MOSFET et alimentation 3 V

Je souhaite contrôler un MOSFET à canal N à partir d'une source d'alimentation 3 V.

Le problème est que j'ai du mal à comprendre comment connaître la valeur minimale de V _gs à appliquer pour que le MOSFET soit saturé. Par exemple, qu'en est-il du MOSFET CSD19501KCS (80 V N-Channel NexFET)?

La première indication de la faible Vgs que vous pouvez appliquer est la Vgs-th (tension de seuil grille-source)

Dans ce cas, Vgs-th est de 3,2 V (valeur maximale), donc tout ce qui est en dessous est un non. Notez également que la Vgs-th est spécifiée pour V _GS = V _DS et I _D = 250uA, donc lorsque vous appliquez Vgs = 3,2V, vous obtiendrez une chute de tension égale à travers la source de drain avec un courant de drain de seulement 250uA, en en d'autres termes, vous ne pouvez pas vraiment utiliser le mosfet avec ce faible Vgs.

Pour trouver une Vgs appropriée, vous devez vérifier le graphique Vgs vs Rds-on et trouver une valeur appropriée de biais grille-source ayant une résistance drain-source suffisamment faible pour votre application.

Votre appareil spécifique a ce graphique

donc le plus bas sur lequel vous pouvez aller est un Vgs = 4,5 V pendant environ 18 $m\Omega$ résistance (valeurs estimées).

Il existe un autre graphique à partir duquel vous pouvez obtenir des informations.

Le graphique est pour V _DS = 5 V, donc pour Vgs = 3,9 V, le Rds-on sera de 5 V / 20 A = 0,25 Ohm, si ce niveau de résistance convient à votre application, vous pouvez utiliser un Vgs aussi bas mais pour tirer le meilleur parti des appareil spécifique dont vous avez besoin pour aller plus haut.

La spécification de ce FET ne couvre pas adéquatement une utilisation avec une tension de grille de 3 volts. Si vous trouvez un autre appareil, recherchez le graphique du courant drain-source par rapport à la tension source drain. Il y aura plusieurs courbes sur le graphique et chacune sera à une tension de grille particulière.

Le FET que vous avez mis en évidence a ce graphique mais la tension de grille la plus basse est de 6 volts et cela me dit qu'il est peu probable qu'elle convienne à une alimentation électrique significative avec un entraînement de 3 volts vers la grille. L'image ci-dessous est pour un autre FET mais ce graphique sera similaire dans toutes les fiches techniques du fabricant: -

Remarquez les lignes rouges que j'ai ajoutées (pour une autre réponse il y a quelques semaines). À une tension de grille de 3,3 V, vous pouvez vous attendre à ce que la chute de tension à travers le FET soit de 0,15 V lorsque 1 A circule. À 2 A, vous vous attendez à une chute de volt d'environ 0,3 V. Vous devez décider quelle est votre charge de drain afin de pouvoir choisir des points sur la courbe qui sont pertinents.

En tant que nombre simple et rapide à rechercher, essayez de rechercher des fets qui ont une tension de seuil de tension de grille inférieure à 2 volts et de préférence inférieure à 1,5 volts. Le paramètre est appelé

$V_{GS(threshold)}$

Vous avez obtenu quelques très bonnes réponses sur un comportement typique. Voici quelques points (peut-être tl; dr - mais vous pouvez passer à la ligne du bas).

Si vous êtes intéressé à concevoir quelque chose qui est garanti de fonctionner, vous devez également rechercher les numéros garantis. En tant que commutateur, votre intérêt serait probablement de savoir quelle tension est nécessaire pour l'activer (pour une définition donnée de `` on '') et à quel point la tension doit être faible avant de pouvoir être coupée. Ces garanties sont généralement spécifiées de deux manières différentes. le$V_{GS(th)}$ est plus une garantie de l'endroit où il est (principalement) éteint, spécifié à 250 uA dans le cas de votre MOSFET, mais où $V_{GS(th)MAX}$est donné (moteur de recherche de Digikey) c'est un proxy utilisable. La tension à laquelle$R_{DS(on)}$est spécifié vous indique à quelle tension le fabricant le teste pour la condition «on» (il peut y avoir plus d'un point spécifié). Dans le cas du CSD19501KCS, il est spécifié à 6V et 10V.

Les graphiques ne sont que des lignes directrices, tandis que les limites $V_{GS(th)}$ et $R_{DS(on)}$ (pas les nombres typiques) sont des garanties (à des températures spécifiques).

Vous pouvez utiliser les graphiques pour interpoler et estimer quelles pourraient être les limites dans d'autres conditions, mais en général, vous ne devriez pas dépendre des nombres typiques ou des graphiques typiques (seuls).

Lorsque vous utilisez des moteurs de recherche paramétriques, un commutateur qui peut aider à détecter les MOSFET adaptés à un entraînement à basse tension est le "niveau logique". $V_{GS(th)}$ peut certainement vous aider à vous diriger vers les fiches techniques à parcourir pour vérifier la (les) tension (s) qui $R_{DS(on)}$est spécifié à. Recherche de MOSFET notés pour très faible$BV_{DS}$ donnera généralement des pièces évaluées à de faibles tensions de grille.

Malheureusement, le contraire de ce dernier point est également vrai, il est rare de trouver un$BV_{DS}$MOSFET avec une porte de "niveau logique". Dans de tels cas, vous devrez peut-être générer une tension de grille plus élevée (10 V est très courant pour les MOSFET haute tension). le$R_{DS(on)}$ des MOSFET haute tension est également pire pour $BV_{DS}$ (la taille de la matrice étant similaire), il peut donc y avoir un coût réel à définir les spécifications pour $BV_{DS}$ beaucoup plus élevé que nécessaire (contrairement aux BJT où il n'y a pas un effet aussi fort).

J'ai jeté un coup d'œil rapide et je n'ai vu aucun MOSFET de 80 V ou mieux avec 75 A ou mieux ID qui convenait de manière fiable pour un entraînement 3 V. NXP a un certain nombre de modèles automobiles avec un entraînement 5V, mais même s'ils ne sont pas largement disponibles auprès de plusieurs sources, ils visent le marché automobile 42V, ce qui semble un peu incertain (les marchés peuvent être inconstants).

Conclusion: si vous ne pouvez pas assouplir les ID et $BV_{DS}$ notes, je suggère d'augmenter la tension de grille à 10V.