Stasera ho avuto necessità di mettere mano ad un mosfet N tipo 2n7000, un piccolo TO92; ho tirato fuori questo schema, partendo dalla scheda 3 di Pighi, che a me sembra piuttosto sbagliata, comunque....
In pratica devo chiudere un contatto NO di un TX RF, che ha un capo a massa e l'altro capo (X1-1) collegato al circuito di pilotaggio del tx; normalmente basta chiudere i due contatti con un filo o un relé ed il TX trasmette.
Io non posso usare un relé ed ho pensato al mosfet;il circuito che vi allego funziona a meraviglia, ma siccome sono abituato ai transitor non riesco a spiegarmi come mai non si debba in qualche modo prevedere un riferimento positivo sul drain; così come l'ho realizzato io questo mosfet sta lavorando proprio come un relé, e funziona.
Vorrei però pareri esperti per capire se c'è qualcosa che non va visto che devo realizzare qualcosa di affidabile.
Scusa, forse non ho capito il problema. Sono un firmwarista, purtroppo...
Però... Un MOSFET a canale N conduce quando vede un segnale alto sul gate e non conduce quando lo vede basso.
Se dai un riferimento alto al gate, quando avvii il tuo circuito, i pin del microcontrollore sono settati come input, quindi non danno nessun comando. In quel momento al gate arriverebbe il segnale alto del riferimento, e lo manderebbe in conduzione. E non mi pare che sia l'effetto voluto, giusto?
MOSFET esistono in versione N e P.
Il N-MOSFET ha bisogno di una tensione positiva tra Gate e Source per condurre.
Il P-MOSFET ha bisogno di una tensione negativa tra Gate e Source per condurre. (negativa é intesa in questo caso che la tensione di Gate rispetto a massa deve essere minore di quella del Source).
Esistono anche del tipo a arrichimento e svuotamento (il primo non conduce senza tensione tra Gate e Source mentre il secondo conduce e va in non-conduzione quando viene aplicata una tensioen al Gate). Noi usiamo normalmente dei MOSFET a aricchimento http://www.dti.unimi.it/~liberali/elettronica1/el1_a_15_2p.pdf
I MOSFET a causa della neccessitá di una determinata successione di materiale N e P hanno un diodo parassita se il substrato é collegato con Source ( che nella maggior parte dei MOSFET é fatto). Questo necessita che in un N-MOSFET il Drain deve essere il piedino piú positivo rispetto al Source (catodo del diodo é collegato con il Drain). Mi sembra che su MOSFET di potenza sia messo un diodo di determinati proprietá in paralello al diodo parassita per avere dei parametri ben definiti. Per quello hai una polarizzazione sel Source e Drain ben determinato.
È uguale come un Transistor NPN o PNP soloche il Mosfet viene pilotato in tensione e non in corrente.
Non capisco adesso il Tuo dubbio del "un riferimento positivo sul drain;" Forse Ti ho giá risposto.
Leo: infatti mi hai risposto proprio da firmwarista :); tu parti già dall'idea di un collegamento con un micro e lo accendi pure In realtà qual circuito significa che quando sul Gate applico una tensione positiva sul drain mi vengo a trovare un collegamento a GND.
Uwe: sì infatti mi hai risposto con la questione del diodo; ciò che intendo dire io lo spiego meglio sul circuito che allego qui, nel quale ho aggiunto una R di pull-up sul drain; voglio sapere se questa è un'operazione corretta oppure se è inutile, tutto qui. In realtà ieri sera ho avuto conferma che una R di pull ci vuole, quando ho provato il circuito opposto (per gli interessati: lo posto pomeriggio, ora non ce la faccio a disegnarlo) basato su un mosfet P: in assenza di una pull-down sul drain, ottengo un comportamento anomalo del TX. Ma tutto ciò potrebbe dipendere dal TX stesso, da qui i miei dubbi.
Un'altra cosa: come posso calcolare le varie resistenze dello schema che ho allegato? qui ho lavorato empiricamente e vnno bene, ma vorrei fare qualcosa di più serio.
Il mos non richiede obbligatoriamente un pre polarizzazione del Drain, questo viene alimentato attraverso il carico che andrai a collegare, in pratica devi vedere il mos come un interruttore che chiude verso GND.
Sul gate è bene prevedere una pulldown da 100k per tenerlo chiuso quando non è connesso a nulla, nel caso dei micro all'avvio per qualche decina di ms i GPIO sono sempre in condizione di alta impedenza, vale per tutti micro salvo casi particolari, pertanto se il Gate non è tenuto a GND c'è il reale rischio che vada in conduzione.
Il Gate assorbe correnti quantificabili nella scala dei nA, però quando lo polarizzi/depolarizzi è necessario caricare/scaricare la capacità parassita presente tra Gate e Source e questo richiede di far fluire una certa corrente che può essere anche di centinaia di mA, solo per pochi us, a seconda del tipo di MOS e dalla velocità di commutazione richiesta.
Per un uso come semplice switch di potenza, ovvero viene commutato solo occasionalmente (no PWM), è sufficiente mettere in serie al Gate una resistenza per limitare la massima corrente che fluisce in modo da non danneggiare i GPIO del micro che lo controlla, tipicamente 150-220 ohm è un valore sicuro con gli AVR dove il pin può fornire 40 mA.
La presenza della resistenza in serie al Gate assieme alla sua capacità parassita, il suo valore è indicato sul data sheet, consentono di stimare il tempo di apertura completa del gate e quanta potenza deve dissipare mentre lavora in zona lineare (Gate non saturato).
Solitamente con i piccoli mos, pochi Ampere come corrente massima, non è un problema se per qualche centinaio di us lavorano in zona lineare, la cosa non comporta problemi di surriscaldamento in quanto l'effetto complessivo è minore di quello dovuto alla massima corrente prevista con il Gate in saturazione.
Chiarissimo, grazie
Quindi posso aumentare di parecchio la pull-down sul gate (ieri ho usato una 22k) e leggermente quella in serie al gate (la mia è da 100 ohm). In realtà non ho correnti elevate in gioco ma solo la necessità di portare a livello L il capo del TX, l'assorbimento è ridicolo (1mA); poiché la centralina d'allarme, per ragioni sue (non è mia...) gradisce però che il tx operi in condizione NC, devo invertire la logica, quindi devo tenere basso l'ingresso e commutargli i 3 V di alimentazione, quindi ho fatto ricorso ad un mosfet P; solo che in questo caso ogni tanto il tx partiva per conto suo, quindi ho aggiunto una 10k di pull-down sul drain e si è risolto tutto. Purtroppo non ho lo schema del TX e quindi mi sono dovuto arrangiare andando per prove. Ora che so quali sono i valori corretti sono più che soddisfatto, ovviamente farò altri test.
Ho deciso di usare un mosfet e non un transistor in quanto il suo comportamento mi sembra molto più simile a quello di un relé (che doveva essere il componente in origine), visto che, se non ricordo male, in saturazione, tra S e D c'è una resistenza bassissima. Ora devo solo trovare dei mosfet smd piccolissimi (ripeto, corrente pari a 1mA), quelli che ho sono bestiole niente male e quindi assolutamente sprecate.
@ Paolo: ho sempre inteso come Hardware ciò che riguarda tipicamente Arduino, shield, stand-alone, ecc.; in questo caso sto parlando di un argomento non strettamente legato ad Arduino & Co; però per me è uguale, se Leo decide che è meglio spostarsi in hardware lo può fare benissimo.
Il Mosfet non ha bisogno di resistenza pullup. Forse serve per l' entrata che piloti perché non ha resistenza pullup che tiene a HIGH se non é collegato niente.
Come disse astrobeed giá il carico polarizza il Drani a una tensione positiva.
Circa 5 anni fa ti avrei risposto in modo dettagliato, ora invece ho dimenticato tutti i dettagli intimi dei fet e dei mosfet e pure dei tubi termoionici. Ora se non ricordo male (non sono in grado di spiegarlo correttamente) il circuito con il drain apparentemente non connesso ad una fonte positiva di alimentazione funziona a causa della transconduttanza e/o transresistenza, ma non ricordo i dettagli intimi e un po mi rode.
Esistono degli integrati che quando uscirono promettevano comportamento simile ad un interruttore meccanico, ma l'unica miglioria reale è che non sono meccanici, poi la r serie è importante, come pure c parassiti.
La sigla che mi viene in mente è MC4066 che appartiene alla famiglia CMOS.
Poi brevemente grazie a wikipedia ho visto che esistono mosfet che non polarizzati di gate presentano tra D-S una resistenza prossima a zero, cioè sono un contatto chiuso di default, se al gate si fornisce potenziale negativo (per mos N) la resistenza aumenta tanto da considerarlo un contatto aperto.
I CD4066 sono una leggenda! Li ho anche usati per commutare segnali audio.
E vero che non sono un vero e reale contatto meccanico, ma nonostante le perplessità, hanno sempre funzionato bene.
NB. La resistenza di pulldown di gate (nel caso di MOS N) è molto molto più importante che su un transistor. Basta una carica elettrostatica e il MOS va in conduzione, e se c'è un trasformatore in mezzo, come in un alimentatore Flyback switching, il MOS vi saluta!
Michele: probabilmente e' solo che il tuo apparato ha gia una sua forma di "pull-up" connessa internamente al tuo pin x1-1, quindi quando alimenti il gate te lo collega a massa e tutto funziona come dovrebbe ... non ci vedo nulla di strano
Sì Etem, è confermato dal fatto che quando ho invertito la logica usando un P-Channel ho dovuto necessariamente mettere una pull-down (R6).
Per gli interessati in allegato i circuiti definitivi per le due modalità di mosfet, nello schema ho messo tutte le indicazioni necessarie; prego comunque gli esperti di dare un'occhiata, soprattutto al circuito inferiore, e confermare che vanno bene altrimenti li modifico subito. Grazie.
Una cortesia ancora: sto cercando un pdf che spieghi per bene l'uso dei mosfet, in modo da studiare un poco, il funzionamento ora mi è abbastanza chiaro ma vorrei approfondire, però non mi interessano notizie relative a costruzione, strati, sistemi di conduzione, solo spiegazioni pratiche applicative. Qualche link?
[quote author=Michele Menniti link=topic=215001.msg1574651#msg1574651 date=1391448957]
Per gli interessati in allegato i circuiti definitivi per le due modalità di mosfet, nello schema ho messo tutte le indicazioni necessarie; prego comunque gli esperti di dare un'occhiata, soprattutto al circuito inferiore, e confermare che vanno bene altrimenti li modifico subito. [/quote]
Attenzione con il canale P perché se la tensione sul source è troppo alta (> 5V del GPIO) non lo spegni più i 5V di Arduino, ribadisco il concetto che la resistenza sul Drain non serve a nulla.
Allora gentilmente dimmi se le cose vanno bene per come te le descrivo:
1 - Io devo usare il circuito col mosfet P; la resistenza l'ho dovuta mettere in quanto il tx da pilotare andava da solo in trasmissione, con la pull-down invece funziona, quindi essa non serve per il mosfet ma per "stabilizzare" il tx; invece facendo dei test con un led o un carico più sostanzioso effettivamente non ho avuto problemi.
2 - il micro e il mosfet sono alimentati con 3,6V mentre il TX è alimentato a 3V, in comune hanno la massa ed il pin sul drain; quindi ora vorrei capire se questo sistema è esposto al rischio che dici;
Se la tensione del mos è la stessa del micro non ci sono problemi con la configurazione P, il problema c'è se la tensione sul source è maggiore di quella del micro, p.e. 12V in questo caso i 5V non bastano per depolarizzare il Gate e il canale rimane sempre aperto.
Nel tuo caso è meglio se usi la configurazione a canale N, quella a canale P è sempre meglio evitarla se non si è costretti da vincoli circuitali.
Concordo sul fatto di evitare se possibile il sistema con il canale P, anche per un'altro motivo ... se non hai lo schema dell'apparato che devi pilotare, rischi di daneggiarlo ...
Mi spiego meglio: poniamo che la tua logica vada a 5V, anziche' a 3,6V (e' per fare un'esempio, ma come principio e' valido lo stesso) ... e poniamo che l'ingresso sia connesso ad un pin del micro dell'apparato che va a 3V (come potrebbe essere per Arduino) ... con la configurazione a canale N, ti limiti a collegare il pin a massa, ed il pullup, se non ci fosse gia, lo prenderesti dall'alimentazione dell'apparato a 3V ... con la configurazione a canale P, quando chiudi il mosfet, mandi 5V sul pin del micro dell'apparato, che andando a 3V, potrebbe "non gradire", e lasciarti per sempre
Se conosci lo schema dell'apparato, puoi ovviamente prevedere una circuiteria opportuna per evitarlo (resistenza e zener, ad esempio), ma se non la conosci, il rischio con la chiusura verso massa e' sempre minore di quello opposto ... con il tuo caso non dovrebbe succedere nulla, fra 3 e 3.6, la differenza e' minima, ma in altri casi non e' detto ... pensa ad esempio alle logiche a basso consumo ad 1.8V, per quelle anche i 3.6V sarebbero troppi ...
Interessante precisazione.
Quindi non conviene mai fornire il Vcc da Arduino perché si potrebbe non conoscere la tensione di lavoro dell'altro apparato.
A questo punto conviene solo collegare solo il GND per il riferimento e il pin-segnale per il pilotaggio.
Però anche usando il MosFet P si potrebbe usare il Vcc dell'apparato e non quello di Arduino.
?
