funktionalität des Transistors und müssen korrekt angeschlossen werden, um optimale Leistung zu erzielen.
| Pin-Nummer | Pin-Name | Funktion |
|---|---|---|
| 1 | Gate (G) | Steuert den Stromfluss zwischen Drain und Source |
| 2 | Drain (D) | Hauptstrompfad für den Laststrom |
| 3 | Source (S) | Bezugspunkt für das Gate-Signal und Rückführung des Laststroms |
Das Gate fungiert als Steuerelektrode, die den Stromfluss zwischen Drain und Source reguliert. Durch Anlegen einer Spannung am Gate-Anschluss kann der MOSFET ein- oder ausgeschaltet werden. Der Drain-Anschluss dient als Hauptstrompfad für den Laststrom, während der Source-Anschluss als Bezugspunkt für das Gate-Signal dient und den Laststrom zurückführt.
20N60 Pinbelegung
Bevor wir ein elektronisches Bauteil verwenden, müssen wir seine Pinbelegung kennen. Die Pinbelegung eines elektronischen Bauteils hilft uns, die Pinkonfiguration des jeweiligen Bauteils besser zu verstehen.
Der 20N60 MOSFET wird häufig im TO-220 oder TO-247 Gehäuse angeboten. In beiden Fällen ist die Pinbelegung von links nach rechts: Gate (G), Drain (D) und Source (S), wenn das Bauteil mit der Metallrückseite nach oben betrachtet wird. Bei der TO-220-Variante ist der Drain-Anschluss mit dem Metallgehäuse verbunden, was eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht. Dies ist wichtig, da der 20-N-60 bei hohen Leistungen betrieben wird und daher eine ausreichende Kühlung benötigt.
20N60 Gehäuseformen
Der 20N60 MOSFET ist in verschiedenen Gehäuseformen erhältlich, die je nach Anwendungsanforderungen ausgewählt werden können. Die Wahl des richtigen Gehäuses ist wichtig für die thermische Leistung und die mechanische Stabilität der Schaltung.
Die gängigsten Gehäuseformen für den 20-N-60 MOSFET sind:
| Gehäusetyp | Abmessungen (mm) | Wärmewiderstand (°C/W) | Empfohlene Anwendung |
|---|---|---|---|
| TO-220 | 10,0 x 15,0 x 4,5 | 62,5 | Allgemeine Anwendungen mit mittlerer Leistung |
| TO-247 | 15,9 x 20,0 x 5,1 | 40,0 | Hochleistungsanwendungen |
| TO-263 (D2PAK) | 10,0 x 15,0 x 4,5 | 50,0 | SMD-Anwendungen mit mittlerer Leistung |
| TO-252 (DPAK) | 6,5 x 10,0 x 2,3 | 70,0 | SMD-Anwendungen mit niedriger bis mittlerer Leistung |
Das TO-220-Gehäuse ist die am häufigsten verwendete Variante für den 20N60 MOSFET, da es einen guten Kompromiss zwischen Wärmeableitung und Kosten bietet. Das TO-247-Gehäuse bietet eine bessere Wärmeableitung und ist daher für Hochleistungsanwendungen geeignet, während die SMD-Gehäuse (TO-263 und TO-252) für platzsparende Designs verwendet werden.
20N60 Schaltplan
Eine einfache Anwendung des 20N60 MOSFET ist eine Schaltung zur Steuerung eines DC-Motors oder einer anderen induktiven Last. Der folgende Schaltplan zeigt eine grundlegende Konfiguration für diese Anwendung.
In dieser Schaltung dient der 20N60 MOSFET als elektronischer Schalter für einen Gleichstrommotor. Der MOSFET wird über einen Mikrocontroller-Ausgang gesteuert, der mit dem Gate verbunden ist. Der 10kΩ-Widerstand begrenzt den Strom zum Gate und schützt den Mikrocontroller. Der Motor ist zwischen der positiven Versorgungsspannung (+12V) und dem Drain-Anschluss des MOSFET angeschlossen.
Wenn der Mikrocontroller ein hohes Signal (typischerweise >4V) ausgibt, schaltet der 20N60 MOSFET ein und der Motor läuft. Bei einem niedrigen Signal schaltet der MOSFET aus und der Motor stoppt. Die Freilaufdiode (1N4007) schützt den MOSFET vor Spannungsspitzen, die entstehen, wenn der Motor abrupt ausgeschaltet wird. Diese Spannungsspitzen werden durch die induktive Natur des Motors verursacht.
Diese Schaltung kann für verschiedene induktive Lasten wie Relais, Solenoids oder andere Motoren angepasst werden. Für höhere Leistungen sollte ein Kühlkörper am 20-N-60 MOSFET angebracht werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
20N60 Leistung – Strom & Spannung
Die Kenntnis der Leistungsparameter eines MOSFETs ist entscheidend für die richtige Anwendung und den sicheren Betrieb. Der 20N60 MOSFET bietet beeindruckende Leistungsspezifikationen, die ihn für verschiedene Hochleistungsanwendungen geeignet machen.
| Parameter | Symbol | Wert | Einheit |
|---|---|---|---|
| Drain-Source-Spannung | VDSS | 600 | V |
| Gate-Source-Spannung | VGS | ±30 | V |
| Drain-Strom (kontinuierlich) | ID | 20 | A |
| Drain-Strom (Puls) | IDM | 80 | A |
| Verlustleistung | PD | 125 | W |
| Sperrschichttemperatur | TJ | -55 bis +150 | °C |
| Einschaltwiderstand | RDS(on) | 0,19 | Ω |
Die hohe Drain-Source-Spannung von 600V macht den 20N60 ideal für Anwendungen mit hoher Spannung wie Schaltnetzteile und Wechselrichter. Der kontinuierliche Drain-Strom von 20A ermöglicht die Steuerung von Hochleistungslasten ohne Überhitzung. Der niedrige Einschaltwiderstand von nur 0,19Ω minimiert die Verlustleistung und verbessert den Wirkungsgrad der Schaltung.
20N60 Eigenschaften
Die Eigenschaften eines MOSFETs bestimmen seine Leistungsfähigkeit und Eignung für bestimmte Anwendungen. Der 20N60 MOSFET bietet eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, die ihn zu einer ausgezeichneten Wahl für viele Leistungsanwendungen machen.
Die wichtigsten Eigenschaften des 20-N-60 MOSFET sind:
| Eigenschaft | Wert | Einheit |
|---|---|---|
| Schwellenspannung | 2,0 – 4,0 | V |
| Eingangskapazität | 1800 | pF |
| Ausgangskapazität | 220 | pF |
| Rückwirkungskapazität | 12 | pF |
| Einschaltzeit | 30 | ns |
| Ausschaltzeit | 100 | ns |
| Avalanche-Energie | 530 | mJ |
| Wärmewiderstand (Junction-Case) | 0,45 | °C/W |
Der 20N60 MOSFET zeichnet sich durch seine schnellen Schaltzeiten aus, die ihn ideal für Hochfrequenzanwendungen machen. Die niedrige Einschaltzeit von 30ns und die Ausschaltzeit von 100ns ermöglichen effiziente Schaltvorgänge bei hohen Frequenzen. Die hohe Avalanche-Energie von 530mJ bietet Schutz gegen Spannungsspitzen und erhöht die Robustheit des Bauteils.
Weitere bemerkenswerte Eigenschaften des 20N60 MOSFET sind der niedrige Wärmewiderstand, der eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht, und die niedrige Schwellenspannung, die eine einfache Ansteuerung mit Standard-Logikpegeln erlaubt. Diese Kombination aus Eigenschaften macht den 20-N-60 zu einem vielseitigen und leistungsstarken Bauteil für moderne Elektronikdesigns.
20N60 Anwendungen
Der Anwendungsbereich ist sehr wichtig für die Bedeutung eines Produkts auf dem heutigen Markt. Die meisten Geräte sind heutzutage auf dem Markt aufgrund ihrer Anwendungen erhältlich. Der 20N60 MOSFET findet in zahlreichen praktischen Anwendungen Verwendung.
Die häufigsten realen Anwendungen des 20-N-60 MOSFET sind:
- Schaltnetzteile (SMPS) für Computer und andere elektronische Geräte
- DC-DC-Wandler für effiziente Spannungsumwandlung
- Uninterruptible Power Supplies (UPS) für zuverlässige Notfallstromversorgung
- Servomotortreiber für präzise Positionierungsanwendungen
- AC-Motorgeschwindigkeitsregelung in Industrieanwendungen
- Hochfrequenz-Wechselrichter für Solarpaneele und andere erneuerbare Energiequellen
- Leistungsverstärker für Audio- und Kommunikationsanwendungen
- Induktionsheizung für industrielle und Haushaltszwecke
- LED-Beleuchtungstreiber für energieeffiziente Beleuchtungslösungen
- Elektrische Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge für Motorsteuerung und Batteriemanagementsysteme
- Schweißgeräte für präzise Stromkontrolle
- Resonante Stromversorgungen für höhere Effizienz bei bestimmten Anwendungen
Diese Vielfalt an Anwendungen unterstreicht die Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit des 20-N-60 MOSFET und erklärt seine Beliebtheit in der modernen Elektronik.
20N60 Äquivalent & Alternativen
Bei der Entwicklung elektronischer Schaltungen ist es oft nützlich, Alternativen zu einem bestimmten Bauteil zu kennen, sei es aus Gründen der Verfügbarkeit, der Kosten oder der Leistung.
Hier sind einige Äquivalente und Alternativen zum 20-N-60 MOSFET:
- IRFP460: Ein 500V, 20A N-Kanal MOSFET mit ähnlichen Eigenschaften, aber niedrigerer Spannungsfestigkeit.
- STW20NM60: Ein direktes Äquivalent von ST Microelectronics mit nahezu identischen Spezifikationen.
- STP20NM60FD: Eine verbesserte Version mit schnellerer Ausschaltzeit und niedrigerem Einschaltwiderstand.
- FQA24N60: Ein 600V, 24A N-Kanal MOSFET mit höherer Stromtragfähigkeit für anspruchsvollere Anwendungen.
- FQPF20N60C: Eine Alternative im TO-220F-Gehäuse mit isolierter Rückseite für einfachere Montage.
- K20N60: Ein kostengünstiges Äquivalent mit geringfügig höherem Einschaltwiderstand.
- IPW60R099C6: Ein modernerer CoolMOS-MOSFET mit niedrigerem Einschaltwiderstand für höhere Effizienz.
- TK20J60U: Eine Alternative mit integrierter Schutzdiode für zusätzliche Robustheit.
- FDA20N60: Ein Äquivalent mit verbesserter Avalanche-Festigkeit für Anwendungen mit induktiven Lasten.
Bei der Auswahl einer Alternative zum 20N60 MOSFET sollten die spezifischen Anforderungen der Anwendung berücksichtigt werden, insbesondere in Bezug auf Spannungsfestigkeit, Stromtragfähigkeit, Schaltgeschwindigkeit und thermische Eigenschaften.
20N60 weitere technische Details
Der 20N60 MOSFET verfügt über einige zusätzliche technische Details, die für spezifische Anwendungen relevant sein können. Diese Informationen können bei der detaillierten Schaltungsauslegung und -optimierung hilfreich sein.
Das Gate des 20-N-60 MOSFET hat eine typische Schwellenspannung von 3V, was bedeutet, dass eine Gate-Source-Spannung von mindestens 3V erforderlich ist, um den MOSFET einzuschalten. Für vollständige Sättigung und minimalen Einschaltwiderstand wird jedoch eine Gate-Source-Spannung von 10V oder mehr empfohlen.
Die Eingangskapazität des 20-N60 beträgt etwa 1800pF, was bei der Auslegung der Gate-Treiberkreise berücksichtigt werden sollte. Ein zu schnelles Laden dieser Kapazität kann zu unerwünschten Oszillationen führen, während ein zu langsames Laden die Schaltverluste erhöht. Ein gut ausgelegter Gate-Treiber ist daher entscheidend für die optimale Leistung des 20N60 MOSFET.
Der 20N60 MOSFET kann in einem breiten Temperaturbereich von -55°C bis +150°C betrieben werden, was ihn für Anwendungen in extremen Umgebungen geeignet macht. Bei höheren Temperaturen muss jedoch ein Derating der maximalen Leistung berücksichtigt werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Zusammenfassung
Der 20N60 ist ein leistungsstarker N-Kanal-MOSFET mit beeindruckenden Spezifikationen, der auf der UTC-Technologie basiert. Mit einer Drain-Source-Spannung von 600V, einem kontinuierlichen Drain-Strom von 20A und einem niedrigen Einschaltwiderstand von 0,19Ω bietet er eine ausgezeichnete Leistung für eine Vielzahl von Hochleistungsanwendungen. Die schnellen Schaltzeiten und die hohe Avalanche-Festigkeit machen ihn besonders geeignet für Schaltnetzteile, Motorsteuerungen, Wechselrichter und andere Anwendungen, die einen effizienten und zuverlässigen Leistungsschalter erfordern.
Die Vielseitigkeit des 20-N-60 MOSFET zeigt sich in der breiten Palette von Anwendungen, in denen er eingesetzt werden kann, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu industriellen Steuerungen. Seine Verfügbarkeit in verschiedenen Gehäuseformen ermöglicht flexible Designoptionen für unterschiedliche Platzbeschränkungen und thermische Anforderungen. Zusammen mit seinem guten Preis-Leistungs-Verhältnis macht dies den 20-N60 zu einer ausgezeichneten Wahl für Entwickler, die nach einem zuverlässigen und leistungsstarken MOSFET für ihre Leistungsanwendungen suchen.
20N60 Datenblatt
Weitere Informationen gibt es in dem 20N60 Datenblatt zum Download.
Letztes Update des Artikels: 9. Mai 2025
