Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik P Kanal MOSFET mit hohem Widerstand.


von Gustl B. (-gb-)


Lesenswert?

Hallo, ich habe mehrere Fragen zu P Kanal MOSFETS als Highside Schalter.

Man schaltet ja mit dem Gate, wenn die Spannung von Gate gemessen zu 
Source hoch ist, dann soll der P Kanal sperren. Wenn Gatespannung = 
Sourcespannung, dann soll er leiten.

Jetzt ist es ja so, beim Highside Schalter, dass ich den Verbraucher 
hinter dem MOSFET habe. Die Sourcespannung ist also ähnlich der 
Drainspannung wenn der durchgeschaltet ist weil R_DS_ON niedrig ist.

Ich kann den MOSFET also nicht ausschalten wenn ich das Gate auch auf 
High ziehe, dann liegen nämlich alle drei Anschlüsse in etwa auf dem 
gleichen Potential.

Wenn der MOSFET aber zu Beginn aus ist, dann ist die Drainspannung hoch, 
die Sourcespannung niedrig. Das Gate hat eine hohe Spannung im Vergleich 
zu Source. Jetzt kann ich Gate einmalig auf die Sourcespannung 
runterziehen. Der MOSFET leitet dann,V_Source wird zu V_Drain und ich 
kann ihn nicht mehr ausschalten indem ich V_Gate auf V_Drain hochziehe.

Ist die Überlegung korrekt?

Ich möchte nämlich einen Strom ein und aussschalten, highside und habe 
nur eine Spannung die als Steuerspannung am Gate und am Drain verwendet 
wird. Geht das überhaupt?

Ich verwende gerade zum experimentieren einen 
https://www.infineon.com/dgdl/BSS83P_Rev1%206.pdf?fileId=5546d46147a9c2e40147f7eba9ec0a51 
. Die Spannung die ich verwenden möchte sind 3,3 V und 0 V. Wenn ich V_G 
auf 3,3 V hochziehe, dann geht V_S auch etwas nach unten, aber nicht 
viel. Bei V_G = V_D = 3,3 V habe ich V_S = ca. 2,2 V und bei V_G = 3.3 V 
habe ich V_S = ca. 3,3 V.

Was habe ich noch nicht verstanden oder was mache ich falsch?

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Wenn der MOSFET aber zu Beginn aus ist, dann ist die Drainspannung hoch,
> die Sourcespannung niedrig.

Nö, ist sie nicht. Beim P-Kanal ist die Sourcespannung hoch, denn die 
ist an deine positive Versorgung angeschlossen. Der MOSFet sperrt, wenn 
das Gate nahe dem Sourcepotenzial ist. Zieht man nun das Gate gegen 
Masse, wird die GS Spannung negativ, der MOSFet beginnt zu leiten.
Ich hänge dir mal einen generischen Highsideschalter mit ansteuerndem 
Transistor mit an, dann wirds evtl. klarer.
Bedenke, das der MOSFet nichts von dem drumherum weiss. Für ihn zählt 
nur die GS Spannung, die an ihm liegt.

von Gustl B. (-gb-)


Lesenswert?

Danke. Oh man, da hatte ich mich so gefreut, dass die Bauteilanschlüsse 
im SOT23 gleich benannt sind wie beim N-Kanal und an der gleichen Stelle 
liegen und habe leider nicht nachgedacht. ARGH!!!!! Danke!

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Man schaltet ja mit dem Gate, wenn die Spannung von Gate gemessen zu
> Source hoch ist, dann soll der P Kanal sperren. Wenn Gatespannung =
> Sourcespannung, dann soll er leiten.

Nein, das ist falsch. Der P-Kanal MOSFET leitet, wenn eine ausreichend 
hohe negative Spannung am Gate relativ zu Source anliegt.

Deine Rückschlüsse sind entsprechend auch falsch. Siehe
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf
Kapitel 2.2

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Man schaltet ja mit dem Gate, wenn die Spannung von Gate gemessen zu
> Source hoch ist, dann soll der P Kanal sperren. Wenn Gatespannung =
> Sourcespannung, dann soll er leiten

Nein.

Gustl B. schrieb:
> Ist die Überlegung korrekt

Lerne nochmal Grundlagen. Plus und Minus nicht durcheinanderbringen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Hallo, ich habe mehrere Fragen zu P Kanal MOSFETS
>
> Man schaltet ja mit dem Gate, wenn die Spannung von Gate gemessen zu
> Source hoch ist, dann soll der P Kanal sperren. Wenn Gatespannung =
> Sourcespannung, dann soll er leiten.

Nein. Das wäre ein selbstleitender MOSFET. Die sind selten, als p-Kanal 
praktisch gar nicht erhältlich.

Ein p-Kanal MOSFET verhält sich zum n-Kanal MOSFET wie ein pnp 
Transistor zu einem npn Transistor. Der p-Kanal MOSFET wird leitend, 
wenn am Gate eine negative Spannung gegenüber Source anliegt.

> Ich möchte nämlich einen Strom ein und aussschalten, highside und habe
> nur eine Spannung die als Steuerspannung am Gate und am Drain verwendet
> wird

Die Steuerspannung liegt nicht an Drain an, sondern am Gate. Und der 
Bezugspunkt ist Source. Beim H-Side Schalter also die zu schaltende 
Spannung. An Drain liegt der Verbraucher.

> Was habe ich noch nicht verstanden

Die Funktionsweise eines p-Kanal MOSFET

von Gustl B. (-gb-)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Nein, das ist falsch. Der P-Kanal MOSFET leitet, wenn eine ausreichend
> hohe negative Spannung am Gate relativ zu Source anliegt.

Tatsache, hatte Gate und Source verwechselt. Für mich war bisher immder 
Drain das wo der Strom hinein geht, und Source das aus dem der Strom 
herauskommt. Eben so wie es die englischen Worte beschreiben. Aber das 
ist nicht so, wieder was gelernt.

Damit ist beim P-Kanal also Source immer auf einem hohen Potential und 
ich kann das Gate (bei nur einer Versorgungsspannung) nur zwischen Masse 
und V_S verschieben. Damit ist also V_GS immer kleinergleich Null.

Hier der Transistor hat eine V_GS_th von -1,5 V, der sollte also 
wunderbar leiten wenn ich Source auf 3,3 V und Gate auf 0 V lege. Und 
Tatsache, das macht dder jetzt auch.

Was ich im Datenblatt vermitte ist der R_DS_OFF Widerstand. Oder gibt es 
da typische Werte? Ich will nämlich eine Schaltung die nur ca. 100 uA 
zieht von der Versorgung trennen.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Siehe

Schicke Handreichung oder wie man das nennt! Danke, wird abgespeichert.

MaWin schrieb:
> Plus und Minus nicht durcheinanderbringen.

War durch die Benennung verwirrt. Jetzt habe ich die FETs anders herum 
eingelötet und die Schaltung funktioniert.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Was ich im Datenblatt vermitte ist der R_DS_OFF Widerstand. Oder gibt es
> da typische Werte?

Na ja, Leckstrom bei UGS=0V, das können schon mal 100uA sein, je 
niedriger die UGS(th), um so schlechter, um so überdimensionierter er 
ist auch und um so heisser er ist ebenfalls.

Gustl B. schrieb:
> Jetzt habe ich die FETs anders herum eingelötet und die Schaltung
> funktioniert.

Kaum macht man's richtig, schon geht's. Allerdings sollte 
Elektronikbasteln nicht trial&error sein..

von Guest (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Damit ist beim P-Kanal also Source immer auf einem hohen Potential

Source ist sowohl bei N als auch bei P da wo Bulk angeschlossen ist ;)

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Ich will nämlich eine Schaltung die nur ca. 100 uA zieht von der
> Versorgung trennen.

TPS22860, 20nA.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> War durch die Benennung verwirrt. Jetzt habe ich die FETs anders herum
> eingelötet und die Schaltung funktioniert.

Wenn du Drain und Source vertauschst, dann sperrt der MOSFET niemals. Da 
ist nämlich die Body-Diode zwischen Drain und Source.

> Was ich im Datenblatt vermitte ist der R_DS_OFF Widerstand.

Der ist üblicherweise nicht als Widerstand spezifiziert, sondern als 
Leckstrom bei U_gs=0. Für deinen BSS83 max 1µA bei Raumtemperatur, aber 
bis 100µA bei 125°C.

> Ich will nämlich eine Schaltung die nur ca. 100 uA
> zieht von der Versorgung trennen.

Womit steuerst du den MOSFET an? Wenn das ein CMOS-Gegentakt Ausgang 
ist, dann kann der die 100µA vermutlich auch direkt liefern.

von Gustl B. (-gb-)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Kaum macht man's richtig, schon geht's. Allerdings sollte
> Elektronikbasteln nicht trial&error sein..

Stimmt. Bis auf die vertauschten D/S funktioniert meine Schaltung. Jetzt 
sogar 100%. Es geht um mein ESP Lernprojekt. Da habe ich mehrere IOs an 
denen mehrere Sensoren gleichzeitig dran hängen. Damit aber nicht alle 
Sensoren gleichzeitig ein Signal treiben kann ich über FETs einmal die 
Temperatursensoren und dann getrennt die Freuchtigkeitssensoren mit 
Strom beliefern. Ich messe also mit sehr wenigen IOs dafür aber zeitlich 
versetzt mehrere Werte.

MaWin schrieb:
> TPS22860, 20nA.

Genial! Vielen Dank, wird eingebaut.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Für mich war bisher immer Drain das wo der Strom hinein geht,
> und Source das aus dem der Strom herauskommt.

Selbst wenn wir das richtig drehen, hätte ich damit schon ein Problem 
weil nicht klar ist, in welche Richtung Strom eigentlich fließt.

Merke Dir lieber: Source (=Quelle) gehört an die Spannungsquelle

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Gustl B. schrieb:
> Was ich im Datenblatt vermitte ist der R_DS_OFF Widerstand. Oder gibt es
> da typische Werte? Ich will nämlich eine Schaltung die nur ca. 100 uA
> zieht von der Versorgung trennen.

Tatsächlich findest du eher eine konkrete Angabe zum Leckstrom als zum 
Widerstand. Aber leider nicht bei jedem Transistor. Je kleiner (und 
empfindlicher) der Transistor ist, umso geringer der Leckstrom. Die 
kleineren Transistoren erkennt man auch ganz gut daran, dass sie weniger 
Kapazität haben.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.