Por que esse circuito FET simples se comporta dessa maneira?

No circuito acima, quando S1 é pressionado e liberado, o LED acende e permanece aceso. Porque isto é assim? Não consigo medir diretamente a tensão da porta com um DMM, pois a conexão dos resultados do DMM faz com que o LED não fique aceso.

Se o LED estiver aceso (S1 pressionado e liberado), quando S2 for pressionado e liberado, o LED apaga, conforme o esperado.

Eu olhei meu capítulo introdutório do ECE sobre FETs e ele não parecia mencionar nada sobre esse fenômeno ...

led fet

— PhilosophStein
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Se, quando o LED estiver apagado e você conectar o medidor no S1, será possível acender o LED. Até a resistência muito alta do medidor passa corrente suficiente para carregar e descarregar a porta FET.

— Transistor

Então vai / deve os dedos (bem-vindo ao resistência da pele.) (A espécie humana, não o tipo de pele profunda fio)

— Ecnerwal

Essa configuração do switch está apenas pedindo um dead short

— Passerby 17/01

Além disso, o livro provavelmente não mencionar isso dizendo que você precisa de um resistor pull-down para fechar completamente o Fet off

— Transeunte

Além das respostas corretas, explicando o papel da capacitância do portão, você nunca deve deixar os portões "flutuantes" (não conectados a algum circuito de baixa impedância <1 MOhm); por causa da porta de alta impedância capta ruídos aleatórios ou, na pior das hipóteses, o FET pode ser completamente destruído.

— Ilkhd

Respostas:

Quando você pressiona S1, está armazenando uma carga no portão que possui uma pequena capacitância Cgs. Essa carga mantém o campo elétrico que mantém o canal entre o dreno e a fonte. Depois de pressionar S2, a carga no portão é reduzida e o canal é desligado

— cimarron
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+1 Deve-se mencionar que o MOSFET terá uma pequena quantidade de vazamento (pequeno, mas provavelmente muitas ordens de magnitude inferiores aos números mostrados na folha de dados como máximos); portanto, eventualmente, o MOSFET se instalará em algum nível (em, desligado ou em algum lugar intermediário), independentemente de qual chave foi pressionada pela última vez. Pode levar dias para chegar perto da temperatura ambiente. É basicamente assim que as células de memória dinâmicas (e EEPROM) funcionam.

— Spehro Pefhany

Se você substituir S2 por um resistor de 10K, então S1 funcionará conforme o esperado, porque o resistor descarregará a capacitância da fonte de porta quando S1 for liberado.

— Steve G

@SteveG - você parece estar perdendo o ponto dos truques divertidos do FET ...

— Ecnerwal

O portão de um MOSFET possui uma resistência CC muito, muito alta. Para todos os efeitos, basicamente não consome nenhuma corrente, se estiver apenas com algum valor de estado estacionário (estamos falando de fem-amps ou menos).

Além disso, todos os portões MOSFET têm 'capacitância parasitária', que é essencialmente um par de capacitores minúsculos (geralmente alguns pF) que conectam o portão ao dreno e à fonte.

Ao pressionar o interruptor S1, você libera um monte de carga do trilho de + 5V, que liga o MOSFET. O truque é que ele também carrega os capacitores parasitas do portão. Quando você libera o S1, toda essa carga armazenada não tem para onde ir. Ele não é consumido pelo portão do MOSFET (já que o portão não consome corrente) e também não possui caminho para voltar ao solo.

Como a carga não tem para onde ir, ela fica lá e mantém + 5V no portão até você conectar outra coisa (como S2 ou seu multímetro) e fornecer um caminho para a carga que a leva de volta ao solo.

Editar: fato divertido, esse fenômeno também é exatamente como o NAND Flash funciona.

— Nicholas Clark
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Só para esclarecer, não existem capacitores parasitas que são uma espécie de extras adicionais para o MOSFET - a capacitância de entrada de um MOSFET é uma propriedade fundamental do dispositivo, porque o eletrodo da porta é separado do canal da fonte de drenagem por uma fina camada de material dielétrico. Além disso, a capacitância de entrada de um dispositivo MOSFET de potência típico pode ser facilmente um par de nanofarads , não pF.

— Nekomatic