Was ist mit MOSFETs los?

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Am längsten habe ich mich von FETs und MOSFETs ferngehalten (wenn es darum geht, diskrete Transistoren in meinen Schaltungen zu verwenden). Ich nehme ein aktuelles Hobbyprojekt als Ausrede, um mich endlich damit vertraut zu machen. Ich kann jedoch nicht scheinen, aus diesen Bestien Kopf oder Zahl zu machen.

Bevor ich echte Schaltkreise ausprobiere, führe ich grundlegende (fast "Sanity Check") LTspice-Simulationen durch. Extrem einfache Schaltungen, und sie scheinen immer noch nicht zu funktionieren. Sehen Sie sich zum Beispiel diese LTspice-Bildschirmaufnahme unten an - die Spannungssonde befindet sich am Ausgang des Netzteils; Der Strom wird über den Widerstand gemessen, der an den Drain-Pin angeschlossen ist. Es soll 1 mA sein, wenn der MOSFET leitet (V2 ist 12 Volt), und ich erwarte, dass es für 1 μs auf 0 mA zurückgeht, wenn die Eingangsspannung 0 V beträgt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Übrigens, wenn ich V1 zu einer Gleichstromquelle mache, dann funktioniert es: Ich setze es auf 0 V und der Strom durch R1 ist 0 mA (also in der Größenordnung von pA), und wenn ich es auf 5 V setze, beträgt der Strom 1 mA.

Was vermisse ich? Ich habe es auch mit einem 100Ω Widerstand von V1 zum Gate versucht; es macht beim Schalten nur einen kleinen runden Stromstoß, aber es kommt immer noch nicht auf 0mA zurück. Ich habe auch einen 10k-Widerstand vom Gate zum GND hinzugefügt. Siehe Bild unten, das die Ausgabe der Simulation zeigt (und noch einmal: Was fehlt mir?):

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Ich habe einige konkretere Fragen zu diesem Thema, aber ich denke, ich sollte mich besser mit den einfachsten "Spielzeug" -Schaltungen vertraut machen, bevor ich versuche, "echte" Anwendungen zu erstellen (auch im Rahmen von Hobbyprojekten).

Cal-Linux
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Sieht so aus, als würden Sie Ihren FET zu schnell umschalten - versuchen Sie es erneut mit dem ersten, diesmal mit einer Änderung der Gate-Spannung jede Sekunde oder so.
Puffafish
Versuchen Sie es mit einem schnell schaltenden Transistor wie dem 2N700x.
CL.

Antworten:

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Führen Sie dieselbe Simulation auf einer sehr unterschiedlichen Zeitskala durch, beispielsweise 1000-mal langsamer. Ändern Sie also die us (Mikrosekunden) in ms (Millisekunden) und führen Sie die Simulation erneut aus.

Beachten Sie, wie im ersten Diagramm die rote Kurve abfällt, aber bevor sie Null erreicht, schalten Sie das NMOS wieder ein. Es hat keine Zeit, Null zu erreichen!

Zwischen Gate und Drain befindet sich ein großer Kondensator, der in Kombination mit dem 12-k-Drain-Widerstand eine große Zeitkonstante darstellt. Größer als die 1us, die Sie zulassen. Also verlangsamen Sie die Dinge und sehen Sie, was passiert.

Wenn Sie die erwartete Kurve erhalten, senken Sie den Wert des Drain-Widerstands und beachten Sie, wie sich die Geschwindigkeit wieder erhöht. Bei 1 us benötigen Sie wahrscheinlich 120 Ohm oder so, nicht 12 kOhm.

Bimpelrekkie
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Ah. Eine Antwort schlug meinen Kommentar. Ja, die Gatekapazität ist die Ursache für das langsame Ausschalten des FET.
Puffafish
Gemäß dem Handbuch dieses Teils (schnell schaltender N-Kanal) beträgt der schlechteste Ein- / Ausschaltfall 42 ns. Berücksichtigt das nicht die interne Kapazität? Wenn nicht, wo finden Sie die Timing-Eigenschaften des Teils? Bei 12 V beträgt die Kapazität gemäß einer Tabelle im Handbuch ungefähr 1 nF.
Lundin
Aaahh - Gate zum Entleeren der Kapazität !! In meinen Gedanken gab es diese "Eingangskapazität", die ich in den technischen Daten sehe, und ich stellte mir diese als Gate-to-Drain-Kapazität vor, die nur das Eingangssignal beeinflusst. Es ist mir nicht in den Sinn gekommen, mir eine "Ausgangskapazität" vorzustellen (sozusagen). Auf jeden Fall (kein Wortspiel beabsichtigt) funktioniert es jetzt! Bei einem Ausgangswiderstand von 10 Ω dauert es ca. 10 ns, damit der Ausgang schwingt.
Cal-Linux
Als Metakommentar (wenn Sie mich verwöhnen) - lustig, wie ich mit den Fehlern / Versehen / etc. Sehr konsistent zu sein scheine. Ich mache ... Vor nicht allzu langer Zeit habe ich hier eine Frage zu (etwas) Hochfrequenz-Operationsverstärkern gestellt und weißt du was: Ich habe meine "Standard" -Widerstandswerte (10k) verwendet, die ich für Audio-Schaltkreise gewohnt bin Tatsächlich brauchte ich für die gesuchte Bandbreite Widerstände um 300 Ω !!! Na ja, ich werde Konsistenz als eine gute Sache ansehen :-)
Cal-Linux
Ich würde auch vorschlagen, beim Einschalten (am Gate) die langsamere Geschwindigkeit genau zu betrachten und das Gate-Plateau zu sehen, wenn der Kanal eingezogen wird. Dies ist natürlich ein inhärentes Problem bei MOSFETs im Anreicherungsmodus, muss aber verstanden werden Holen Sie das Beste aus ihnen heraus.
Peter Smith