Является ли пороговое напряжение затвора MOSFET предельным или минимальным напряжением переключения «Full-on»?

Я покупал некоторые транзисторы от MosFet, для стартового комплекта и заметил списки, в которых говорится, что MOSFET подходит для логики 5 В, но в технических паспортах говорится, что порог затвора составляет 1-2 В. Закрытые мосферы 4v, которые находятся ближе к 5v от того же продавца, не рекламируются как подходящие.

Я понимаю, что подача напряжения Vgs на затвор включит mosfet, но как он взаимодействует с различными напряжениями?

Так, например, если у mosfet был диапазон Vgs 2-3, и я применил к нему диапазоны напряжения 0-1,2-3,3-7, я предполагаю, что это будет выглядеть примерно так (поправьте меня, если я ошибаюсь):

• 0-1v - выкл
• 2-3 В - с пропорциональной проводимостью (при максимальном 3 В).
• 3-7в - нагревать / жечь?

Пороговое напряжение затвор-исток - это напряжение, которое требуется для проведения (обычно) 100 мкА тока в сток. Различные МОП-транзисторы имеют разные определения, а некоторые устройства определяют пороговое напряжение при токе стока до 1 мА.

Это довольно полезный сравнительный индикатор того, как определенное устройство может работать при наличии сигнала правильного логического уровня, но всегда лучше изучить таблицу данных. Обычно вы можете найти это: -

$_{GST}$

Как правило, максимальное номинальное напряжение для затворов MOSFET составляет +/- 20 В, поэтому между уровнем срабатывания и уровнем повреждения имеется значительный запас.

Как говорит Энди V _{GS (th)} , то есть пороговое напряжение затвор-источник соответствует низкому току, когда MOSFET едва включается, а Rds остается высоким.

С точки зрения пользователя / покупок то, что вы хотите найти, является гарантированным (и низким) Rds (вкл) для данного V _GS, который вы планируете использовать в своем приложении. Увы, вы не ссылались ни на какие таблицы данных или не указывали какие-либо конкретные части в своем вопросе, но я уверен, что гарантированное низкое Rds (вкл) дается только при 4-5 В для вашего MOSFET.

Также МОП-транзистор не будет «нагреваться / гореть» при более высоких значениях _GS , если вы не превысите максимально допустимое значение. На самом деле лучше ездить с высоким V _GS, чтобы обеспечить его полное включение.

Например, полевой МОП-транзистор FDD24AN06LA0_F085 имеет V _{GS (th)} между 1 и 2 В, но ток стока в этой точке гарантированно будет только 250 мкА, что, вероятно, слишком мало, чтобы быть полезным. С другой стороны, они обещают «rDS (ВКЛ) = 20 мОм (Тип.), VGS = 5 В, ID = 36 А». Таким образом, вы обычно будете использовать этот MOSFET с V _GS 5 В или выше. Кроме того, для этого MOSFET, V _GS не должен превышать 20 В (или не превышать -20 В), иначе он будет поврежден. Но все в этом диапазоне в порядке.

Вот соответствующие биты таблицы данных:

Который детализирован как:

Не превышать рейтинги:

Также стоит отметить график зависимости Rds (on) от Vgs и тока утечки:

В целом, обещанное низкое Rds (вкл) будет иметь довольно специализированное условие тестирования (например, определенный рабочий цикл). Как правило, я удваиваю это по сравнению с тем, что обещано в таблице.

• Не путайся между Gate Threshold Voltage (Vth)и Gate-Source Voltage(Vgs). Vth является неотъемлемым свойством MOSFET, тогда как Vgs является входом для MOSFET. Всякий раз, когда вход ниже желаемого уровня, то есть всякий раз Vgs < Vth, когда МОП-транзистор будет выключен. Чтобы включить MOSFET, вы должны применить Vgs> Vth.

• Vth это то, что определяется в процессе изготовления MOSFET. Однако из-за практических условий и недостатков изготовления вы никогда не получите идеальную постоянную Vth для MOSFET. Таким образом, всегда есть диапазон Vth. Vth 1-2 В означает, что пороговое напряжение вашего полевого МОП-транзистора будет варьироваться в диапазоне 1-2 В.

• Итак, что такое Vgs? Vgs - это фактическое напряжение затвора, которое вы подаете на затвор MOSFET. Чтобы включить MOSFET, вы должны применить Vgs> Vth. Однако обратите внимание, что максимальный ток стока зависит от Vgs. Так что не думайте, что, применяя, Vgs = Vth(min)вы можете ожидать, что максимальный номинальный ток стока будет проходить через MOSFET. При Vgs = Vthэтом МОП-транзистор просто включается и не в состоянии пропустить огромный ток стока.

• Почему существует максимальный предел Vgs? Напряжение затвор-источник отвечает за формирование канала под затвором. Электрическое поле, создаваемое этим напряжением, - это то, что тянет электроны к затвору, который в конечном итоге формирует канал для прохождения тока между истоком и стоком. Чтобы избежать утечки тока, под клеммой затвора имеется тонкий изолирующий слой - оксид затвора. Именно этот слой SiO2 делает MOSFET особенным (эта тема выходит за рамки данного обсуждения). Дело в том, что каждый слой диэлектрик / изолятор может выдерживать только определенную максимальную силу. Помимо этого, диэлектрик / изолятор ломается и ведет себя как короткое замыкание. Итак, если вы подаете заявкуVgs > Vgs(max)будет создаваться сильное электрическое поле, которое будет генерировать силу, превышающую то, что может выдержать оксидный слой. В результате оксидный слой затвора разрушится и закроет слои, которые он должен был изолировать. Пробой слоя диэлектрик / изолятор создает слабую точку АКА горячей точки на самом слое, и в результате ток начинает течь через слабое место. Это приводит к локальному нагреву и увеличению тока, что еще больше увеличивает нагрев. Этот цикл продолжается и в конечном итоге приводит к расплавлению кремния, диэлектрика / изолятора и других материалов в горячей точке.