A tensão limite da porta MOSFET é um limite ou tensão mínima de comutação "Full-on"?

Eu tenho comprado alguns transistores mosfet, um kit inicial e notei listagens que afirmam que um mosfet é adequado para a lógica 5v, mas as folhas de dados dizem que o Gate Threshold é 1-2v. Mosfets fechados de 4V, mais próximos de 5v, pelo mesmo vendedor não são anunciados como adequados.

Entendo que a aplicação de tensão Vgs ao portão ativará o mosfet, mas como ele interage com tensões diferentes?

Assim, por exemplo, se um mosfet tivesse um intervalo de 2-3 Vgs e eu aplicasse faixas de tensão de 0-1,2-3,3-7, presumo que seria algo assim (corrija-me se estiver errado):

• 0-1v - desligado
• 2-3v - com condutividade proporcional (com 3v tendo o máximo).
• 3-7v - aquecer / queimar?

A tensão limite da porta-fonte é a tensão necessária para conduzir (normalmente) 100 uA de corrente ao dreno. MOSFETs diferentes têm definições diferentes e alguns dispositivos definem a tensão limite em corrente de dreno de até 1 mA.

É um indicador comparativo bastante útil de como um determinado dispositivo pode operar quando recebe um sinal de nível lógico adequado, mas é sempre melhor examinar a folha de dados. Típico, você pode encontrar o seguinte: -

$_{GST}$

Geralmente, as tensões nominais máximas para as portas MOSFET são de +/- 20V e, portanto, há uma boa margem entre os níveis de operação e danos.

Como Andy diz V _{GS (th)} , ou seja, a tensão limite da fonte da porta corresponde a uma corrente baixa, quando o MOSFET mal liga e o Rds ainda está alto.

Do ponto de vista do usuário / compras, o que você deseja procurar é garantido (e baixo) Rds (ativado) para um determinado V _GS que você planeja usar em seu aplicativo. Infelizmente, você não vinculou a nenhuma planilha de dados ou nomeou partes específicas da sua pergunta, mas tenho certeza de que o Rds baixo garantido (ativado) é fornecido apenas em 4-5V para o seu MOSFET.

Além disso, o MOSFET não "esquenta / queima" em V _GS mais alto , desde que você não exceda o máximo permitido. Na verdade, é melhor dirigir com um V _GS alto possível para garantir que esteja totalmente ligado.

Por exemplo, o MOSFET FDD24AN06LA0_F085 possui um V _{GS (th)} entre 1 e 2V, mas a corrente de drenagem neste momento só é garantida em 250µA, o que provavelmente é muito baixo para ser útil. Por outro lado, eles prometem "rDS (ON) = 20mΩ (Typ.), VGS = 5V, ID = 36A". Então você normalmente usará este MOSFET com um V _GS de 5V ou superior. Além disso, para este MOSFET, o V _GS não deve exceder 20V (ou ficar abaixo de -20V) ou será danificado. Mas qualquer coisa nesse intervalo está bem.

Aqui estão os bits relevantes da folha de dados:

O que é detalhado como:

Não exceda as classificações:

Também digno de nota é o gráfico de Rds (on) versus Vgs e corrente de dreno:

Em geral, o baixo Rds (ativado) prometido terá uma condição de teste bastante especializada (como um determinado ciclo de trabalho). Como regra geral, eu o dobro do que é prometido na folha de dados.

• Não fique confuso entre Gate Threshold Voltage (Vth)e Gate-Source Voltage(Vgs). Vth é uma propriedade inerente ao MOSFET, enquanto Vgs é uma entrada para o MOSFET. Sempre que a entrada for menor que o nível desejado, ou seja Vgs < Vth, sempre , o MOSFET será desativado. Para ativar o MOSFET, você deve aplicar Vgs> Vth.

• Vth é algo que é determinado durante o processo de fabricação do MOSFET. No entanto, devido a condições práticas e imperfeições na fabricação, você nunca obterá um Vth constante perfeito para um MOSFET. Assim, sempre há um intervalo de Vth. Vth de 1-2 V significa que a tensão limite do seu MOSFET variará na faixa de 1-2 V.

• Então, o que é Vgs? Vgs é a tensão real da porta que você aplica à porta do MOSFET. Para ativar o MOSFET, aplique Vgs> Vth. No entanto, observe que a corrente máxima de drenagem varia de acordo com Vgs. Portanto, não pense que, ao aplicar, Vgs = Vth(min)você pode esperar que a corrente de drenagem nominal máxima flua através do MOSFET. Em Vgs = Vth, o MOSFET apenas liga e não está em posição de permitir que uma enorme corrente de drenagem flua.

• Por que existe um limite máximo de Vgs? A voltagem da fonte de porta é responsável por formar um canal abaixo da porta. O campo elétrico produzido por essa tensão é o que puxa os elétrons em direção ao portão, que finalmente forma o canal para a corrente fluir entre a fonte e o dreno. Para evitar qualquer vazamento de corrente, existe uma fina camada isolante - óxido do portão, abaixo do terminal do portão. Essa camada de SiO2 é o que torna o MOSFET especial (um tópico fora do escopo desta discussão). A questão é que toda camada dielétrica / isolante pode suportar apenas certa quantidade máxima de força. Além disso, o dielétrico / isolador quebra e se comporta como um curto-circuito. Então, se você aplicarVgs > Vgs(max), um alto campo elétrico será produzido, o que gerará força maior do que a camada de óxido pode suportar. Como resultado, a camada de óxido de porta se romperá e reduzirá as camadas que deveria isolar. A quebra de uma camada dielétrica / isolante cria um ponto fraco AKA na própria camada e, como resultado, a corrente começa a fluir através do ponto fraco. Isso leva ao aquecimento localizado e aumenta a corrente, o que aumenta ainda mais o aquecimento. Esse ciclo continua e, finalmente, leva à fusão do silício, dielétrico / isolador e outros materiais no ponto quente.