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BUL138 from ST,ST Microelectronics

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BUL138

Manufacturer: ST

HIGH VOLTAGE FAST-SWITCHING NPN POWER TRANSISTOR

Partnumber Manufacturer Quantity Availability
BUL138 ST 4600 In Stock

Description and Introduction

HIGH VOLTAGE FAST-SWITCHING NPN POWER TRANSISTOR The BUL138 is a power transistor manufactured by STMicroelectronics. Here are the key specifications from the ST datasheet:

- **Type**: NPN Darlington Transistor  
- **Package**: TO-220  
- **Collector-Emitter Voltage (VCE)**: 80 V  
- **Collector Current (IC)**: 10 A  
- **Power Dissipation (Ptot)**: 70 W  
- **DC Current Gain (hFE)**: 750 (min) at IC = 5 A  
- **Turn-on Time (ton)**: 1 μs (typical)  
- **Turn-off Time (toff)**: 3 μs (typical)  
- **Operating Temperature Range**: -65°C to +150°C  

These specifications are based on STMicroelectronics' official documentation for the BUL138 transistor.

Application Scenarios & Design Considerations

HIGH VOLTAGE FAST-SWITCHING NPN POWER TRANSISTOR# Technical Documentation: BUL138 Power Transistor

## 1. Application Scenarios

### 1.1 Typical Use Cases
The BUL138 is a high-voltage, fast-switching NPN power transistor designed for demanding electronic applications requiring robust switching capabilities. Its primary use cases include:

*  Switched-Mode Power Supplies (SMPS):  Particularly in flyback and forward converter topologies operating in the 50-100 kHz range, where its fast switching characteristics minimize switching losses
*  Electronic Ballasts:  For fluorescent and HID lighting systems requiring reliable high-voltage switching
*  Motor Control Circuits:  In low-to-medium power motor drives for appliances and industrial equipment
*  Deflection Circuits:  In CRT-based display systems (though this application has diminished with modern displays)
*  DC-DC Converters:  For voltage conversion in industrial and automotive systems

### 1.2 Industry Applications

 Consumer Electronics: 
- Power supplies for televisions, monitors, and audio equipment
- Inverter circuits for CCFL backlighting in older LCD displays
- Battery charging systems

 Industrial Automation: 
- Control circuits for solenoids and relays
- Power management in PLCs and industrial controllers
- Heating element control systems

 Lighting Industry: 
- Electronic ballasts for commercial lighting
- Emergency lighting power circuits
- Dimmable lighting control systems

 Automotive (Secondary Systems): 
- Ignition systems in some legacy designs
- Power window and seat control circuits
- Auxiliary power management systems

### 1.3 Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  High Voltage Capability:  400V VCEO rating makes it suitable for off-line applications
-  Fast Switching:  Typical fall time of 250ns enables efficient high-frequency operation
-  Robust Construction:  TO-220 package provides good thermal characteristics with proper heatsinking
-  Cost-Effective:  Economical solution for medium-power switching applications
-  Good SOA (Safe Operating Area):  Suitable for inductive load switching with proper snubber circuits

 Limitations: 
-  Bipolar Junction Limitations:  Exhibits storage time effects requiring careful drive circuit design
-  Thermal Management:  Requires adequate heatsinking for continuous operation above 1A
-  Secondary Breakdown Vulnerability:  Requires derating in inductive switching applications
-  Drive Requirements:  Needs proper base drive current management (typically 1:10-1:20 IC:IB ratio)
-  Frequency Limitation:  Practical switching frequency limited to approximately 100kHz due to storage time

## 2. Design Considerations

### 2.1 Common Design Pitfalls and Solutions

 Pitfall 1: Inadequate Base Drive 
*Problem:* Insufficient base current causes the transistor to operate in linear region, leading to excessive power dissipation and potential thermal runaway.
*Solution:* Implement proper base drive circuit with current limiting resistor calculated using: RB ≤ (VDRIVE - VBE) / (IC / hFE(min)). Include Baker clamp or speed-up capacitor for faster turn-off.

 Pitfall 2: Poor Snubber Design for Inductive Loads 
*Problem:* Voltage spikes during turn-off exceeding VCEO rating, causing avalanche breakdown.
*Solution:* Implement RCD snubber network across collector-emitter. Calculate using: CS = (IL² × L) / (VSNUB² - VSUPPLY²) where VSNUB < VCEO.

 Pitfall 3: Thermal Runaway 
*Problem:* Increasing temperature reduces VBE, increasing base current, creating positive feedback.
*Solution:* Implement temperature compensation in drive circuit or use emitter degeneration resistor (RE = 0.1-0.5Ω).

 Pitfall 4: Simultaneous Conduction in Bridge Circuits 
*Problem:* In half-bridge configurations, shoot-through currents during switching transitions.
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