Gibt es, wie bei Diode und BJT mit einem Abfall von etwa 0,6 V, einen Spannungsabfall an der Drain- und Source-Elektrode des MOSFET, wenn der MOSFET eingeschaltet wird? Im Datenblatt wird der Spannungsabfall in Durchlassrichtung der Diode erwähnt, ich gehe jedoch davon aus, dass dies nur für die Body-Diode gilt.
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Antworten:
Der MOSFET verhält sich im eingeschalteten Zustand wie ein Widerstand (dh wenn Vgs groß genug ist, siehe Datenblatt). Den Wert dieses Widerstands entnehmen Sie bitte dem Datenblatt. Es heißt Rds (on). Es kann ein sehr kleiner Widerstand sein, viel weniger als ein Ohm. Sobald Sie den Widerstand kennen, können Sie den Spannungsabfall basierend auf dem fließenden Strom berechnen.
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MOSFET: Wenn die Gate-Spannung in Bezug auf die Schwellenspannung Vth groß ist, ist der Spannungsabfall von Drain zu Source linear vom Strom abhängig (für kleine Spannungen << Vth des MOSFET), so dass er sich wie ein Widerstand verhält. Der Widerstand ist geringer, wenn der MOSFET stärker verstärkt wird, also eine positivere Spannung an einem n-Kanal-MOSFET-Gate gegenüber der Source. Der äquivalente Widerstand kann für einen kleinen MOSFET einige zehn Ohm bis hinunter zu Milliohm für einen großen Leistungs-MOSFET betragen. Aus dem 2N7000 DatenblattSie können sehen, dass der Widerstand für eine Gate-Spannung von 4 V und eine Vds <0,5 V ein paar Ohm beträgt (typisch wäre der schlimmste Fall viel mehr als das). Bei 50mA würde es also typischerweise zu einem Abfall von 100mV kommen. (Der Widerstand Rds (on) ist die Steigung der Kurven in der Nähe des Ursprungs). Rds (on) steigt bei hohen Temperaturen stark an. Seien Sie daher vorsichtig, wenn Sie 25 ° C-Spezifikationen verwenden. Wenn Sie der Gate-Spannung nicht genug geben (viele MOSFETs sind auf 10 V eingestellt, einige auf 4,5 und weniger auf 1,8 oder 2,5), erhalten Sie möglicherweise einen viel höheren Rds-Wert (ein).
BJT: Der Spannungsabfall vom Kollektor zum Emitter ist stromabhängig, jedoch nicht linear. Bei niedrigem Strom und hohem Basisstrom kann der BJT einen Spannungsabfall von einigen zehn Millivolt aufweisen. Aus dem 2N3904 Datenblatt können Sie die Eigenschaften entnehmen, wenn Ib = Ic / 10. Sie können sehen, dass es bei einem Strom von beispielsweise 50 mA einen Spannungsabfall von ungefähr 90 mV hat, was dem 2N7000 ziemlich ähnlich ist. Vce (sat) ist die relevante Spezifikation. Es ist ziemlich temperaturstabil, aber Sie müssen ihm genügend Basisstrom für den erwarteten Kollektorstrom geben. Wenn Sie nicht genügend Basisstrom geben, kann die Spannung von Kollektor zu Emitter stark ansteigen. Bei mehr als der Basisspannung gilt es nicht mehr als gesättigt.
Ein interessanter Unterschied zwischen den beiden ist, dass der MOSFET bei null Strom fast genau null Spannung abfällt, wohingegen der BJT bei null Kollektorstrom vielleicht 10 mV abfällt (vorausgesetzt, Sie setzen einen angemessenen Strom in die Basis - das spiegelt sich nicht in der obigen Kurve wider). Dies macht den MOSFET im Allgemeinen zu einem überlegenen Schalter für Präzisionsinstrumentierungsanwendungen, bei denen 10 mV eine große Rolle spielen.
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Ich denke, Sie vergleichen zwei verschiedene Dinge.
Der 0,6-V-Abfall, den Sie normalerweise in einem BJT sehen, ist der BE-Übergang (Basis-Emitter).
Für einen Mosfet gibt es keine ähnliche Analogie. GS (Gate zu Source) ist immer unabhängig von der Gate-Spannung in Bezug auf die Source.
Das Verhältnis zwischen BJT-Kollektor und Emitter hängt von Ihrem Kollektorstrom und dem Kollektor- oder Emitterwiderstand ab.
Für einen Mosfet gibt es einen Parameter namens Rds (on), der den Widerstand zwischen Source und Drain angibt. Daher variiert die DS-Spannung (Drain to Source) wie auch die CE-Spannung je nach Stromstärke.
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