나는 mosfet 트랜지스터, 스타터 키트를 쇼핑하고 mosfet가 5v 로직에 적합하다는 목록을 보았지만 데이터 시트에 Gate Threshold가 1-2v라고 나와 있습니다. 동일한 판매자가 5V에 더 가까운 4V 게이트 형 mosfets는 적합하다고 광고되지 않습니다.
Vgs 전압을 게이트에 적용하면 MOSFET이 켜지지 만 다른 전압과 어떻게 상호 작용합니까?
예를 들어 mosfet의 Vgs 범위가 2-3이고 0-1,2-3,3-7의 전압 범위를 적용한 경우 다음과 같이 진행된다고 가정합니다 (잘못되면 정정하십시오).
답변:
게이트 소스 임계 전압은 드레인으로 (보통) 100 uA의 전류를 전도하는 데 필요한 전압입니다. MOSFET에 따라 정의가 다르고 일부 장치는 최대 1mA 드레인 전류에서 임계 값 전압을 정의합니다.
적절한 로직 레벨 신호가 주어 졌을 때 특정 장치가 어떻게 작동 할 수 있는지에 대한 상당히 유용한 비교 지표이지만 항상 데이터 시트를 검사하는 것이 가장 좋습니다. 일반적으로 다음을 찾을 수 있습니다.-
일반적으로 MOSFET 게이트의 최대 정격 전압은 +/- 20V이므로 작동 레벨과 손상 레벨 사이에 약간의 여유가 있습니다.
Andy는 VGS (th) 와 같이 MOSFET이 거의 켜지지 않고 Rds가 여전히 높을 때 임계 값 게이트 소스 전압은 저 전류에 해당합니다.
사용자 / 쇼핑 관점에서 원하는 V GS에 대해 응용 프로그램에서 사용하려는 Rds (및 낮은) 가 보장 됩니다. 아아 당신은 데이터 시트에 링크하지 않았거나 귀하의 질문에 특정 부품의 이름을 지정하지 않았지만 보장 된 낮은 Rds (on)는 MOSFET에 대해 4-5V에서만 제공됩니다.
또한 허용 된 최대 값을 초과하지 않는 한 MOSFET은 더 높은 V GS 에서 "열 / 연소" 되지 않습니다. 실제로 가능한 한 높은 V GS 로 운전하는 것이 더 좋습니다 .
예를 들어, FDD24AN06LA0_F085 MOSFET은 1V 와 2V 사이 의 V GS (th) 를 갖지만,이 시점의 드레인 전류는 250µA에 불과하므로 너무 낮아서 유용하지 않을 수 있습니다. 반면에, 그들은 "rDS (ON) = 20mΩ (일반), VGS = 5V, ID = 36A"를 약속합니다. 따라서 일반적으로이 MOSFET 을 5V 이상의 V GS 와 함께 사용합니다 . 또한이 MOSFET의 경우 V GS 가 20V를 초과하지 않아야합니다 (또는 -20V 미만). 그러나이 범위의 모든 것은 괜찮습니다.
데이터 시트의 관련 부분은 다음과 같습니다.
자세한 내용은 다음과 같습니다.
등급을 초과하지 마십시오 :
Rds (on) 대 Vgs 및 드레인 전류의 그래프도 주목할 가치가 있습니다.
일반적으로 약속 된 낮은 Rd (on)는 상당히 특정한 테스트 조건 (특정 듀티 사이클과 같은)을 갖습니다. 경험상 데이터 시트에서 약속 한 것과 비교하여 두 배가되었습니다.
Gate Threshold Voltage (Vth)및 Gate-Source Voltage(Vgs). Vth는 MOSFET의 고유 속성 인 반면 Vgs는 MOSFET에 대한 입력입니다. 입력이 원하는 레벨보다 낮을 때마다 (즉,마다 Vgs < Vth) MOSFET이 꺼집니다. MOSFET을 켜려면 Vgs> Vth를 적용해야합니다.Vth는 MOSFET 제작 과정에서 결정되는 것입니다. 그러나 실제 조건과 제조 결함으로 인해 MOSFET에 대해 항상 일정한 Vth를 얻을 수는 없습니다. 따라서 항상 Vth의 범위가 있습니다. Vth 1-2 V는 MOSFET의 임계 전압이 1-2 V 범위에서 변한다는 것을 의미합니다.
Vgs 란 무엇입니까? Vgs는 MOSFET의 게이트에 적용하는 실제 게이트 전압입니다. MOSFET을 켜려면 Vgs> Vth를 적용해야합니다. 그러나 최대 드레인 전류는 Vgs에 따라 다릅니다. 따라서 적용함으로써 Vgs = Vth(min)최대 정격 드레인 전류가 MOSFET을 통해 흐를 것으로 예상 할 수 있다고 생각하지 마십시오 . 에서 Vgs = VthMOSFET은 단순히 켜지고 큰 드레인 전류가 흐를 수있는 위치에 있지 않습니다.
Vgs에 최대 제한이있는 이유는 무엇입니까? 게이트 소스 전압은 게이트 아래에 채널을 형성합니다. 이 전압에 의해 생성 된 전기장은 전자를 게이트쪽으로 끌어 당기는 것으로 궁극적으로 소스와 드레인 사이에 전류가 흐르기위한 채널을 형성합니다. 누설 전류를 피하기 위해 게이트 단자 아래에 얇은 절연 층 인 게이트 산화물이 있습니다. 이 SiO2 층은 MOSFET을 특별하게 만드는 요소입니다 (이 토론 범위를 벗어난 주제). 요점은 모든 유전체 / 절연체 층이 특정 최대 힘만 견딜 수 있다는 것입니다. 이 외에도 유전체 / 절연체가 고장 나고 단락처럼 동작합니다. 신청하면Vgs > Vgs(max)산화층이 처리 할 수있는 것보다 더 높은 힘을 발생시키는 높은 전기장이 생성 될 것이다. 결과적으로, 게이트 산화막 층이 파괴되고 그것이 차단되어야하는 층들을 단락시킬 것이다. 유전체 / 절연체 층의 고장은 층 자체에 약한 스폿 AKA 핫 스팟을 생성하고 결과적으로 약한 스폿을 통해 전류가 흐르기 시작합니다. 이는 국부 가열 및 전류 증가로 이어지고 가열을 더욱 증가시킵니다. 이 사이클은 계속되고 마지막으로 핫스팟에서 실리콘, 유전체 / 절연체 및 기타 재료가 녹습니다.