Apakah ambang batas gerbang MOSFET merupakan batas atau tegangan sakelar minimum “penuh”?

Saya telah berbelanja untuk beberapa transistor MOSFET, untuk starter kit, dan melihat daftar yang menyatakan MOSFET cocok untuk logika 5V, tetapi lembar data mengatakan Gate Threshold adalah 1-2V. MOSFET berpagar 4v, yang lebih dekat ke 5v, oleh penjual yang sama tidak diiklankan sesuai.

Saya mengerti bahwa menerapkan tegangan Vgs ke gerbang akan mengaktifkan MOSFET, tetapi bagaimana cara berinteraksi dengan tegangan yang berbeda?

Jadi misalnya jika MOSFET memiliki rentang Vgs 2-3 dan saya menerapkan rentang tegangan 0-1,2-3,3-7 untuk itu saya menganggap itu akan seperti ini (perbaiki saya jika saya salah):

• 0-1v - off
• 2-3v - aktif dengan konduktivitas proporsional (dengan 3v memiliki maksimum).
• 3-7v - panas / terbakar?

Tegangan ambang gerbang-sumber adalah tegangan yang diperlukan untuk melakukan (biasanya) 100 uA arus ke saluran pembuangan. MOSFET yang berbeda memiliki definisi yang berbeda dan beberapa perangkat menetapkan tegangan ambang pada arus drain hingga 1 mA.

Ini adalah indikator komparatif yang cukup berguna tentang bagaimana perangkat tertentu dapat beroperasi ketika diberi sinyal tingkat logika yang tepat tetapi selalu terbaik untuk memeriksa lembar data. Khas Anda mungkin menemukan ini: -

$_{GST}$

Biasanya, tegangan pengenal maksimum untuk gerbang MOSFET adalah +/- 20V sehingga ada sedikit margin antara tingkat operasi dan tingkat kerusakan.

Seperti kata Andy V _{GS (th)} , yaitu ambang-sumber tegangan gerbang sesuai dengan arus rendah, ketika MOSFET nyaris tidak menyala dan RDS masih tinggi.

Dari perspektif pengguna / belanja apa yang ingin Anda cari dijamin (dan rendah) Rds (aktif) untuk V _{GS tertentu} yang Anda rencanakan untuk digunakan dalam aplikasi Anda. Sayangnya Anda tidak menautkan ke lembar data atau nama bagian spesifik apa pun dalam pertanyaan Anda, tapi saya cukup yakin RDS rendah (on) hanya diberikan pada 4-5V untuk MOSFET Anda.

Juga MOSFET tidak akan "memanaskan / membakar" pada V _{GS yang} lebih tinggi , selama Anda tidak melebihi batas maksimum yang diizinkan. Sebenarnya lebih baik mengemudi dengan _GS V setinggi mungkin untuk memastikannya sepenuhnya menyala.

Sebagai contoh, MOSFET FDD24AN06LA0_F085 memiliki V _{GS (th)} antara 1 dan 2V, tetapi arus drain pada saat ini hanya dijamin menjadi 250μA yang mungkin terlalu rendah untuk berguna. Di sisi lain, mereka berjanji "rDS (ON) = 20mΩ (Typ.), VGS = 5V, ID = 36A". Jadi Anda biasanya akan menggunakan MOSFET ini dengan V _GS 5V atau lebih. Juga, untuk MOSFET ini, V _GS tidak boleh melebihi 20V (atau lebih rendah dari -20V) atau akan rusak. Tapi apa pun dalam kisaran ini tidak masalah.

Berikut adalah bit relevan dari lembar data:

Yang dirinci sebagai:

Jangan melebihi peringkat:

Juga perlu diperhatikan adalah grafik Rds (on) versus Vgs dan tiriskan saat ini:

Secara umum, RDS rendah (on) yang dijanjikan akan memiliki kondisi pengujian yang cukup khusus (seperti siklus tugas tertentu). Sebagai aturan praktis, saya gandakan vs apa yang dijanjikan dalam datasheet.

• Jangan bingung antara Gate Threshold Voltage (Vth)dan Gate-Source Voltage(Vgs). Vth adalah properti yang melekat dari MOSFET sedangkan Vgs adalah input ke MOSFET. Setiap kali input kurang dari level yang diinginkan, yaitu kapan pun Vgs < Vth, MOSFET akan mati. Untuk mengaktifkan MOSFET, Anda harus menerapkan Vgs> Vth.

• Vth adalah sesuatu yang ditentukan selama proses fabrikasi MOSFET. Namun, karena kondisi praktis dan ketidaksempurnaan fabrikasi, Anda tidak akan pernah mendapatkan Vth konstan sempurna untuk MOSFET. Jadi, selalu ada kisaran Vth. Vth dari 1-2 V berarti bahwa tegangan ambang MOSFET Anda akan bervariasi dalam kisaran 1-2 V.

• Jadi, apa Vgs? Vgs adalah tegangan gerbang aktual yang Anda terapkan ke gerbang MOSFET. Untuk mengaktifkan MOSFET, Anda harus menerapkan Vgs> Vth. Namun, perhatikan bahwa arus drain maksimum bervariasi dengan Vgs. Jadi jangan berpikir bahwa dengan menerapkan Vgs = Vth(min)Anda dapat mengharapkan arus drain nilai maksimum mengalir melalui MOSFET. Pada Vgs = Vth, MOSFET hanya menyala dan tidak dalam posisi untuk memungkinkan mengalirnya arus besar.

• Mengapa ada batas maksimum pada Vgs? Gerbang-Sumber tegangan bertanggung jawab untuk membentuk saluran di bawah gerbang. Medan listrik yang dihasilkan oleh tegangan ini adalah yang menarik elektron menuju gerbang, yang pada akhirnya membentuk saluran untuk mengalir antara sumber dan saluran. Untuk menghindari arus bocor, ada lapisan tipis - gerbang oksida, di bawah terminal gerbang. Lapisan SiO2 inilah yang membuat MOSFET istimewa (sebuah topik di luar cakupan diskusi ini). Intinya adalah, setiap lapisan dielektrik / isolator hanya dapat menahan kekuatan maksimum tertentu. Di luar ini, dielektrik / isolator rusak dan berperilaku seperti korsleting. Jadi, jika Anda melamarVgs > Vgs(max), medan listrik yang tinggi akan diproduksi yang akan menghasilkan gaya yang lebih tinggi dari apa yang bisa ditangani oleh lapisan oksida. Akibatnya, lapisan oksida gerbang akan rusak dan akan menyingkat lapisan yang seharusnya diisolasi. Pemecahan lapisan dielektrik / isolator menciptakan titik lemah AKA hot-spot pada lapisan itu sendiri dan sebagai akibatnya arus mulai mengalir melalui titik lemah. Hal ini menyebabkan pemanasan lokal dan peningkatan arus yang selanjutnya meningkatkan pemanasan. Siklus ini berlanjut dan akhirnya mengarah pada kehancuran Silicon, dielektrik / isolator dan bahan lainnya di hot-spot.