P-MOS-Gate-Source-Schwellenspannungsabfall (zusammen mit Einschaltstrombegrenzer)

Ich habe eine Schaltung, die ich versucht habe zu simulieren und die Funktionsweise zu verstehen.

Schaltungsparameter:

  • Zener-Durchbruchspannung = 6,2 V

  • P-MOSFET-Vgs-Schwellenspannung = 1,5 V

  • Einschaltstrombegrenzer = 3,3 Ohm

Unten sind meine Simulationsbemühungen:

MOSFET-Parameter:

MOSFET

ZENER-Parameter:

ZENER

Strombegrenzungswiderstand:

Strombegrenzer

Es gibt andere Aluminium- und Elektrolytkondensatoren, die vorhanden sind. Aber für eine einfache Simulationsschaltungsanalyse habe ich sie ignoriert.

Meine Fragen :

Ich habe den Laststrom mit einem 500-Ohm-Widerstand auf 19,43 mA eingestellt.

  1. Ich habe eine Zenerdiode, deren Durchbruchspannung 6,2 V beträgt. Wie Sie also sehen können, beträgt die Vgs-Schwellenspannung des MOSFET -1,5 V. Meine Frage ist also, wenn die Vgs-Schwellenspannung des MOSFET nur 1,5 V beträgt, sollte der Spannungsabfall zwischen Gate und Source des MOSFET nur 1,5 V betragen, oder? Aber aus der Simulation können wir sehen, dass die Spannung zwischen MOSFET-Gate und Source etwa 6,01 V beträgt. Warum ist das?

Nach meinem Verständnis von BJTs würde der Spannungsabfall zwischen der Transistorbasis und dem Emitter typischerweise immer etwa 0,6 V bis 0,7 V oder die im Transistordatenblatt angegebene Spannung betragen.

Ist der Fall also nicht ähnlich wie beim MOSFET? Sollte die Spannung zwischen dem MOSFET-Gate und der Source die maximale Schwellen-Vgs-Spannung sein (wenn die Spannung darüber die maximale Vgs-Schwelle überschreitet).

  1. Also habe ich einen 3,3 Ohm Strombegrenzungswiderstand verwendet. Ich verstehe, dass Strombegrenzungswiderstände mit einem kleinen Wert gewählt werden, damit sie unter normalen Betriebsbedingungen keine hohe Leistung verbrauchen.

Aber wie kann ein kleiner Widerstandswert während der Anstiegszeit der Stromversorgung dazu beitragen, den hohen Einschaltstrom zu reduzieren? Da niedrige Widerstandswerte dem Strom nicht viel Widerstand entgegensetzen, oder? Wie kann also ein kleiner Widerstand dazu beitragen, einen beträchtlichen Einschaltstrom während des anfänglichen Einschaltzustands zu reduzieren?

Antworten (1)

Ist der Fall also nicht ähnlich wie beim MOSFET? Sollte die Spannung zwischen Gate und Source des MOSFET die maximale Schwellenspannung Vgs sein

Nein, die Gate-Source-Region des MOSFET ist sehr hochohmig und die Spannung steigt frei auf jede Spannung, die Sie darüber legen (bis die Isolierung bricht). Die Schwellenspannung ist diejenige Gate-Source-Spannung, die (normalerweise) einen Strom von 1 µA (abhängig vom Datenblatt) in den Drain-Anschluss erzeugt.

Aber wie kann ein kleiner Widerstandswert während der Anstiegszeit der Stromversorgung dazu beitragen, den hohen Einschaltstrom zu reduzieren?

Wenn der Drain-Strom zu einer signifikanten Größe wird (z. B. 1 Ampere), fallen an einem 3,3-Ohm-Widerstand 3,3 Volt ab, und dies hat (in sehr einfachen Worten) zur Folge, dass die Gate-Source-Spannung gesenkt und der Strom abgeschaltet wird MOSFET. Komplizierter ausgedrückt bedeutet dies, dass der MOSFET als Strombegrenzer fungiert und die Aufgabe der Einschaltstrombegrenzung übernimmt.

Danke schön. Ich habe Ihre Antwort auf meine zweite Frage verstanden. Aber in Ihrer ersten Antwort verstehe ich, dass der Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter bei BJT nur etwa 0,6 V bis 0,8 V beträgt. Aber das wird bei MOSFET nicht der Fall sein? Der MOSFET nimmt unabhängig von seiner Schwellenspannung die gesamte angelegte Spannung auf? Stimmt das Verständnis? Und was bestimmt den Spannungsabfall über dem MOSFET und dem 3,3-Ohm-Widerstand - der Laststrom?
infineon.com/dgdl/… - Dies ist mein MOSFET-Datenblatt. Auf Seite 2, Elektrische Eigenschaften, wird erwähnt, dass die MOSFET-Gate-zu-Source-Schwellenspannung zwischen -1 V und -2 V für einen Drain-Strom von 370 uA liegt. Wenn also die Gate-Source-Spannung nur -2 V beträgt, beträgt der maximale Drain-Strom nur 370 uA? Wie hoch wäre die Gate-Source-Spannung für einen höheren Drain-Strom in der Größenordnung von 100 mA? Es wird kein Diagramm Vgs Vs Id bereitgestellt. Wo finde ich diese Informationen von Vgs, die dem Drain-Strom entsprechen?
@Newbie schau dir "5 Typ. Ausgangskennlinie" im Datenblatt an. Dieser Graph zeigt typische Antworten für Gate-Source-Spannungen bis zu 10 Volt. In Ihrem ersten Kommentar beantworte ich alle Ihre Fragen mit Ja. Sie haben verstanden!
Ich danke Ihnen sehr für Ihre Antwort
Diese Grafik in Abb. 5 ist sehr wichtig und die, die ich am häufigsten verwende. Denken Sie jedoch daran, dass es sich nur um typische Zahlen handelt.
OK danke. Aber es gibt keine spezifische Kurve für meine Spannung - 6V. Wenn ich also die 5-V-Kurve und den Drain-Strom von 800 mA nehme, erhalte ich einen Spannungsabfall von Drain zu Source von etwa 2,75 V. Ist es o.k?
Ja, Sie müssen ein wenig interpolieren, aber Sie müssen auch bedenken, dass mit steigendem Drain-Strom die Gate-Source-Spannung abnimmt und diese Schaltung daher eine negative Rückkopplung hat und daher wie ein Stromregler wirkt. Der Strom durch den Drain, den Sie erhöhen möchten, um die Last sicher mit Strom zu versorgen, ist derselbe Strom, der zum Abschalten der Gate-Source-Spannung dient. Es ist nicht einfach zu analysieren!!
Danke für den zusätzlichen Wissenstipp. Werde das im Hinterkopf behalten
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