Unipolární tranzistory (MOSFET,IGFET,JFET), zapojení, teorie

Ahoj,
v tomto tématu jsme řešili vlastnosti unipolárních tranzistorů. Ačkoliv mám praktické a základní teoretické znalosti FET tranzistorů, tak přece jenom mám pár otázek. Dovolil jsem si proto založit toto téma a pevně věřím, že nebudu jediný, komu bude prospěšné.

1. Rezistor mezi MOS-FET tranzistorem a portem mikrokontroléru (mezi Gate a pinem MCU)

Co se prosím myslí tím zvýšením spolehlivosti? Vždyť do Gate neteče žádný proud (resp. není měřitelný), takže pokud chci zvýšit spolehlivost a odpor osadím, co se změní?

2. N-MOSFET a spínání zátěže - zátěž mezi Vcc a Drain / mezi Source a GND
Jaký je prosím rozdíl na následujících zapojeních? Změní se nějak elektrické vlastnosti obvodu, pokud dám zátěž mezi Vcc a Drain / mezi Source a GND?

Děkuji. Lubomír.


mosfet-schematicka-znacka.gif

  1. O tom rezistoru by se dalo filozofovat. S tím proudem do gate to není tak jednoduché. Ve skutečnosti má řídící elektroda často značnou kapacitu a pulzní proud může být překvapivě velký. Proto se také ve výkonových aplikacích často pro fety používají specilální budiče, schopné dodat velké impulzní proudy.

  2. Rozdíl v těch dvou zapojení je značný.
    Když je zátěž v D, pak jsi schopen dosáhnou na zátěži plného napětí, které je na ni připojeno. Může to být třeba 100V, pokud je fet napájen jiným napětím než procesor.
    Pokud je zátěž v obvodu S, pak je na zátěži maximální napětí dané výstupním napětím procesoru po odečtení prahového napětí gate. V reálu téměř není možné toto zapojení ve spínacích aplikacích smysluplně použít, alespoň já to tak vidím.

Ve skutečnosti je problém ještě složitější, protože unipolární tranzistory mají prahové napětí Gate-Threshold Voltage, které zásadně ovlivňuje jejich funkci při použití ve spojení s MCU. Výběr FET musí být mnohem pečlivější než bipolárního tranzistoru. A právě tuhle skutečnost spousta lidí nerespektuje a pak se diví.
Například při použití BS170 a napájecího napětí procesoru 3V tranzistor už nemusí vůbec sepnout nebo může spínat tak špatně, že se přehřeje a zničí.

lubor: Pro začátek si přečti toto.

Pozor - to druhé zapojení nemá nic společného s tím, co jsem navrhoval v tom odkazovaném vlákně. Tam byla zátěž vždy v D. Pod S se vyskytoval za určitých okolností pouze spínací prvek.
Je to jak píše Jankop. Pro nízkonapěťové řízení je pak třeba budič/zapojení s bootstrapem nebo další zdroj.

Mne najviac chyba odpor medzi G a S. mat definovanu uroven za kazdych okolnosti sa oplati. Do G dat odpor je tiez velmi vhodne. kapacita medzi G a prechodocom D-S sposobi, ze vsetko rusive sa bude prenasat do G a na priamo do MCU.

To spinanie ked je tranzistor v “pluse” je samozrejme mozne, ale s P-MOSFET. Aby bol tranzistor otvoreny, musi byt medzi G a S aspon cca 2.5V a viac. Zavisi od typu a treba pozriet do katalogu.

Ak chces pouzit jednu suciastu k MCU pre spinanie vyssich prudov, respektive z vyssich napati, skus siahnut po

MMUN2214 a jeho bratrickovia NPN
MMUN2114 a jeho bratrickovia PNP

no a existuju za par halierov aj take “cary” ako MUN5335

odpor do serie s pinom MCU by som vsak dal vzdy. Ak sa prerazi vnutorna struktura hociakeho spinaca, odpor v serii je poslednou ochranou obmedzujucou vstupny prud do MCU.

Moc děkuji.

Já vím, jde jen o to, že jsem teď při experimentování zapojil u N-MOSFET zátěž pod source a měl jsem pocit, jako by to fungoval úplně stejně.

Konečně to chápu, díky. Právě mě ale také napadlo smysluplné využití - pokud člověku nevadí snížení napětí, tak nemusí pro “připojování Vcc” použít P-MOSFET. Problém ale je, že to Gate-Threshold napětí je v datasheetu u BS170 v intervalu 0,8 až 3 V, tzn. nemá konstantní hodnotu. Pokud jsem to pochopil správně, tak závisí na velikosti proudu do Drain.

Definování úrovně znamená, že je tranzistor sepnutý / rozepnutý i když k Gate není nic připojeno, že ano? Úroveň jsem vždy pomocí rezistoru navíc definoval u tranzistorů, které třeba spínaly relé, protože pokud se úroveň nedefinovala, tak relé třeba krátce seplo při zapnutí celého zařízení, tzn. v době, kdy se inicializoval MCU a na portech ještě nebyla základní úroveň, která byla určena v programu. U ostatních aplikací ale rezistor pro definování úrovně nedávám, protože si říkám, že je to jen další zbytečná součástka…

To definování jsem ale dělal rezistorem 10k mezi Gate a Vcc (sepnutý N-MOSFET) nebo mezi Gate a GND (rozepnutý N-MOSFET). Proč ho prosím dávat mezi Gate a Source?

Děkuji. Lubomír.

DODATEK: Teď jsem si uvědomil, že rezistor mezi Gate a Source je vlastně to samé, co jsem dělal já, tzn. v základu definováno, že je tranzistor rozepnutý, protože Source je připojen na GND.

Děkuji. Lubomír.

Odpor definující stav ve chvíli, kdy ještě nepracuje mcu může znamenat rozdíl mezi životem a smrtí obvodu. Spínací tranzistory mají malou plochu přechodu a tedy i tepelnou kapacitu. Pokud bude totiž spínací tranzistor při startu částečně otevřený, nemusí tuto krátkodobou tepelnou ztrátu vydržet.

zrovna BS170 je zdarny priklad tranzistora ktory sa da odpalit pri nevhone zvolenom zapojeni bez osetrenia, ak ssa zapne s nenaprogramovanym prpcesorom… odchadzaju ako muchy v zime. Nieco som sa ich namenil…a najlepsie stavy su ked su nacate… TAk že bacha na to.

To jsi pochopil poněkud špatně, tohle napětí je konstatní, ale výrobce tím chce v datasheetu říci, že je u každého vyrobeného kusu jiné, tj. jeden kus může mít threshold u tohoto typu třeba 1V, a jiný klidně 2,5V. Threshold se mění pouze s teplotou, ovšem ne v takovém rozsahu.

Tak to je hodně velký rozsah nepřesnosti výroby… Díky za vysvětlení.

Lubomír