Déchiffrez une datasheet

Hackable n° 013 | juillet 2016 | Yann Guidon
Creative Commons
  • Actuellement 0 sur 5 étoiles
0
Merci d'avoir participé !
Vous avez déjà noté cette page, vous ne pouvez la noter qu'une fois !
Votre note a été changée, merci de votre participation !
Lorsqu'on veut utiliser un composant, surtout inconnu, le premier réflexe est de se procurer sa documentation et la consulter. La datasheet (ou « fiche technique » en bon français) décrit les propriétés distinctives et essentielles du composant, mais d'une manière parfois tellement concentrée que l'avalanche de nombres et de termes peut décourager les débutants. Sans connaître le jargon ou les conventions, il est d'ailleurs facile de passer à côté de détails critiques ! Je vous propose de décortiquer la structure d'une datasheet pour mieux comprendre et trier les informations pertinentes.

La datasheet * est incontournable pour déterminer si un composant convient pour un montage donné. Idéalement, vous avez déjà choisi un circuit et ses caractéristiques, comme les tensions et les courants mis en jeu. Ou au contraire, vous avez besoin de savoir jusqu'où vous pouvez pousser le montage et vous devez estimer les limites de fonctionnement du composant. Que vous disposiez déjà du composant dans vos stocks, ou que vous cherchiez celui qui correspond le mieux, dans tous les cas vous devez savoir ce qu'une référence cache sous le capot.

* Oui je mets ce mot au féminin, car le mot anglais « sheet » signifie « une » feuille ou « une » fiche.

Cependant, le rôle de la datasheet s'arrête souvent là. Elle vous indique les performances, les caractéristiques et les options, mais elle ne s'attarde généralement pas sur comment le composant fonctionne, ni comment l'utiliser (du moins pour les composants simples). La datasheet n'est pas un cours et vous devrez vous procurer des notes d'application (« appnotes » en anglais), des guides d'utilisation (« user guide ») ou des manuels pour exploiter au mieux le composant.

1. Sélectionner un composant

Pour cet exemple, j'ai choisi le BS170, car il est très répandu, abordable et il trouve sa place dans d'innombrables applications courantes. Nous allons l'utiliser par la suite, car :

- Il n'est pas dispendieux : on trouve facilement 100 pièces pour 10$ sur des sites de vente en ligne, soit 10 centimes l'unité.

- Le BS170 est l'un des seuls MOSFET canal N disponibles en boitier TO-92, il est facile à planter dans une platine de prototypage sans soudure. La majorité des MOSFET sont disponibles en boitier TO-220 (pour les applications de puissance, ils sont plus lents et prennent de la place) ou en montage en surface (moins évident pour les débutants).

- Les montages envisagés sont en basse tension (autour de 3V) donc il n'est pas nécessaire de chercher un composant supportant les hautes tensions. On trouve quelques références en TO-92 supportant jusque 450V, mais le surcoût n'est pas justifié.

- Je m'attends à commuter un courant faible, mais il est intéressant de savoir jusqu'où on peut aller.

- Il est assez rapide. Mais quelle vitesse de commutation est possible ?

- Le BS170 peut être remplacé par un 2N7000 si cela devient nécessaire, à condition d'adapter le sens des broches. D'ailleurs, la page du BS170 sur Wikipédia est une redirection vers https://en.wikipedia.org/wiki/2N7000

2. Trouver la (bonne) datasheet

Puisque la référence est choisie, la prochaine étape consiste à se procurer la datasheet. Votre moteur de recherche favori est votre ami et la référence devrait suffire pour trouver les liens attendus. En bonus, des schémas et des articles utiles peuvent se glisser entre les publicités des distributeurs ou les sites de collecte de datasheets, souvent payants ou couverts de publicités (encore).

Il faut admettre que nous autres, les électroniciens, sommes une cible appréciée des annonceurs donc une simple recherche sur Google revient à annoncer être un client demandeur. C'est aussi alléchant pour eux que si vous tapiez la recherche « hôtel (nomdeville) », laissant supposer que vous préparez un voyage, donc comptez dépenser de l'argent... Il vaut mieux éviter de laisser des traces sur le web, et obtenir un lien direct vers le site du fabricant (par copier-coller tant qu'à faire). *

* DB me suggère qu'on peut basculer en navigation anonyme avec les navigateurs comme Firefox ou Chrome. Cela réduit en effet les cookies, mais je ne fais pas confiance à cette méthode, pour la simple et bonne raison que l'adresse IP ne change pas.

Rapidement, une autre évidence apparaît : « BS170 » est une référence générique. Ce n'est pas un produit d'un seul constructeur, mais plutôt un terme, une étiquette sous laquelle les fabricants vendent « un MOSFET canal N en boitier TO-92 qui supporte 60V ou quelques centaines de milliampères ». Une rapide recherche sur des sites de distribution de composants montre qu'il existe plusieurs versions du BS170 supportant 150, 270 et 500mA, ce qui recouvre aussi le domaine du 2N7000.

Le problème se pose maintenant : est-ce que le fabricant du composant que vous avez en stock est aussi l'auteur de la datasheet ? Le fabricant n'est pas toujours indiqué sur le composant ou le sachet, si vous en avez acheté un lot. « Ce n'est pas grave », pensez-vous, « c'est la même référence donc les caractéristiques sont identiques, alors allons-y gaiement ».

Ce serait ignorer des faits pratiques, tels que les différences entre les usines des fabricants, les différentes procédures de contrôle de qualité ou les recettes de chacun pour réduire les coûts, qui sont déjà incroyablement bas et il faut encore dégager quelques bénéfices...

La datasheet est donc indicative et ne doit pas être prise comme une référence absolue (du moins dans ce cas). Des composants spécialisés et propriétaires ont une documentation très précise sur la variance, car elle peut être contrôlée précisément en usine par des procédés éprouvés. Ceci n'étant pas possible pour un composant générique, les informations doivent être prises avec des pincettes.

Cela conduit à une situation endémique dans le monde de l'électronique : certains constructeurs ajoutent des références génériques à leurs catalogues et « empruntent » parfois les informations des autres constructeurs. Au final, on ne sait plus d'où vient l'information originale, qui a copié qui, et il n'est pas rare de retrouver des courbes de transfert identiques d'une datasheet à l'autre. C'est encore plus frappant avec les composants fabriqués sous un nom chinois et je me demande d'ailleurs souvent s'ils comprennent ou vérifient ce qu'ils écrivent.

Si une caractéristique est très importante, n'hésitez pas à comparer les datasheets de différents constructeurs et gardez la moyenne ou le minimum de la caractéristique en question.

Pour notre utilisation du BS170, il y a une bonne marge sur tous les paramètres. J'ai donc choisi d'illustrer cet article avec la datasheet de ON Semiconductors [1], car elle est l’une des plus simples et courtes, ce qui devrait être digeste pour les débutants. Nous constaterons progressivement que cet avantage a aussi des inconvénients.

3. La première page

Vous avez téléchargé le fichier PDF et l'avalanche commence. Vous voici submergé par des informations et vous n'avez pas encore l'habitude de les trier ou les interpréter. On dirait presque un débat politique télévisé en période électorale, qu'est-ce que tout cela veut dire et comment savoir à quelle information se fier ?

Fig. 1 : Page n°1.

Pourtant les informations ont une certaine logique et même une organisation typique. En particulier, la première page regroupe les informations les plus importantes afin de les trouver du premier coup d’œil.

Un regard exercé devrait pouvoir déterminer si le composant ne convient pas, à condition évidemment de savoir ce qu'on cherche et comment le trouver. La première page est donc une synthèse qui permet de passer au plus vite à une autre référence. Le premier réflexe est de trouver le détail qui cloche.

3.1 La référence

Commençons par la référence, marquée par l'étiquette (1) : est-ce la bonne ? Le fichier indique BS170G, le suffixe G modifie-t-il les caractéristiques du composant ? Ce n'est pas le cas ici, car cela indique une version « Green » (sans plomb). Cela affecte essentiellement le boitier, pas le semi-conducteur, donc on peut passer à la suite. Mais pour d'autres composants, un simple suffixe peut avoir de profondes conséquences.

3.2 Caractéristiques générales

L'étiquette (2) est un résumé des principales caractéristiques du composant. Ce sont des valeurs maximales et elles ne sont pas forcément possibles toutes en même temps, elles doivent donc être interprétées dans un contexte précis. Et pour être sûr d'attirer l'attention, les informations sont dupliquées, dans l'en-tête (2a) et dans la colonne de droite (2b), juste sous le logo du fabricant.

3.3 Features

La description sommaire est souvent suivie d'une liste de points forts du produit. L'étiquette (3) correspond aux features (les caractéristiques), mais ON n'a pas été très prolixe dans ce cas. On voit juste que cette référence est sans plomb, ce qui étaie la supposition concernant le suffixe G à la première étiquette. À l'opposé, certains produits extrêmement sophistiqués peuvent remplir la première page rien qu'avec les features.

3.4 Absolute Maximum Ratings

Les caractéristiques maximales sont indiquées près de l'étiquette (4). Cette partie s'appelle « Maximum ratings » ou « Absolute maximum ratings » selon le constructeur. Beaucoup de débutants pensent qu'il s'agit des valeurs pour une utilisation normale ou nominale alors qu'en fait, ce sont les conditions à partir desquelles le composant est endommagé ! Il ne faut donc pas s'en approcher, mais prévoir une marge raisonnable. Le bloc de texte sous la table est une mise en garde (à la fois vague, mais explicite) bien qu'elle soir rarement lue, car elle est écrite en anglais en petits caractères. En résumé, ne dépassez jamais ces valeurs, et comme le dit Toshiba :

The absolute maximum ratings are the values which must never be exceeded during operation even for a moment [2]. (Les valeurs maximales absolues sont des valeurs qui ne doivent jamais être dépassées durant le fonctionnement, même durant un moment.)

3.4.1 Les valeurs maximales s'influent entre elles

Pour compliquer les choses, toutes ces conditions maximales doivent être remplies simultanément alors qu'elles s'influencent mutuellement. Par exemple, regardons la puissance totale dissipée (« Total Device Dissipation @TA=25°C »). Étant donné que la puissance est le produit du courant et de la tension, ce paramètre PD limite aussi ces deux paramètres. Par exemple, le courant continu maximal ID est indiqué égal à 0,5A, mais si on veut respecter la limite de puissance, la tension VDS ne doit pas dépasser 0,35W/0,5A=0,7V seulement. Si la tension augmente, le composant devra dissiper plus de puissance et sera endommagé.

Corollairement, connaissant la puissance et la tension VDS maximale, on trouve que ce MOSFET ne peut laisser passer que 0,35W/60V=5,8mA si la tension de drain reste à 60V lorsque le courant passe. Rien ne vous empêche d'utiliser le MOSFET comme une résistance de 10KΩ, mais on voit que ce n'est pas forcément une bonne idée à haute tension.

Notez aussi que la puissance est donnée à une température ambiante TA=25°C. Il n'est pas indiqué combien de temps ni avec quel type de dissipation. La résistance thermique et la température maximale de jonction ne sont pas non plus indiquées, ce qui empêche de calculer un ajustement en fonction de la température ambiante.

Une puissance d'un tiers de Watt peut faire augmenter la température considérablement si le boitier n'est pas adapté. Le boîtier TO-92 n'est pas prévu pour dissiper de fortes puissances, il faudrait alors recourir à un modèle de transistor plus adapté, en boîtier TO-220 par exemple, avec éventuellement un radiateur.

D'autre part, si le composant est utilisé dans d'autres conditions (comme à l'intérieur d'une boîte métallique à l'extérieur qui peut dépasser 60°C lorsqu'elle est exposée au soleil), la puissance doit être diminuée. Habituellement, des courbes d'ajustement (« derating ») sont fournies dans les datasheets, mais il n'y en a pas ici.

Ainsi, cela change la lecture de la dernière ligne de la table : Tj et Tstg sont dans une fourchette de -55°C à +150°C, mais la puissance maximale PD ne s'applique plus et doit être réduite considérablement. D'ailleurs, à une température de fonctionnement de 150°C, si le composant est toujours fonctionnel, il suffirait d'une petite augmentation de la température de 30°C pour faire fondre la soudure (si elle contient du plomb)...

3.5 Brochage

Les figures étiquetées (5a), (5b) et (5c) sont indispensables et on les cherche souvent, en cours de montage par exemple, pour vérifier où brancher quoi. Par chance, ici, le dessin est presque limpide, même s'il faut parfois faire des vérifications croisées pour s'assurer d'avoir bien compris.

D'autres datasheets sont moins claires et il faut parfois mener une enquête pour retrouver la correspondance entre les broches et les fonctions. Il n'est pas rare de se tromper à cause d'un sens ambigu, si la datasheet ne précise pas si le boitier est vu de haut ou du bas par exemple. Pour notre MOSFET, le doute est facilement dissipé grâce à la technique du multimètre présentée dans l'article précédent [3], mais pour d'autres composants, la chance entre en jeu (avec son inséparable ami Murphy).

3.6 Révision

Le bas de la page indique un numéro de version et une date de mise à jour. C'est pratique si vous disposez de plusieurs versions du fichier, il est préférable de ne garder que la version la plus récente, car elle devrait être plus exacte.

4. La deuxième page

La datasheet se poursuit habituellement par une liste détaillée de paramètres physiques, qui mettent en perspective les données de la première page. Il ne faut pas perdre de vue que ces valeurs font partie d'une de ces trois classes :

- soit la valeur est testée en usine, à la fabrication, et la valeur peut être prise au pied de la lettre ;

- soit la valeur est testée sur un petit échantillon de chaque lot produit, donc on suppose que le reste des composants du lot est conforme, mais les statistiques ajoutent « une certaine incertitude » ;

- soit la valeur n'est pas testée, mais est dite « garantie par conception ».

Chaque test prend du temps, occupe des outils très spécialisés et consomme de l'énergie donc ajoute un coût à chaque composant. Les tests sont réalisés à température ambiante et hygrométrie courante, car les chambres climatiques sont chères, lentes, et ne facilitent pas les manipulations, alors qu'une usine doit fabriquer des centaines de milliers de composants chaque jour tout en étant plus économique que la voisine.

Malheureusement, la validité des mesures n'est pas souvent indiquée (il n'en est pas fait mention dans cette datasheet) et on se demande parfois si les composants sont vraiment testés. Je ne parle même pas des composants trop bon marché pour être vrais ou conformes (les clones, les rebuts reconditionnés et les tromperies font beaucoup de tort à l'industrie).

Fig. 2 : Page n°2.

Afin de mettre un peu d'ordre dans tous ces nombres, ils sont regroupés par régimes de fonctionnement (voir l'article de présentation des MOSFET).

4.1 Régime bloqué

L'étiquette (6) désigne la partie « Off Characteristics » qui contient des mesures des imperfections du MOSFET lorsqu'il ne conduit pas. Par exemple, même si la grille est isolée, sa finesse et la mécanique quantique laissent quand même passer quelques électrons par effet tunnel.

4.1.1 Courant de fuite

La mesure IGSS (le terme « Gate Reverse Current » peut être traduit par « courant inverse dans la grille ») donne un ordre de grandeur de ce courant de fuite (entre 10 picoampères et 10 nanoampères). C'est trop faible pour être mesuré précisément avec un multimètre de base, mais il faut en tenir compte pour les circuits extrêmement sensibles. Cela inclut par exemple les circuits d'alimentation à base de très petites piles ou batteries, ainsi que les circuits avec une très longue constante de temps.

Le courant de fuite dépend des différentes tensions. Ici le courant vers la source est mesuré avec une tension de grille (VGS) de 15V, ce qui est très élevé : c'est les trois quarts de la tension maximale de 20V. Avec une tension de grille de 3V et en supposant que l'effet tunnel est exponentiel, le courant de fuite devrait être tout à fait négligeable.

4.1.2 Tensions maximales de blocage

Ensuite, la mesure V(BR)DSS (« Drain-Source Breakdown Voltage ») est la tension entre le drain et la source à partir de laquelle un courant non négligeable commence à circuler, alors que la grille est court-circuitée à la source. L'effet tunnel laisse aussi passer des électrons alors que le transistor est coupé ! Cet autre courant de fuite dépend évidemment de la température et la mesure a été effectuée à 25°C, donc il faudra réduire la tension V(BR) si vous vous attendez à travailler à plus haute température.

4.2 Régime passant

L'étiquette (7) désigne la partie « On Characteristics ». Elle regroupe les caractéristiques lorsque la grille est à une tension positive, ce qui nous intéresse habituellement le plus. Là encore, il est important de lire les petits caractères, car la Note 1 de la datasheet indique que les mesures sont effectuées durant de très courtes impulsions. Une période de répétition de 300µs correspond à 3KHz environ, et la période active de 2% implique que l'impulsion ne dure que 6µs. Le composant testé ne reçoit plus qu'un cinquantième de l'énergie maximale et chauffe beaucoup moins qu'en régime continu. Donc les valeurs de cette partie ne doivent pas être prises au pied de la lettre !

4.2.1 Tension de déclenchement

La mesure VGS(Th) (« Gate Threshold Voltage ») est une tension de grille à partir de laquelle le courant commence à circuler (significativement) entre le drain et la source. Ce courant significatif ID est fixé arbitrairement à 1mA. VGS(Th) dépend non seulement de la température, mais aussi des variations inévitables à la fabrication.

Curieusement, pour cette mesure, la grille est connectée au drain alors que cette tension est habituellement fixe. Cela peut s'expliquer par l'effet Miller et les capacités parasites, qui entrent en jeu en régime impulsionnel (lorsqu'il y a des variations très rapides). La remarque sur les impulsions (au paragraphe précédent) commence à prendre du sens et le court-circuit grille-drain réduit facilement l'influence des parasites. D'un autre côté, cela rend la mesure plus difficile à interpréter et à appliquer dans un montage pratique, puisqu'il est rare que la grille et le drain soient connectés...

4.2.2 Résistance minimale

La résistance drain-source rDS(on) est une des caractéristiques les plus emblématiques des MOSFET. Le document indique qu'on doit s'attendre à 2Ω en moyenne, mais n'exclut pas que cela atteigne 5Ω (comme indiqué en gros à l'étiquette (2b)). Ce composant n'est donc pas adapté à commuter des alimentations, mais plutôt des signaux ou informations.

Encore une fois, il ne faut pas oublier de prendre en compte d'autres paramètres. La mesure est effectuée avec la tension de grille VGS=10V, ce qui n'est pas la tension de fonctionnement escomptée, il faudra donc estimer à la hausse (VGS plus basse, donc résistance plus forte) et mesurer en vrai. Le régime impulsionnel de la mesure évite de faire chauffer le composant, mais dans une application réelle (comme par exemple commuter la cathode de LEDs), l'échauffement va augmenter la résistance.

Enfin, la résistance rDS(on) n'est pas mesurée avec un multimètre en mode ohmmètre, comme vous le feriez à la maison. La tension drain-source (VDS) est mesurée (probablement à l'oscilloscope) lorsqu'une impulsion de 200mA passe. Mais dans un vrai circuit, feriez-vous passer 200mA dans un BS170 de cette manière ? Avec une tension de grille plus faible, on peut s'attendre à 5 ou 10Ω de résistance continue, ce qui se traduit (en appliquant la loi d'Ohm) par une chute de tension de 1 à 2V (est-ce tolérable ?) et un échauffement non négligeable avec un courant continu.

4.2.3 Courant de fuite à l'état bloqué

La valeur suivante ID(off) devrait logiquement se trouver listée dans la partie précédente, car c'est le courant de fuite (maximal) entre le drain et la source, alors que la grille est à 0V (donc le transistor est en régime bloqué). Ce courant est 50 fois plus important que le courant de grille, donc on en tiendra compte en priorité. Vous connaissez la chanson maintenant : la température et les autres tensions influent sur cette valeur.

4.2.4 Conductance

Enfin, la conductance gfs est une autre étrangeté de ce datasheet. Bien qu'elle soit rarement utile, elle est pourtant indiquée par la plupart des autres datasheets. Pourtant la conductance est l'inverse de la résistance (gfs = 1/rDS(on)) et on peut la déduire facilement (même si le courant de mesure n'est pas tout à fait le même).

En plus de cette redondance, l'auteur utilise une unité de mesure qui n'est pas standard, car la conductance est exprimée en Siemens (notée S) dans le Système International, alors que l'unité indiquée en mmhos (on suppose que c'est Ohm écrit à l'envers, avec un préfixe m pour diviser par 1000 et un suffixe s qui n'a pas lieu d'être). Cette ligne de la table n'est donc pas vraiment pertinente.

4.3 Régime ohmique

L'étude du composant dans le domaine « petits signaux » (Small Signal Characteristics, désigné par l'étiquette (8)) suppose que le transistor est dans une zone de fonctionnement linéaire, en plein milieu de son régime ohmique. Un signal sinusoïdal de faible amplitude peut donc être amplifié avec une distorsion minimale.

Ici, seule la capacité d'entrée Ciss est mesurée, dans des conditions qui ne sont pas vraiment représentatives d'une utilisation pratique. La valeur maximale donnée (60pF) dépend de la tension de fonctionnement, comme on le verra dans la partie 5.3.

4.4 Performance en commutation

L'étiquette (9) désigne les valeurs ton et toff, qui sont les temps de montée et de descente. La figure 2 de la datasheet (sur la page 3) montre que c'est aussi le temps de propagation entre la grille et le drain, car la tension de la grille est aussi prise en compte.

Les valeurs moyennes de 4ns sont identiques pour la montée et la descente donc on peut supposer que le composant a un comportement symétrique, contrairement à d'autres composants. Cependant la datasheet ne spécifie pas la symétrie et il y a deux lignes séparées, donc même si les temps sont identiques, il ne faut pas se reposer sur cette supposition.

Les conditions de test sont précisées à la page suivante, car chaque élément du circuit influe potentiellement sur les mesures. La qualité de l'alimentation ou son découplage ne sont pas indiqués par exemple, alors que les mesures sont réalisées en mode impulsionnel (comme dans la partie 4.3). En utilisant la loi d'Ohm, le courant de drain Id=0,2A est obtenu en appliquant 25V aux bornes d'une résistance de 25V/0.2A=125Ω. On suppose que la tension VDS est nulle lorsque le MOSFET est totalement passant. En pratique, on sait que la résistance minimale de notre composant est environ 2Ω (pour VGS=10V) donc cela ajoute une incertitude de quelques pourcents. Cette incertitude est inférieure à celle de la mesure à l'oscilloscope donc elle est négligée.

La mesure est effectuée avec un courant relativement fort (la moitié du courant maximal). Le temps de commutation sera plus court avec des courants plus faibles et surtout des tensions plus faibles. On peut approximer la vitesse de transition à 25V/4ns=6V/ns, donc il suffirait théoriquement d'une demi-nanoseconde pour monter de 0V à 3V. Peut-on déduire que le BS170 peut osciller à 1GHz ? Malheureusement, les capacités et inductances parasites ne le permettent probablement pas, mais on peut espérer travailler facilement à plusieurs dizaines de mégahertz, en analogique comme en numérique.

4.5 Références pour commander

La dernière table ne vous intéressera que si vous comptez acheter des BS170 par bobines entières (on ne sait jamais). On devine le fonctionnement du système de suffixes puisque le G se retrouve tout à la fin de la deuxième référence BS170RLRAG. C'est donc bien l'indication d'un composant dit « green » (sans plomb ni autres substances nocives).

5. La troisième page

Après les nombres, les dessins.

Fig. 3 : Page n°3.

La page suivante contient des schémas, des diagrammes et des courbes.

Les figures 1 et 2 expliquent comment les valeurs des pages précédentes ont été mesurées. Cela a été examiné dans les paragraphes précédents et nous avons aussi vu que ces valeurs dépendent de nombreuses conditions. Les courbes des figures 3, 4, 5 et 6 expliquent les relations entre ces valeurs. On peut voir si les relations sont linéaires, logarithmiques, exponentielles...

5.1 Sensibilité à la température

La courbe de la figure 3 vient compléter la partie 4.2.1 qui traite de la tension de déclenchement. On voit que cette mesure est inversement proportionnelle à la température. La courbe est très linéaire et normalisée pour lire 1,0 vers 25°C. En réalité, ce n'est pas vraiment une mesure, car le PDF contient une simple ligne droite qui relie les points 1,2 à -50°C et 0,6 à 150°C...

5.2 Courbes de transfert

S'il ne fallait retenir que quelques informations, ce serait les figures 4 et 5 du PDF. Elles sont plus complexes, avec une superposition de 7 courbes comprenant des zones linéaires et arrondies. Elles sont aussi les plus intéressantes, car elles offrent un aperçu global du comportement électrique du composant. La figure 4, allant de 0 à 4V, est une vue agrandie de la figure 5, qui va jusqu'à 40V. On voit facilement que le transistor commence à saturer lorsque la tension de drain atteint 5V, donc il est plus efficace dans les basses tensions.

Ces courbes sont très utiles : on voit aussi un lien direct entre trois grandeurs physiques différentes. Le quadrillage permet d'en déduire une en fonction des autres. Deux de ces grandeurs étant un courant et une tension, on peut aussi appliquer la loi d'Ohm et évaluer la résistance en fonction de la tension de grille.

5.3 Courbes de capacitance

De toutes les courbes et données, c'est peut-être la plus étrange (du moins pour moi). La figure 6 contient trois courbes montrant la baisse de capacitance lorsque la tension drain-source augmente. D'ailleurs, je ne m'attendais pas à une baisse de ce type et je m'attendais plutôt à une augmentation, étant habitué à ce comportement dans les diodes de type varicap.

D'autre part, la désignation de chaque courbe n'est pas évidente. La partie 4.3 a défini la mesure Ciss comme étant la capacitance d'entrée, on peut alors supposer que Coss serait la capacitance de sortie, mais alors que signifie Crss ? Et par quel circuit ces valeurs ont-elles été mesurées ? Et est-ce que la tension moyenne de grille (VGS) influe aussi la capacitance ? Tant de questions et bien d'autres qui ne sont pas pertinentes pour nos petits montages à basse fréquence et basse tension, mais qui méritent une réponse.

6. La quatrième page

Pour finir, un peu de mécanique. Il n'y a plus de paramètres électriques (à part l'assignation des broches), mais du dessin technique et des spécifications de dimensions. Ici ce n'est pas très original (puisque le format TO-92 est très connu), ni critique (il est possible d'ajuster manuellement la forme des pattes quand on soude le composant). Cette partie finale est toutefois vitale quand le boitier est très particulier ou nécessite de créer une empreinte de circuit imprimé. Certaines datasheets contiennent même des conseils pour les dessiner. Le brochage devient plus compliqué à mesure que le nombre de broches augmente. D'autres informations pratiques peuvent se trouver, concernant la fixation d'un radiateur ou la forme recommandée d'une piste de circuit imprimé.

Fig. 4 : Page n°4.

Conclusion

Cette datasheet est concise, mais malheureusement incomplète. Il manque par exemple les caractéristiques thermiques détaillées. Le composant est donc limité à des applications de faible puissance à température ambiante (entre 0 et 50°C environ). Nous n'avons même pas d'information sur la diode intrinsèque ! Pour en savoir plus, il faudra tester le composant en conditions réelles, mais les informations mesurées ne s'appliqueront qu'au lot du composant.

Je trouve paradoxal d'écrire autant à partir de si peu d'informations. Pour un document censé être une référence, claire et précise, il pose plus de questions qu'il ne répond. Il n'y a même pas de glossaire expliquant les suffixes, que l'on doit déduire de la partie « Ordering Informations ». Dans le cas présent, choisir la datasheet la plus concise s'est retourné contre nous.

Les performances du BS170 sont « juste adéquates » pour l'utilisation que j'envisage, mais cela ne va pas plus loin. Les avantages de cette référence ont été listés au début, mais la performance n'en fait pas partie. On trouve des MOSFET plus rapides et plus puissants, mais ils sont aussi plus chers.

Malgré cela, le BS170 est un MOSFET canal N très utile, répandu et suffisant pour de nombreux montages de débutants. Grâce à la lecture de cette datasheet, vous saurez quels paramètres ne pas dépasser et vous pourrez déterminer quel composant conviendra mieux si le BS170 ne vous suffit plus.

Références

[1] Datasheet du BS170 de ON Semiconductor,

[2] Toshiba, « Power MOSFET in Detail », chapitre « 3. Maximum Ratings »
(fichier nommé application_note_en_20041001.pdf)

[3] Article « Nos amis les MOSFET », publié dans le numéro 12 de Hackable, p. 70