TO-3

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Il TO3[1] (o meglio TO-3[2][3]) è un contenitore usato per transistor e circuiti integrati definito dallo standard JEDEC.[4]
Questo contenitore (in inglese package) completamente metallico è costituito da una base piatta di forma romboidale[5] con vertici smussati su cui è saldato un corpo cilindrico metallico[6] di altezza contenuta. I vertici opposti più distanti sono forati e formano due flange che ne permettono il fissaggio ad un dissipatore con due viti.
La flangia di base del TO-3 può essere realizzato in rame, acciaio[7] o alluminio[8].

Transistor in TO-3. Il componente è isolato elettricamente dal dissipatore mediante un sottile foglio di mica.
Il die dello stesso transistor (2N3055) visto dopo aver tagliato il metal can.
Un transistor in package TO-3 (visto dal lato dei reofori) vicino ad altri package.

Le tre connessioni elettriche sono costituite da due reofori sulla base (isolati e sigillati con vetro) e dal case metallico. La posizione asimmetrica dei due reofori impedisce il montaggio errato del TO-3.

Sono state realizzate varianti meno diffuse del TO-3 con più di due reofori.[9]

Esiste un contenitore con lo stesso aspetto del TO-3 ma di dimensioni più piccole per dispositivi di minore potenza: il TO-66.[10][11]

La resistenza termica

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Il contenitore TO-3, con die saldato su una spessa base metallica può avere una bassa resistenza termica e permettere quindi una buona dissipazione del calore. Quando il die non va isolato dal contenitore, come avviene nei transistor, darlington, MOSFET, ecc., la resistenza termica può scendere a circa mezzo grado Celsius per watt e il componente elettronico può dissipare una notevole potenza. Alcuni dispositivi dichiarano una potenza di 300 watt purché la temperatura sulla superficie del case sia mantenuta a non più di 25 °C.[12][13] Quando il die deve essere isolato elettricamente dalla base metallica la resistenza termica è paragonabile con quella di contenitori simili come TO-220 e D2PAK (qualche grado Celsius per watt).[14][15]

Applicazioni tipiche

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  • Il TO-3 è utilizzato prevalentemente in applicazioni di alta potenza e che devono garantire una buona affidabilità: alimentatori da laboratorio, amplificatori audio professionali, strumenti di misura elettronici, apparecchiature militari e satellitari.

Vantaggi nell'utilizzo

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  • Adatto per applicazioni in cui sono in gioco elevati valori di potenza e di corrente.
  • Il package interamente metallico assicura un ottimo trasferimento del calore e affidabilità.
  • L'uso di metallo e vetro garantisce un'eccellente protezione al dispositivo contro liquidi e gas.

Svantaggi nell'utilizzo

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  • Costo sensibilmente maggiore rispetto ad altri tipi di package.
  • Il contenitore metallico è una delle tre connessioni del TO-3. Se si vuole separarlo galvanicamente dal dissipatore si devono inserire uno strato di materiale e due rondelle isolanti con conseguenti maggiori tempi di assemblaggio e costi.
  • Le dimensioni del package richiedono uno spazio maggiore (anche per il dissipatore di calore) con conseguenti maggiori costi di ingegnerizzazione e produzione.
  • Essendo in metallo il TO-3 ha un peso nettamente superiore ai package in resina plastica.

Componenti di largo uso in package TO-3

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Note

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  1. ^ TO sta per Transistor Outline. Vedi: JEDEC Publication No. 95, Index by device type,  pag. 2.
  2. ^ Il nome più frequentemente usato è TO-3. Vedi ad esempio:
  3. ^ Il nome ufficiale indicato dallo standard JEDEC sarebbe TO-204-AA. Questo nome compare infatti nella letteratura tecnica accanto a TO-3.
    Vedi ad esempio JEDEC Publication No. 95, Index by device type, pag. 2
  4. ^ JEDEC Publication No. 95, Transistor outlines, pag. 1.
  5. ^ In inglese diamond base. Non ci si riferisce al diamante ma alla figura geometrica del rombo: la base ha infatti forma romboidale.
    Vedi JEDEC Publication No. 95, Index by device type, pag. 2
  6. ^ In inglese metal can, letteralmente barattolo metallico. Sia il TO-3 che altri contenitori con una parte metallica cilindrica sono chiamati metal can package.
    Vedi ad esempio nel riferimento: LM340/LM78XX Series, National Semiconductor, pag. 13, dove compaiono sia il TO-3 che il package TO-39 ed entrambi sono chiamati Metal Can Package.
  7. ^ LM340/LM78XX Series, National Semiconductor, pag. 13.
  8. ^ Metal Can Packages, pag. 3.
  9. ^ Vedi Metal Can Packages, pagg. 4-6
  10. ^ TO-66, JEDEC
  11. ^ TO-66, Central Semiconductor
  12. ^ Nel calcolo della potenza dissipabile va ricordato che oltre alla resistenza termica va tenuta presente la massima temperatura del die e indicata comunemente nei datasheet come Operating junction temperature. Questa temperatura varia notevolmente: maggiore nei die di componenti semplici come transistor e simili (circa 200 °C), inferiore nel caso di circuiti integrati (circa 150 °C)
  13. ^ Esempio di componente con potenza dissipabile massima di 300 W (Total Power Dissipation @ TC = 25 °C): MJ11028 datasheet, pag. 1
  14. ^ Ad esempio lo stesso circuito integrato LM317 montato oltre che nel TO-3 anche nei contenitori TO-220 e D2PAK presenta una resistenza termica simile. Vedi la voce Thermal resistance junction-case nel datasheet: LM317, pag. 4
  15. ^ Con la potenza dichiarata di 300 W nelle condizioni indicate sono prodotti dispositivi anche in TO-220 e D2PAK. Vedi Mosfet STB80PF55, pag. 3

Bibliografia

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Voci correlate

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Altri progetti

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