MOSFET e alimentazione a 3 V.

Voglio controllare un MOSFET a canale N da una fonte di alimentazione a 3 V.

Il fatto è che ho difficoltà a capire come si deve applicare il valore minimo di V _gs affinché il MOSFET sia saturo. Ad esempio, che dire del MOSFET CSD19501KCS ( NexFET a canale N 80 V)?

La prima indicazione di quanto basso Vgs è possibile applicare è il Vgs-th (tensione di soglia gate-source)

In questo caso Vgs-th è 3.2V (valore massimo), quindi qualsiasi cosa al di sotto di questo è un non andare. Si noti inoltre che Vgs-th è specificato per V _GS = V _DS e I _D = 250uA, quindi quando si applica Vgs = 3.2V, si otterrà una caduta di tensione uguale attraverso la sorgente di drain con una corrente di drain di soli 250uA, in in altre parole non puoi davvero usare il mosfet con quel Vgs basso.

Per trovare un Vgs corretto, è necessario controllare il grafico Vgs vs Rds-on e trovare un valore appropriato per il bias gate-source che abbia una resistenza drain-source sufficientemente bassa per la propria applicazione.

Il tuo dispositivo specifico ha questo grafico

quindi il valore più basso su cui puoi andare è Vgs = 4.5V per circa 18 $m\Omega$ resistenza (valori stimati).

C'è un altro grafico da cui puoi ottenere informazioni.

Il grafico è per V _DS = 5 V, quindi per Vgs = 3,9 V l'Rds-on sarà 5 V / 20 A = 0,25 Ohm, se quel livello di resistenza si adatta alla tua applicazione, puoi usare un Vg così basso ma per ottenere il meglio dal dispositivo specifico è necessario andare più in alto.

Le specifiche per quel FET non coprono adeguatamente l'utilizzo con una tensione di gate di 3 volt. Se trovi un altro dispositivo, cerca il grafico della corrente della sorgente di drain rispetto alla tensione della sorgente di drain. Ci saranno diverse curve sul grafico e ognuna avrà una particolare tensione di gate.

Il FET che hai evidenziato ha questo grafico ma la tensione di gate più bassa è di 6 volt e questo mi dice che è improbabile che sia adatto a qualsiasi fornitura di energia significativa con un drive da 3 volt al gate. L'immagine seguente è per un altro FET, ma questo grafico sarà simile in tutte le schede tecniche del produttore: -

Nota le linee rosse che ho aggiunto (per un'altra risposta qualche settimana fa). Con una tensione di gate di 3,3 V, ci si può aspettare che la caduta di tensione sul FET sia di 0,15 V quando scorre 1 A. A 2 A ti aspetteresti una caduta di volt di circa 0,3 V. Devi decidere quale sia il tuo carico di drenaggio in modo da poter selezionare i punti sulla curva che sono rilevanti.

Come numero singolo rapido da cercare, prova a cercare i feti con una tensione di soglia inferiore a 2 volt e preferibilmente inferiore a 1,5 volt. Il parametro viene chiamato

$V_{GS(threshold)}$

Hai ottenuto un paio di risposte molto buone sul comportamento tipico. Ecco alcuni punti (forse tl; dr - ma puoi saltare alla linea di fondo).

Se sei interessato a progettare qualcosa che è garantito per funzionare, dovresti anche cercare i numeri garantiti. Come interruttore, il tuo interesse sarebbe probabilmente in quanta tensione è necessaria per accenderlo (per una data definizione di 'on') e quanto deve essere bassa la tensione prima che sia garantita la sua disattivazione. Tali garanzie sono di solito specificate in due modi diversi. Il$V_{GS(th)}$ è più una garanzia di dove è (principalmente) "spento", specificato a 250uA nel caso del MOSFET, ma dove $V_{GS(th)MAX}$viene dato (motore di ricerca di Digikey) è un proxy utilizzabile. La tensione a cui$R_{DS(on)}$è specificato indica la tensione a cui il produttore lo verifica per la condizione 'on' (potrebbe essere specificato più di un punto). Nel caso del CSD19501KCS, è specificato a 6 V e 10 V.

I grafici sono solo indicativi, mentre i limiti sono $V_{GS(th)}$ e $R_{DS(on)}$ (non i numeri tipici) sono garanzie (a temperature specifiche).

È possibile utilizzare i grafici per interpolare e valutare quali sono i limiti potrebbero essere in altri condizioni, ma in generale si dovrebbe non dipendere dai numeri tipici o grafici tipici (da solo).

Quando si utilizzano motori di ricerca parametrici, un interruttore che può aiutare a rilevare MOSFET adatti per un convertitore di tensione inferiore è "Livello logico". $V_{GS(th)}$ può certamente aiutarti a indicarti i fogli di dati da controllare per verificare la tensione o le tensioni $R_{DS(on)}$è specificato in. Ricerca di MOSFET classificati come molto bassi$BV_{DS}$ di solito produce parti classificate a basse tensioni di gate.

Sfortunatamente, è vero anche il contrario di quest'ultimo punto, è raro trovare un$BV_{DS}$MOSFET con gate a "livello logico". In questi casi potrebbe essere necessario generare una tensione di gate più elevata (10 V è molto comune per i MOSFET ad alta tensione). Il$R_{DS(on)}$ di MOSFET ad alta tensione anche peggio per alto $BV_{DS}$ (la dimensione della matrice è simile), quindi può esserci un costo reale per l'impostazione della specifica $BV_{DS}$ molto più alto del necessario (a differenza dei BJT in cui non c'è un effetto così forte).

Ho preso una rapida occhiata e non ho visto alcun 80V o MOSFET meglio valutato con 75A o meglio Ids che erano in modo affidabile adatto per unità 3V. NXP ha un numero di modelli automobilistici con unità a 5 V, ma anche così non sono ampiamente disponibili da più fonti e sono rivolti al mercato automobilistico a 42 V, il che sembra un po 'incerto (i mercati possono essere instabili).

In conclusione: se non riesci a rilassare gli ID e $BV_{DS}$ valori nominali, suggerisco di aumentare la tensione del gate a 10 V.