Hallo is vielleiht ne blöde Frage aber muss bei einem MOSFET die Poralität beachtet werden? Also zB Drain an V und Source an GND ? Danke! passe
Source bezeichnet, wie der Name schon sagt, die Quelle, d. h., beim N-Kanal GND und beim P-Kanal +. Am Besten mal die Grundlagen der Transistortechnik auffrischen!
dafür frag ich ja. Oft wird alles erklärt bis auf sowas. Weil gockel.de hat mich nämlich net weitergebracht, zu den simelsten Sachen findet man immer am wenigsten... danke trotzdem!
Grundsätzlich ist S immer das niedrigere Potential und D das höhere (bei Nfet). Kann man also vertauschen. Grundsätzlich. Wird in vielen Chips auch gemacht. Bei den praktisch erhältlichen Bauteilen einzelner Transistoren geht das aber wegen der parasitären diode zwischen Bulk und D bzw S nicht. Wenn man den Bulk--Anschluss extra hat, dann würds gehen. Ich hoffe, dass das die Antwort auf deine Frage ist. Grüße
Na, grundsätzlich ist ein MOSFET ein Transistor und wird wie einer angesteuert. Nur die Basis (beim MOSFET 'Gate') ist kapazitiv, es fließt also nur ein Einschaltstrom (außer bei schnellen Schaltvorgängen wie PWM, dann erheblich).
Bei einem Leistungsmosfet ist meistens bulk, das Substrat intern mit source zusammengeschaltet. Source und drain vertauscht kann den Transitor also nicht mehr leitend machen. Wäre das nicht so, könnte man S und D durchaus vertauschen.
http://elektronik-kompendium.de/sites/bau/0510161.htm anbei die Bilder auf die ich eingehe. Im zweiten Bild siehst du die 'n leitende Brücke'. Dieser Bereich bildet sich heraus, wenn zwischen Gate und Source eine Spannung anliegt. Diesen Bereich kannst du als leitenden Bereich ansehen. Es werden Ladungsträger angezogen, die dort für einen leitenden Bereich sorgen. Je höher die Spannung, desto mehr Ladungsträger sorgen für einen größeren Bereich. Deshalb sollte man bei MOSFETs als Schalter 10-15V anlegen. Da in diesem Bereich quasi keine Halbleitereffekte auftreten, kannst du das als steuerbaren Widerstand sehen. Durch den Aufbau gibt es aber parasitäre Dioden. Diese ermöglichen jederzeit, d.h. auch beim gesperrten Transistor eine Ladungswanderung von Source zu Drain. In einigen Datenblättern sind diese eingezeichnet, in anderen wieder nicht. Sie sind in jedem Fall vorhanden. Es gibt aber zu viele Effekte die sich nicht oder sehr schwer erklären lassen. Der Steuerstrom z.B. kommt durch das ausbilden zweier elektrischer Felder, die einen Kondensator bilden. Durch den Aufbau des Transistors gibt es dann irgendwann einen Knick könnte man sagen, weil sich diese Felder an z.B. den n-Blöcken anschmiegen. Hier alles aber sehr laienhaft ausgedrückt.
Der N-Fet wird leitend in BEIDE Stromrichtungen (Drain-Source UND Source-Drain) bei positiver Spannung Gate-Source; Beim P-Fet bei negativer Gate-Source Spannung. Die parasitären Dioden sind natürlich zu berücksichtigen und leiten daher beim N-Fet und Strömen von Source nach Drain - allerdings mit einem Dioden-typischen Spannungsabfall, wenn der Fet ausgeschaltet ist.
also erst mal danke für die hilfe! Oben schreibt jemand, die Gateströme werden bei PWM erheblich, was ist den für euch erheblich? in welchem bereich liegen die so bei standartfets(buz11, buz345,...) ? hängt das auch von der pwmfrequenz ab? Wenn die PWM-frequenz so ca. 500Hz (ist das normal?) ist wie hoch läge der strom"bedarf" dann? Passe
Musste im Datenblatt des jeweiligen MOSFETs gucken, nach der Kapazität der Gate. Im kHz-Bereich zerstöst du auf jeden Fall den Ausgang vom µC! Da muss 'n Treiber vor. Beim Einschalten kann z.B. beim BUZ11 eine Spitze von 80mA entstehen (ohne oder mit kleinem Vorwiderstand). Je größer der Vorwiderstand desto langsamer lädt sich der C auf, umso langsamer schaltet der MOSFET durch => er wird heiß!
@Sonic Genau das stimmt eben nicht das der Mosfet ein Transistor ist nur mit Gate. Der signifikannte unterschied liegt darin das der MOS-FET ein 2 quadranten schalter ist und der Transistor nur 1 quadranten. Das heisst wie n/a geschrieben hat der MOS-FET kann ströme in beide Richtungen leiten und kann jedoch nur possitive Spannung sperren (immer bezogen auf Drain-Source). Die wird übrigens viel verwendet für aktiv Gleichrichtung in Book oder Boost topologien. Tobias
Du sprichst von Bipolaren Typen, die meisten MOSFETs haben die Schutzdioden 'onboard', dehalb kann man die getrost wie einen Transistor betrachten!
Zitat: "Im kHz-Bereich zerstöst du auf jeden Fall den Ausgang vom µC!" Das stimmt so allgemein definitiv nicht! Beispiel: IRLZ34N Zum Einschalten braucht man eine Ladung von ca. 15nC bei ca. 5V. Das ist also in etwa vergleichbar mit einem Kondensator von 3nF. Möchte man das Gate jetzt mit maximal 20mA laden/entladen, braucht man um 20nC einzuspeisen 1us. Damit wäre eine PWM-Frequenz von 10kHz gut machbar.
Ich habe das mit einem BUZ11 getestet. Schrittmotorsteuerung direkt mit 100 Ohm Vorwiderstand auf die Gate und mit 500 Hz getaktet. Der Ausgang hat ca 100 Impulse gehalten, dann war Schluss!
Ist Dir denn wirklich klar warum der BUZ11 in Deiner Schaltung kaputt gegangen ist? Hast Du die Meßgeräte um die Ursache eindeutig festzustellen?
@Sonic: Den Controller zu zerschießen hättest Du Dir durch eine einfache Anwendung des ohmschen Gesetzes sparen können. Im Einschaltmoment ist die Gatekapazität noch nicht aufgeladen, also wird der Strom nur durch den Gatewiderstand begrenzt. Dann fließen bei den obigen Werten 5V/100Ohm = 50mA. Das machen die meisten Controllerpins vielleicht ein paar mal mit, dann ist Ende (AVR max. 40mA pro Pin, und das ist die absolute Obergrenze, andere µCs eher weniger). Beim Ausschalten gilt dann das gleiche, nur für den Low-Side-Transistor des Porttreibers. Also entweder Gatewiderstand größer machen (auf Kosten der Schaltgeschwindigkeit) oder einen Push-Pull-Treiber verwenden. Bei zu schaltenden Strömen im A-Bereich sollte man generell und bei höheren Schaltfrequenzen sowieso einen Treiber (integriert oder diskret) verwenden, allein um die Schaltverluste im Rahmen zu halten.
Genau das mit den Treibern propagier' ich in diesem Forum dauernd und werde ständig eines Besseren belehrt! Der Kaputte Ausgang geht bei mir auf das Konto Gedankenlosigkeit. Ich find's aber prima dass endlich mal einer meiner Meinung ist und Treiber empfiehlt! Ich nehm' den LTC1155 (Highside-Treiber für N-Kanal), der ist zwar teuer aber zuverlässig.
@Sonic: Moment mal. Grundsätzlich zu sagen, dass man Treiber verwenden soll ist, wie von "n/a" erwähnt, nicht ganz richtig! Man muss einfach auf ein paar Parameter aufpassen: -Gate Charge (Gatekapazität) -max. Umladestrom -Kurzschlussfestigkeit der Umladequelle -Schaltfrequenz -(gibt sicher noch was, was hier fehlt) Befinden sich dieese Parameter alle im Rahmen, dann lässt sich der Mosfet ansteuern. Und wie man an "n/a"s Beispiel sehen kann, gibt es auch Fälle, wo der einfache Ausgang eines AVRs durchaus reicht, um Mosfets anzusteuern. Jetzt könnte man sagen, dass der hohe Strom, der zu Beginn der Ladekurve des Kondensators fließt, jeden Ausgang zerstören wird, aber dem ist definitiv nicht so. Der Ausgang eines AVR ist so hochohmig, dass (kaum) ein unzulässig hoher Strom fließen kann. Weiterhin stellt ja auch die Leitung zum Mosfet-Gate ein Widerstand dar, der den Strom in gewisser Weise begrenzt. Wird der Kurzschlussstrom zu groß, so muss man zu einem Widerstand am Gate greifen. Gate Treiber sind eigentlich nur erforderlich bei folgenden Bedingungen: -Hohe Gate Charge -hochohmige Signalquelle -hohe Schaltfrequenz -(und sicher noch einiges anderes) So zumindest versuche ich das zu lösen mit den Mosfet-Treibern. Möchte man einfach nur ein Gerät ab und zu an- bzw. ausschalten, so benötigt man keinen (bzw selten..) Gatetreiber.
Für solche Sachen reichen i.d.R. auch zwei einfache und billige und überall erhältliche Transistoren (komplementär-bipolar). Muss kein teurer integrierter Treiber sein. Das größte Problem ist, dass viele Leute einfach zu faul sind, die Betreffsuche zu benutzen und sich mal die Beiträge anderer durchzulesen. Hier fragt doch mindestens einmal die Woche jemand nach sowas und die meisten Threads zum Thema enden damit, dass der OP sich dann doch davon überzeugen lässt, mal zu überlegen, wie man die Gatekapazität eines MOSFET umladen muss und dass das über einen µC-Ausgang in den meisten Fällen nicht funktioniert, da der nicht genug Strom kann. Wichtig ist v.a., dass sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten die Gatekapazität schnell umgeladen werden muss, und das geht nicht über einen einzelnen Transistor mit Pull-Up! Wenn für den MOSFET 5V ausreichen, dann einfach eine komplementär-Endstufe an den µC-Pin hängen. Andernfalls, bei höheren Spannungen, einen zusätzlichen npn mit Pull-Up davor. Die teuren MOSFET-Treiber sind da i.d.R. rausgeschmissenes Geld. Die kann man dann verwenden, wenn es um höhere Leistungen bzw. Ströme geht, wo die Gatekapazitäten der MOSFETs in noch ganz anderen Größenordnungen liegen, und es gleichzeitig auf die Performance bei hohen Schaltfrequenzen ankommt. Für ne Hobbybastler-PWM mit ein paar Ampere ist die diskrete Lösung fast immer ausreichend.
@Simon Küppers: mein Problem bestand darin, dass ich einen fertigen Aufbau benutzt habe, einen ohne Treiber. Diesen habe ich dann für eine Schrittmotoransteuerung 'vergewaltigt'. Deshalb ist das Teil gestorben. Wenn Du den MOSFET ohne Vorwiderstand betreibst baust Du Dir u.U. einen prima Radiosender! Die Ausgänge der AVR's begrenzen sich nicht selbst, sonst müsste man keinen max. Strom angeben, sondern eine Strom/Spannungskurve! Und sterben tun die auch bei Kurzschluss. Die Leiterbahn zur Gate als Widerstand zu betrachten halte ich für ziemlich verwegen. Für 'normale' Ansteuerungen von N-Kanal-MOSFETs benutze ich auch Standardtransistoren (1 NPN, 1 PNP) und schalte damit die höhere Spannung (am + des Verbrauchers) auf die Gate.
Die Ausgänge der AVR's sind alles andere als ideale Schalter. Die Strom/Spannungsverläufe sind übrigens im Datenblatt angegeben. Daraus lässt sich ein Widerstand von ca. 30 Ohm folgern. @Sonic Nach Deiner Argumentation würde die direkte Ansteuerung von Kapazitiven Lasten immer den uC-Pin "sterben" lassen. Dies ist aber nicht so - wie Simon ja auch schon schrieb.
ja, ähm, könnte mir vleicht jemand auf meine eigentlich frage antworten, wie hoch die optimale pwm frequenz für 12V, 10A ungefähr liegt, angesteuert mit nem BUZ345 und als Last Halogenlampen. Und wie sieht dass aus, kann ich mit optocopllern ne ordendliche pwm erzeugen (beschaltung und so, ich verwende nen mega16 und würde gerne ne hardwarepwm nehmen) luxx
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