STP75NF75 N Kanal MOSFET 75V 80A TO-220

STP75NF75, yüksek akım anahtarlama uygulamalarında kullanılabilen N kanal güç MOSFET'tir. 75V Drain-Source gerilim dayanımı, 80A sürekli akım kapasitesi ve düşük açık durum direnci sayesinde DC motor sürücüleri, inverter projeleri, güç kaynakları, DC-DC dönüştürücüler, akü sistemleri ve çeşitli güç elektroniği uygulamalarında kullanılabilir.

STMicroelectronics'in STripFET II teknolojisi ile üretilen bu MOSFET, düşük açık durum direnci ve düşük Gate sürme gereksinimi ile verimli anahtarlama performansı sunar. TO-220 kılıf yapısı sayesinde uygun soğutucu ile birlikte daha yüksek güçlü uygulamalarda kullanılabilir.

Teknik Özellikler

• Model: STP75NF75
• Yaygın Ürün Adı: 75NF75
• Eleman Tipi: N Kanal Güç MOSFET
• Yapı: Enhancement Mode MOSFET
• Teknoloji: STripFET II
• Maksimum Drain-Source Gerilimi (VDS): 75V
• Maksimum Drain-Gate Gerilimi (VDGR): 75V
• Maksimum Gate-Source Gerilimi (VGS): ±20V
• Sürekli Drain Akımı (ID): 80A @ TC=25°C
• Sürekli Drain Akımı (ID): 70A @ TC=100°C
• Darbeli Drain Akımı (IDM): 320A
• Drain-Source Açık Durum Direnci (RDS(on)): Tipik 0.0095Ω, Maksimum 0.011Ω @ VGS=10V, ID=40A
• Gate Threshold Gerilimi (VGS(th)): 2V – 4V
• Toplam Güç Dağılımı (PTOT): 300W @ TC=25°C
• Toplam Gate Yükü (Qg): Tipik 117nC
• Giriş Kapasitansı (Ciss): Tipik 3700pF
• Çığ Enerjisi (EAS): 700mJ
• Peak Diode Recovery dv/dt: 12V/ns
• Dahili Body Diyot Bulunur
• Kılıf Tipi: TO-220
• Montaj Tipi: THT
• Pin Sayısı: 3

75NF75 Pin Dizilimi ve Örnek Anahtarlama Devresi

75NF75, TO-220 kılıfta 3 bacaklı bir güç MOSFET'tir. Komponent üzerindeki yazılar kullanıcıya bakacak şekilde önden tutulduğunda pinler soldan sağa Gate, Drain ve Source şeklindedir.

• Pin 1 – Gate (G): MOSFET'in açılıp kapanmasını kontrol eden giriş terminalidir
• Pin 2 – Drain (D): Yük akımının geçtiği güç terminalidir
• Pin 3 – Source (S): Düşük taraf anahtarlamada genellikle GND hattına bağlanır
• Metal Tab: Elektriksel olarak Drain terminaline bağlıdır

Bağlantı ve Çalışma Prensibi

75NF75 bir N kanal MOSFET olduğu için Gate ile Source arasına yeterli pozitif gerilim uygulandığında iletime geçer. İletime geçtiğinde Drain ile Source arasında düşük dirençli bir akım yolu oluşur ve bağlı yük çalışır.

Düşük taraf anahtarlama bağlantısında Source terminali GND hattına, Drain terminali ise yükün negatif tarafına bağlanır. Yükün diğer ucu pozitif besleme hattına bağlanır. Gate'e kontrol sinyali uygulandığında MOSFET açılır, kontrol sinyali kaldırıldığında ise kapanır.

Gate Sürme Gerilimi

75NF75 yüksek akımlı bir güç MOSFET olduğu için Gate sürme gerilimi performansı doğrudan etkiler. Datasheet'te düşük açık durum direnci değeri VGS=10V koşulunda verilmiştir. Bu nedenle yüksek akım uygulamalarında MOSFET'in düşük kayıpla çalışabilmesi için Gate sürme seviyesinin yeterli olması önemlidir.

Gate threshold gerilimi yalnızca MOSFET'in iletime geçmeye başladığı seviyeyi ifade eder. Bu değer, MOSFET'in tam iletimde ve düşük RDS(on) ile çalıştığı gerilim değildir. Bu nedenle doğrudan 3.3V veya 5V ile sürülecek uygulamalarda yük akımı ve ısınma dikkatle değerlendirilmelidir.

220Ω Gate Direnci

Görselde Gate hattında seri direnç kullanımı gösterilmektedir. Gate direnci, MOSFET'in kapasitif Gate yapısı nedeniyle oluşan ani şarj ve deşarj akımlarını sınırlandırmaya yardımcı olur.

Ayrıca parazitlerin azaltılmasına, kontrol çıkışının korunmasına ve anahtarlama davranışının daha kontrollü hale gelmesine katkı sağlayabilir. Uygun Gate direnci değeri uygulamaya, sürücü devresine ve anahtarlama hızına göre belirlenmelidir.

10kΩ Pull-Down Direnci

Gate ile Source veya GND arasında kullanılan pull-down direnç, kontrol sinyali yokken Gate'in boşta kalmasını önler. Böylece MOSFET'in istemsiz şekilde açılması engellenmeye çalışılır.

Özellikle mikrodenetleyici ile sürülen devrelerde açılış sırasında belirsiz çıkış durumlarından etkilenmemek için pull-down direnci kullanılması faydalıdır.

Flyback Diyot Kullanımı

Motor, röle, bobin ve solenoid gibi endüktif yüklerde MOSFET kapandığında ters gerilim darbesi oluşabilir. Bu gerilim darbesi MOSFET'e zarar verebilir.

Bu nedenle endüktif yüklerle birlikte uygun bir flyback diyot kullanılması önerilir. Diyotun katodu besleme hattının pozitif tarafına, anot ucu ise yükün MOSFET tarafındaki ucuna bağlanır.

RDS(on) ve Güç Kaybı

75NF75 iletime geçtiğinde Drain ile Source arasında tamamen sıfır olmayan bir direnç bulunur. Bu değer RDS(on) olarak ifade edilir ve cihaz üzerinden akım geçtikçe bu direnç üzerinde güç kaybı oluşur.

Yaklaşık iletim kaybı aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

P ≈ I² × RDS(on)

Örneğin 20A akım ve 0.011Ω maksimum RDS(on) kabul edilirse yaklaşık iletim kaybı:

P ≈ 20² × 0.011 = 4.4W

seviyesinde olabilir. Bu nedenle yüksek akım uygulamalarında oluşan ısı mutlaka dikkate alınmalıdır.

80A Akım Kapasitesi ve Soğutma

75NF75 için belirtilen 80A değeri, belirli test koşullarında ve kasa sıcaklığı kontrol altında iken geçerli olan maksimum sürekli Drain akımıdır. Bu değer MOSFET'in soğutucusuz şekilde her uygulamada sürekli 80A taşıyabileceği anlamına gelmez.

Gerçek devrede güvenli akım kapasitesi; PCB bakır kalınlığı, bağlantı kabloları, ortam sıcaklığı, duty cycle, anahtarlama frekansı ve soğutucu kullanımına göre değişir. Yüksek akım uygulamalarında uygun soğutucu kullanılması ve termal tasarım yapılması önemlidir.

75V Drain-Source Gerilim Dayanımı

75NF75 maksimum 75V Drain-Source gerilim dayanımına sahiptir. Bu özellik 12V, 24V, 36V, 48V ve benzeri DC sistemlerde güç anahtarlama uygulamalarında kullanılmasına imkan verir.

75V değeri mutlak maksimum sınırdır. Özellikle endüktif yüklerde ve anahtarlamalı devrelerde oluşabilecek gerilim darbeleri dikkate alınmalı, uygun güvenlik payı bırakılmalı ve gerekirse koruma elemanları kullanılmalıdır.

PWM ve Anahtarlama Performansı

75NF75 PWM kontrollü uygulamalarda kullanılabilir. DC motor hız kontrolü, LED parlaklık kontrolü, güç dönüştürücüleri ve çeşitli anahtarlama devrelerinde etkili sonuç verebilir.

Toplam Gate yükü ve giriş kapasitansı dikkate alındığında, yüksek frekanslı PWM uygulamalarında Gate'in hızlı şarj ve deşarj edilmesi önem kazanır. Bu nedenle yüksek frekans veya yüksek akım uygulamalarında uygun bir MOSFET sürücü devresi kullanılması daha verimli olabilir.

Mikrodenetleyici ile Kullanım

75NF75; Arduino, STM32, ESP32 ve benzeri kontrol sistemlerinde kullanılabilir. Ancak bu ürün tam anlamıyla logic level MOSFET olarak değerlendirilmemelidir. Yüksek akımlı uygulamalarda yalnızca mikrodenetleyici çıkışı ile doğrudan sürmek her zaman yeterli olmayabilir.

Düşük gerilimli kontrol sistemleriyle kullanımda yük akımı ve ısınma kontrol edilmeli, gerekirse transistorlü sürücü katı veya özel MOSFET sürücü entegresi kullanılmalıdır.

TO-220 Kılıf ve Metal Tab

75NF75 TO-220 kılıfa sahiptir. Bu paket yapısı hem delikten montajı kolaylaştırır hem de gerektiğinde harici soğutucu kullanımına imkan verir.

Metal tab elektriksel olarak Drain terminaline bağlıdır. Bu nedenle ortak soğutucu kullanılan devrelerde elektriksel izolasyon gerekip gerekmediği mutlaka kontrol edilmelidir.

Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Pin 1 Gate, Pin 2 Drain ve Pin 3 Source bağlantısı doğru yapılmalıdır
• Metal tabın Drain terminaline bağlı olduğu unutulmamalıdır
• Drain-Source gerilimi 75V maksimum sınırını aşmamalıdır
• Gate-Source gerilimi ±20V sınırları içinde tutulmalıdır
• Yüksek akımlı uygulamalarda PCB yolları yeterli genişlikte tasarlanmalıdır
• Gate terminalinin boşta kalmaması için pull-down direnci kullanılmalıdır
• Gate akımını sınırlamak ve sürmeyi kontrol etmek için seri direnç kullanılabilir
• Endüktif yüklerde uygun flyback diyot veya transient koruma elemanları kullanılmalıdır
• Yüksek akım ve güç kaybı oluşan uygulamalarda uygun soğutucu kullanılmalıdır
• Yüksek frekanslı PWM uygulamalarında Gate sürücü tasarımı dikkate alınmalıdır
• Düşük Gate geriliminde kullanılacaksa RDS(on) ve ısınma koşulları ayrıca değerlendirilmelidir

Kullanım Alanları

• DC motor sürücü devreleri
• PWM motor hız kontrolü
• LED yük ve aydınlatma kontrolü
• Röle ve solenoid sürücü devreleri
• Güç anahtarlama uygulamaları
• DC-DC dönüştürücüler
• Anahtarlamalı güç kaynakları
• İnverter projeleri
• Akü ve batarya sistemleri
• Telekom ve bilgisayar tipi güç dönüştürücüleri
• Robotik ve otomasyon projeleri
• Mikrodenetleyici kontrollü yük sürme devreleri
• Elektronik eğitim ve deney projeleri

Paket İçeriği

• 1 Adet STP75NF75 N Kanal MOSFET 75V 80A TO-220