แรงดันเกตเกตของประตู MOSFET เป็นขีด จำกัด หรือแรงดันไฟฟ้าสลับน้อยที่สุด“ Full-on” หรือไม่?

ฉันซื้อของมอสเฟตทรานซิสเตอร์สำหรับชุดเลขหมายและสังเกตเห็นรายการที่ระบุว่ามอสเฟตเหมาะสำหรับลอจิก 5v แต่แผ่นข้อมูลบอกว่าเกตเกตมีค่า 1-2 โวลต์ mosfets รั้ว 4v ซึ่งใกล้เคียงกับ 5v โดยผู้ขายรายเดียวกันไม่ได้โฆษณาตามความเหมาะสม

ฉันเข้าใจว่าการใช้แรงดันไฟฟ้า Vgs กับประตูจะเปิดมอสเฟต แต่มันจะทำงานอย่างไรกับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่นถ้า mosfet มีช่วง Vgs 2-3 และฉันใช้ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ 0-1,2-3,3-7 กับมันฉันคิดว่ามันจะเป็นแบบนี้ (แก้ไขฉันถ้าฉันผิด):

• 0-1v - ปิด
• 2-3v - เปิดพร้อมนำไฟฟ้าแบบสัดส่วน (พร้อม 3v มีค่าสูงสุด)
• 3-7v - ความร้อน / เผาไหม้?

แรงดันไฟฟ้าเกตของแหล่งเกตคือแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นต้องดำเนินการ (ปกติ) 100 uA ของกระแสไฟฟ้าเข้าไปในท่อระบายน้ำ MOSFET ที่แตกต่างกันมีคำจำกัดความที่แตกต่างกันและอุปกรณ์บางอย่างจะกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้สูงสุด 1 mA

มันเป็นตัวบ่งชี้เปรียบเทียบที่มีประโยชน์พอสมควรว่าอุปกรณ์บางอย่างอาจทำงานอย่างไรเมื่อได้รับสัญญาณระดับตรรกะที่เหมาะสม แต่จะดีที่สุดเสมอในการตรวจสอบแผ่นข้อมูล โดยทั่วไปคุณอาจพบสิ่งนี้: -

$_{GST}$

โดยปกติแล้วแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับประตู MOSFET คือ +/- 20V ดังนั้นจึงมีระยะขอบระหว่างการใช้งานและระดับความเสียหายเล็กน้อย

แอนดี้พูดว่า V _{GS (th)}นั่นคือแรงดันไฟฟ้าเกตเกต - เกตสอดคล้องกับกระแสไฟต่ำเมื่อ MOSFET เพิ่งเปิดและ Rds ยังคงสูงอยู่

จากมุมมองของผู้ใช้ / ช็อปปิ้งสิ่งที่คุณต้องการค้นหานั้นรับประกัน (และต่ำ) Rds (on) สำหรับ V _GSที่กำหนดที่คุณวางแผนที่จะใช้ในแอปพลิเคชันของคุณ อนิจจาคุณไม่ได้เชื่อมโยงไปยังเอกสารข้อมูลใด ๆ หรือตั้งชื่อส่วนใด ๆ ในคำถามของคุณ แต่ฉันค่อนข้างมั่นใจว่า RDS (เปิด) ที่รับประกันต่ำจะให้ที่ 4-5V สำหรับ MOSFET ของคุณเท่านั้น

MOSFET จะไม่ "ให้ความร้อน / เผาไหม้" ที่สูงกว่า V _GSตราบใดที่คุณไม่เกินค่าสูงสุดที่อนุญาต ในความเป็นจริงมันจะดีกว่าที่จะขับรถด้วยความสูง V _GSที่เป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่ามันเป็นอย่างเต็มที่ใน

ตัวอย่างเช่นFDD24AN06LA0_F085 MOSFET มี V _{GS (th)}ระหว่าง 1 และ 2V แต่กระแสระบายออกที่จุดนี้รับประกันได้เพียง 250µA ซึ่งอาจต่ำเกินไปที่จะเป็นประโยชน์ ในทางกลับกันพวกเขาสัญญาว่า "rDS (ON) = 20mΩ (Typ.), VGS = 5V, ID = 36A" ดังนั้นโดยปกติคุณจะใช้ MOSFET นี้กับ V _{GS ที่} 5V หรือสูงกว่า นอกจากนี้สำหรับ MOSFET นี้ V _GSไม่ควรเกิน 20V (หรือต่ำกว่า -20V) ไม่เช่นนั้นจะได้รับความเสียหาย แต่สิ่งใดในช่วงนี้ก็โอเค

นี่คือบิตที่เกี่ยวข้องของแผ่นข้อมูล:

ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้

อย่าให้คะแนนเกิน:

สิ่งที่ควรสังเกตอีกอย่างคือกราฟของ Rds (on) เทียบกับ Vgs และการระบายกระแส:

โดยทั่วไป Rds ต่ำ (บน) ที่สัญญาไว้จะมีเงื่อนไขการทดสอบที่ค่อนข้างพิเศษ (เช่นรอบการทำงานบางอย่าง) ตามกฎของหัวแม่มือฉันเป็นสองเท่ากับสิ่งที่สัญญาไว้ในแผ่นข้อมูล

• อย่าสับสนระหว่างและGate Threshold Voltage (Vth) Gate-Source Voltage(Vgs)Vth เป็นคุณสมบัติที่สืบทอดโดยธรรมชาติของ MOSFET ในขณะที่ Vgs เป็นอินพุตของ MOSFET เมื่อใดก็ตามที่อินพุตน้อยกว่าระดับที่ต้องการเช่นเมื่อใดก็ตามVgs < VthMOSFET จะถูกปิด ในการเปิด MOSFET คุณต้องสมัคร Vgs> Vth

• Vth คือสิ่งที่ถูกกำหนดระหว่างกระบวนการสร้าง MOSFET อย่างไรก็ตามเนื่องจากสภาพการใช้งานจริงและความไม่สมบูรณ์ของการประดิษฐ์คุณจะไม่ได้รับ Vth คงที่ที่สมบูรณ์แบบสำหรับ MOSFET ดังนั้นจึงมีช่วงของ Vth เสมอ Vth ของ 1-2 V หมายความว่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของ MOSFET ของคุณจะแตกต่างกันในช่วง 1-2 V

• ดังนั้น Vgs คืออะไร Vgs คือแรงดันเกตจริงที่คุณใช้กับเกตของ MOSFET ในการเปิด MOSFET คุณควรใช้ Vgs> Vth อย่างไรก็ตามโปรดทราบว่ากระแสไฟฟ้าที่ระบายสูงสุดจะแตกต่างกันไปตาม Vgs ดังนั้นอย่าคิดว่าการใช้งานVgs = Vth(min)คุณสามารถคาดหวังได้ว่ากระแสที่ระบายออกสูงสุดที่ไหลผ่าน MOSFET ที่Vgs = VthMOSFET เพียงแค่เปิดและอยู่ในตำแหน่งที่จะไม่อนุญาตให้กระแสไหลขนาดใหญ่ไหลผ่าน

• ทำไม Vgs ถึงมีขีด จำกัด สูงสุด แรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตกับแหล่งกำเนิดมีหน้าที่สร้างช่องทางด้านล่างเกต สนามไฟฟ้าที่ผลิตโดยแรงดันไฟฟ้านี้เป็นสิ่งที่ดึงอิเล็กตรอนไปยังเกทซึ่งในที่สุดจะก่อให้เกิดช่องทางสำหรับกระแสที่ไหลระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ เพื่อป้องกันการรั่วไหลของกระแสมีชั้นฉนวนบาง ๆ - เกตออกไซด์ด้านล่างของประตูเกต เลเยอร์ของ SiO2 นี้คือสิ่งที่ทำให้ MOSFET พิเศษ (หัวข้อที่อยู่นอกเหนือขอบเขตของการสนทนานี้) จุดคือชั้นฉนวนอิเล็กทริก / ทุกคนสามารถทนต่อแรงได้สูงสุดเพียงบางค่าเท่านั้น นอกเหนือจากนี้ไดอิเล็กทริก / ฉนวนจะแตกตัวและทำตัวเหมือนลัดวงจร ดังนั้นหากคุณสมัครVgs > Vgs(max)สนามไฟฟ้าแรงสูงจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจะสร้างแรงที่สูงกว่าที่ชั้นออกไซด์สามารถจัดการได้ เป็นผลให้ชั้นของเกตออกไซด์จะสลายตัวและจะทำให้ชั้นที่สั้นกว่านั้นแยกออกมา การแยกชั้นไดอิเล็กตริก / ฉนวนความร้อนสร้างจุดอ่อน AKA ฮอตสปอตบนชั้นของตัวเองและเป็นผลให้กระแสเริ่มไหลผ่านจุดที่อ่อนแอ สิ่งนี้นำไปสู่การให้ความร้อนเป็นภาษาท้องถิ่นและการเพิ่มขึ้นของกระแสซึ่งจะเป็นการเพิ่มความร้อน รอบนี้ยังคงดำเนินต่อไปและในที่สุดก็นำไปสู่การล่มสลายของซิลิคอน, อิเล็กทริก / ฉนวนและวัสดุอื่น ๆ ที่จุดร้อน