La tension de seuil de la porte MOSFET est-elle une tension de commutation limite ou «pleine tension» minimale?

J'ai acheté des transistors mosfet, un kit de démarrage et j'ai remarqué des listes qui indiquent qu'un mosfet convient à la logique 5v, mais les fiches techniques indiquent que le seuil de porte est de 1-2v. Les mosfets fermés 4v, qui sont plus proches de 5v, par le même vendeur ne sont pas annoncés comme appropriés.

Je comprends que l'application d'une tension Vgs à la porte allumera le mosfet, mais comment interagit-il avec différentes tensions?

Ainsi, par exemple, si un mosfet avait une plage de Vgs de 2-3 et que j'appliquais des plages de tension de 0-1,2-3,3-7, je suppose que cela irait quelque chose comme ça (corrigez-moi si je me trompe):

• 0-1v - éteint
• 2-3v - allumé avec conductivité proportionnelle (avec 3v ayant le maximum).
• 3-7v - chaleur / brûlure?

La tension de seuil grille-source est la tension nécessaire pour conduire (généralement) 100 uA de courant dans le drain. Différents MOSFET ont des définitions différentes et certains appareils définissent la tension de seuil jusqu'à 1 mA de courant de drain.

C'est un indicateur comparatif assez utile de la façon dont un certain appareil peut fonctionner lorsqu'il reçoit un signal de niveau logique approprié, mais il est toujours préférable d'examiner la fiche technique. Typiquement, vous pourriez trouver ceci: -

Vous pouvez voir V G S T$_{GST}$ fait circuler très peu de courant, mais en augmentant la tension de grille au-dessus de cela, vous verrez que l'appareil conduit beaucoup plus de courant.

Habituellement, les tensions nominales maximales pour les grilles MOSFET sont de +/- 20V et il y a donc un peu de marge entre les niveaux de fonctionnement et de dommages.

Comme le dit Andy V _{GS (th)} , c'est-à-dire que la tension seuil source-grille correspond à un courant faible, lorsque le MOSFET s'allume à peine et que Rds est toujours élevé.

Du point de vue de l'utilisateur / du magasinage, ce que vous voulez rechercher est un Rds garanti (et faible) (activé) pour un V _GS donné que vous prévoyez d'utiliser dans votre application. Hélas, vous n'avez pas lié à des fiches techniques ou nommé des parties spécifiques dans votre question, mais je suis presque sûr que le faible Rds garanti (activé) n'est donné qu'à 4-5V pour votre MOSFET.

De plus, le MOSFET ne "chauffera / brûlera" pas à un V _GS plus élevé , tant que vous ne dépassez pas le maximum autorisé. En fait, il vaut mieux conduire avec un V élevé _GS que possible pour s'assurer qu'il est complètement allumé.

Par exemple, le MOSFET FDD24AN06LA0_F085 a un V _{GS (th)} entre 1 et 2V, mais le courant de drain à ce stade n'est garanti que de 250µA, ce qui est probablement beaucoup trop faible pour être utile. D'un autre côté, ils promettent "rDS (ON) = 20mΩ (Typ.), VGS = 5V, ID = 36A". Vous utiliserez donc normalement ce MOSFET avec un V _GS de 5V ou plus. Aussi, pour ce MOSFET, V _GS ne doit pas dépasser 20 (ou descendre sous -20 V) sinon il sera endommagé. Mais tout dans cette gamme est correct.

Voici les bits pertinents de la fiche technique:

Qui est détaillé comme suit:

Ne dépassez pas les cotes:

Il convient également de noter le graphique de Rds (activé) en fonction de Vgs et du courant de drain:

En général, le faible Rds (activé) promis aura une condition de test assez spécialisée (comme un certain rapport cyclique). En règle générale, je le double par rapport à ce qui est promis dans la fiche technique.

• Ne vous trompez pas entre Gate Threshold Voltage (Vth)et Gate-Source Voltage(Vgs). Vth est une propriété inhérente du MOSFET tandis que Vgs est une entrée du MOSFET. Chaque fois que l'entrée est inférieure au niveau souhaité, c'est-à-dire chaque foisVgs < Vth , le MOSFET sera désactivé. Pour activer le MOSFET, vous devez appliquer Vgs> Vth.

• Vth est quelque chose qui est déterminé au cours du processus de fabrication du MOSFET. Cependant, en raison des conditions pratiques et des imperfections de fabrication, vous n'obtiendrez jamais un Vth constant parfait pour un MOSFET. Ainsi, il existe toujours une plage de Vth. Vth de 1-2 V signifie que la tension de seuil de votre MOSFET variera dans la gamme 1-2 V.

• Alors, qu'est-ce que Vgs? Vgs est la tension de grille réelle que vous appliquez à la grille du MOSFET. Pour activer le MOSFET, vous devez appliquer Vgs> Vth. Cependant, notez que le courant de drain maximum varie avec Vgs. Donc, ne pensez pas qu'en appliquant, Vgs = Vth(min)vous pouvez vous attendre à ce que le courant de drain nominal maximal traverse le MOSFET. À Vgs = Vth, le MOSFET s'allume simplement et n'est pas en position de laisser passer un énorme courant de drain.

• Pourquoi y a-t-il une limite maximale sur Vgs? La tension grille-source est responsable de la formation d'un canal sous la grille. Le champ électrique produit par cette tension est ce qui attire les électrons vers la grille, qui forme finalement le canal pour que le courant circule entre la source et le drain. Pour éviter tout courant de fuite, il y a une fine couche isolante - oxyde de grille, sous la borne de grille. Cette couche de SiO2 est ce qui rend le MOSFET spécial (un sujet au-delà de la portée de cette discussion). Le fait est que chaque couche diélectrique / isolante ne peut supporter qu'une certaine quantité maximale de force. Au-delà de cela, le diélectrique / isolant tombe en panne et se comporte comme un court-circuit. Donc, si vous postulezVgs > Vgs(max), un champ électrique élevé sera produit qui générera une force supérieure à ce que la couche d'oxyde peut supporter. En conséquence, la couche d'oxyde de grille se décomposera et court-circuitera les couches qu'elle était censée isoler. La rupture d'une couche diélectrique / isolante crée un point chaud AKA de point faible sur la couche elle-même et, par conséquent, le courant commence à traverser le point faible. Cela conduit à un chauffage localisé et à une augmentation du courant qui augmente encore le chauffage. Ce cycle se poursuit et conduit finalement à la fusion du silicium, du diélectrique / isolant et d'autres matériaux au point chaud.