TO-220

TO-220 正面図^{[ 1 ]}

TO-220背面図^{[ 1 ]}

TO -220 は、ピン間隔が0.1 インチ (2.54 mm)の高出力スルーホール部品に使用される電子パッケージのスタイルです。「TO」は「トランジスタアウトライン」の略です。^{[ 2 ]} TO-220 パッケージには 3 つのリードがあります。2 つ、4 つ、5 つ、または 7 つのリードを持つ同様のパッケージも製造されています。注目すべき特徴は、ケースをヒートシンクに取り付けるために使用される穴のある金属タブです。^{[ 3 ]}これにより、コンポーネントはTO-92ケースで構築されたものよりも多くの熱を放散できます。一般的な TO-220 パッケージのコンポーネントには、トランジスタやシリコン制御整流器などのディスクリート半導体や集積回路が含まれます。 

TO-220パッケージは、パワー半導体向けの「パワーパッケージ」であり、表面実装技術ではなくスルーホール設計のパッケージの一例です。TO-220パッケージはヒートシンクに取り付けることで、数ワットの廃熱を放散できます。いわゆる「無限ヒートシンク」では、 50W以上を放散することも可能です。パッケージ上部には、部品をヒートシンクに取り付けるための穴が開いた金属製のタブがあります。パッケージとヒートシンクの間には、熱伝導性をさらに向上させるために、熱伝導グリスが塗布されることがよくあります。

金属タブは内部回路に電気的に接続されていることが多い。絶縁型ヒートシンクを使用する場合は通常問題にならないが、ヒートシンクが導電性、接地されている、またはその他の理由で絶縁されていない場合は、部品をヒートシンクから電気的に絶縁するために、電気絶縁パッドまたはシートが必要になることがある。TO-220パッケージを電気的に絶縁するために使用できる材料は数多くあり、中には熱伝導率が高いという利点を持つものもある。

ヒートシンクが必要な用途において、動作中にヒートシンクが外れると、過熱によりTO-220デバイスが損傷または破壊される可能性があります。

1 Wの熱を放散するヒートシンク付き TO-220 パッケージの内部 (接合部) 温度は、通常、パッケージの温度より 2 ～ 5 °C 高くなります (接合部と金属タブ間の熱抵抗による)。また、TO-220 パッケージの金属タブの温度は、使用されるヒートシンクの種類 (ある場合) に応じて、通常、周囲温度より 1 ～ 60 °C 高くなります。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}   

TO-220 パッケージのデバイスの接合部からケースへの熱抵抗 (通常、ケースから周囲への熱抵抗よりも重要度は低い) は、パッケージ内の半導体ダイの厚さと面積に依存し、通常、0.5  °C/W ～ 3  °C/W (ある教科書による) ^{[ 7 ]}または 1.5  °C/W ～ 4  °C/W (別の教科書による) ^{[ 6 ]}の範囲です。LM317電圧レギュレータ (National Semiconductors、5 ページ、TO200 バージョン) の接合部からケースへの熱抵抗は 4  °C/W です。

より多くの熱を放散する必要がある場合は、広く使用されている TO-247 (または TO-3P) パッケージのデバイスを選択できます。TO-3P の典型的な接合部から周囲 (ヒートシンク) への熱抵抗は約 40  °C/W であり、その TO-3PF バリアントはそれよりわずかに低い値です。^{[ 5 ]}パワー モジュールを使用すると、放熱能力をさらに向上させることができます。

TO-220パッケージをヒートシンクなしで使用する場合、パッケージ自体がヒートシンクとして機能し、TO-220パッケージの空気中におけるヒートシンクと周囲環境間の熱抵抗は約70  ℃/Wです。LM317電圧レギュレータ（ナショナルセミコンダクターズ、5ページ、TO200バージョン）の接合部と空気間の熱抵抗は50  ℃/Wです。

TO-220ファミリーのアウトラインは、JEDEC組織によって定義されています。このアウトラインには、次のようないくつかのバリエーションがあります^{[ 1 ] [ 8 ] 。}

• TO-220F、TO-220FPは、3本のリード線を持つJEDECアウトラインで、通常露出している本体と取り付けタブの金属部分をプラスチックでカプセル化し、電気絶縁を提供するため、絶縁されていない金属タブバージョンに比べてパッケージの熱抵抗が必然的に増加します。^{[ 9 ]}
• TO-220AB 3リード JEDEC外形
• TO-220AC 2リード JEDEC外形図^{[ 10 ]}

場合によっては、TO-220AB-5Lのようにリードの本数が表記されることもあります（5本のリードの場合）。

また、 International RectifierのSUPER-220のように、穴をなくしてクリップマウントを採用することでTO-220のフットプリントでTO-247と同等の熱性能を実現したベンダー固有のバリエーションもいくつか存在する。^{[ 11 ]}

TO-220 パッケージは、100 アンペア未満を扱い、数百ボルト未満で動作する半導体デバイスに使用されています。これらのデバイスは、TO-220 パッケージが無線周波数で動作するデバイス向けではないため、DC または比較的低い (オーディオ) 周波数で動作します。バイポーラ、バイポーラ ダーリントン、およびパワーMOSFETトランジスタに加えて、TO-220 パッケージは、固定および可変リニア電圧レギュレータ集積回路、およびショットキー ダイオード ペアにも使用されます。^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

• TO-257は気密性の高い金属パッケージで、それ以外はTO-220と同等とみなされている。^{[ 21 ]}
• TO-220FはSOT186やSC67とも呼ばれ、TO-220に似たパッケージで、ヒートシンク取り付けタブがプラスチックで覆われています。^{[ 22 ]}

• TO-3は、同様の電力定格を持つ金属パッケージです。
• TO-126は、低電力定格のプラスチックパッケージです。
• TO-263は、TO-220の表面実装版です。

• TO-220規格- JEDEC
• TO-220外形図- ON Semiconductor
• TO-220AB外形図- Vishay Intertechnology
• TO-220FP（フルパック） - Amkor Technology