我想用 3 V 电源控制 N 沟道 MOSFET。
问题是,我很难理解如何知道最小 V gs值将应用于 MOSFET 饱和。例如,MOSFET CSD19501KCS(80 V N 沟道 NexFET)呢?
我想用 3 V 电源控制 N 沟道 MOSFET。
问题是,我很难理解如何知道最小 V gs值将应用于 MOSFET 饱和。例如,MOSFET CSD19501KCS(80 V N 沟道 NexFET)呢?
您可以应用多低 Vgs 的第一个指标是 Vgs-th(栅极-源极阈值电压)
在这种情况下,Vgs-th 为 3.2V(最大值),因此任何低于该值的东西都是不行的。另请注意,Vgs-th 指定为 V GS =V DS和 I D =250uA,因此当您应用 Vgs=3.2V 时,您将在漏极-源极上获得相等的电压降,漏极电流仅为 250uA,在换句话说,你不能真正使用 Vgs 低的 MOSFET。
要找到合适的 Vgs,您应该检查 Vgs 与 Rds-on 图并找到合适的栅源偏置值,该值的漏源电阻对于您的应用来说足够低。
您的特定设备有此图表
因此,您可以基于此得出的最低值是 Vgs=4.5V,大约 18 \$ m\Omega\$ 电阻(估计值)。
还有另一个图表,您可以从中获取信息。
该图适用于 V DS =5V,因此对于 Vgs=3.9V,Rds-on 将为 5V/20A = 0.25 Ohm,如果该电阻水平适合您的应用,那么您可以使用低 Vgs,但要充分利用您需要更高的特定设备。
该 FET 的规格不足以涵盖 3 伏栅极电压的使用。如果您找到其他器件,请查看漏源电流与漏源电压的关系图。图上有几条曲线,每条曲线都处于特定的栅极电压。
您突出显示的 FET 具有此图,但最低栅极电压为 6 伏,这告诉我它不太可能适用于任何有意义的功率传输,其中 3 伏驱动到栅极。下图是另一个 FET,但该图在所有制造商的数据表中都相似:-
注意我添加的红线(几周前的另一个答案)。在 3.3V 的栅极电压下,当 1A 电流流动时,您可以预期 FET 上的电压降为 0.15V。在 2 A 时,您预计电压降约为 0.3 V。您需要确定您的漏极负载是多少,以便您可以在曲线上选择相关的点。
作为一个快速的单一数字,尝试搜索栅极电压阈值电压小于 2 伏特,最好小于 1.5 伏特的场效应晶体管。参数被调用
\$V_{GS(阈值)}\$
你已经得到了一些关于典型行为的非常好的答案。这里有一些(也许tl;dr - 但你可以跳到底线)点。
如果您对设计可以保证工作的东西感兴趣,您还应该寻找保证的数字。作为开关,您的兴趣可能是需要多少电压才能将其打开(对于给定的“开启”定义)以及在保证关闭之前电压必须有多低。这些保证通常以两种不同的方式指定。\$V_{GS(th)}\$ 更多的是保证它在哪里(大部分)“关闭”,在你的 MOSFET 的情况下指定为 250uA,但是 \$V_{GS(th)MAX} \$ 给出(Digikey 的搜索引擎)它是一个可用的代理。指定 \$R_{DS(on)}\$ 的电压告诉您制造商在“开启”条件下测试它的电压(可能指定了多个点)。对于 CSD19501KCS,它指定为 6V 和 10V。
这些图表只是一个指导方针,而对 \$V_{GS(th)}\$ 和 \$R_{DS(on)}\$ 的限制(不是典型数字)是保证(在特定温度下)。
您可以使用这些图表来插值和估计在其他条件下可能存在的限制,但通常您不应依赖典型数字或典型图表(单独)。
当您使用参数搜索引擎时,可以帮助检测适合较低电压驱动的 MOSFET 的一种开关是“逻辑电平”。\$V_{GS(th)}\$ 当然可以帮助您将数据表指向数据表,以检查 \$R_{DS(on)}\$ 指定的电压。寻找额定极低 \$BV_{DS}\$ 的 MOSFET 通常会产生额定栅极电压较低的器件。
不幸的是,后一点的反面也是如此,很难找到具有“逻辑电平”栅极的高\$BV_{DS}\$ MOSFET。在这种情况下,您可能需要产生更高的栅极电压(10V 对于高压 MOSFET 来说非常常见)。高压 MOSFET 的 \$R_{DS(on)}\$ 对于高 \$BV_{DS}\$ 也更差(裸片尺寸相似),因此为 \$ 设置规范可能会产生实际成本BV_{DS}\$ 比必要的高得多(不像 BJT,没有那么强的影响)。
我快速浏览了一下,没有看到任何具有 75A 或更好 Id 且可靠地适用于 3V 驱动的 80V 或更高额定值的 MOSFET。NXP 有许多具有 5V 驱动器的汽车型号,但即便如此,它们也不能从多个来源广泛获得,而且它们的目标是 42V 汽车市场,这似乎有点不确定(市场可能变化无常)。
底线:如果您不能放松 Ids 和 \$BV_{DS}\$ 额定值,我建议将栅极电压提高到 10V。