MOSFETおよび3 V電源

3 V電源からNチャネルMOSFETを制御したい。

問題は、MOSFETが飽和するために適用される最小V _gs値を知る方法を理解するのが難しいことです。たとえば、MOSFET CSD19501KCS（80 V NチャネルNexFET）はどうですか？

適用できるVgsの低さの最初の目安は、Vgs番目（ゲート-ソースしきい値電圧）です。

この場合、Vgs-thは3.2V（最大値）であるため、それ以下では何もできません。また、Vgs-thはV _GS = V _DSおよびI _D = 250uA に対して指定されているため、Vgs = 3.2Vを適用すると、ドレイン電流が250uAのドレイン-ソース間で等しい電圧降下が得られます。言い換えれば、その低いVgsでmosfetを実際に使用することはできません。

適切なVgsを見つけるには、Vgs対Rds-onのグラフを確認して、アプリケーションで十分に低いドレインソース抵抗を持つゲートソースバイアスの適切な値を見つける必要があります。

特定のデバイスにこのグラフがあります

したがって、それに基づいて移動できる最低はVgs = 4.5Vで約18 $m\Omega$ 抵抗（推定値）。

情報を得ることができる別のグラフがあります。

グラフはV _DS = 5Vの場合なので、Vgs = 3.9Vの場合、Rds-onは5V / 20A = 0.25オームになります。そのレベルの抵抗がアプリケーションに適している場合は、低いVgsを使用して、高くする必要がある特定のデバイス。

そのFETの仕様は、3ボルトのゲート電圧での使用を十分にカバーしていません。別のデバイスを見つけたら、ドレイン-ソース電流とドレイン-ソース電圧のグラフを探します。グラフにはいくつかの曲線があり、それぞれが特定のゲート電圧になります。

あなたが強調表示したFETはこのグラフを持っていますが、最低のゲート電圧は6ボルトであり、これは、ゲートへの3ボルトの駆動による意味のある電力供給には適さない可能性があることを示しています。下の画像は別のFETのものですが、このグラフはすべてのメーカーのデータシートで類似しています。-

追加した赤い線に注目してください（数週間前の別の回答について）。3.3Vのゲート電圧では、1 Aが流れているときにFETの両端の電圧降下が0.15 Vになると予想できます。2 Aでは、約0.3 Vの電圧降下が予想されます。関連する曲線上の点を選択できるように、ドレイン負荷を決定する必要があります。

探すのに素早く単一の数値として、2ボルト未満、好ましくは1.5ボルト未満のゲート電圧しきい値電圧を持つFETを検索してみてください。パラメータが呼び出されます

$V_{GS(threshold)}$

あなたは典型的な振る舞いについていくつかの非常に良い答えを得ました。ここにいくつかのポイントがあります（おそらくtl; dr-でも、最後の行にスキップできます）。

動作が保証されているものを設計することに興味がある場合は、保証された数値も探す必要があります。スイッチとして、スイッチをオンにするために必要な電圧（「オン」の特定の定義に対して）と、電圧がオフであることが保証されるまでの電圧の低さに関心があるでしょう。これらの保証は通常、2つの異なる方法で指定されます。の$V_{GS(th)}$ MOSFETの場合は250uAと指定されていますが、ほとんどの場合「オフ」であることが保証されていますが、 $V_{GS(th)MAX}$（Digikeyの検索エンジン）が指定されている場合、それは使用可能なプロキシです。電圧$R_{DS(on)}$が指定されている場合は、製造者が「オン」状態でテストする電圧を示します（指定されているポイントが複数ある場合があります）。CSD19501KCSの場合、6Vおよび10Vで仕様が規定されています。

グラフはあくまでもガイドラインですが、 $V_{GS(th)}$ そして $R_{DS(on)}$ （典型的な数値ではなく）は（特定の温度での）保証です。

グラフを使用して、他の条件での限界を補間および推定できますが、一般的には、典型的な数値や典型的なグラフ（単独）に依存すべきではありません。

パラメトリック検索エンジンを使用している場合、低電圧駆動に適したMOSFETの検出に役立つ1つのスイッチは「論理レベル」です。 $V_{GS(th)}$ 確かに電圧をチェックするために精査するためにデータシートを指すのに役立ちます $R_{DS(on)}$で指定されています。非常に低いと評価されたMOSFETの検索$BV_{DS}$ 通常、ゲート電圧が低い定格の部品が得られます。

残念ながら、後者のポイントの反対も当てはまります。$BV_{DS}$「ロジックレベル」ゲートを備えたMOSFET。そのような場合、より高いゲート電圧を生成する必要がある場合があります（高電圧MOSFETの場合、10Vが非常に一般的です）。の$R_{DS(on)}$ 高電圧MOSFETの $BV_{DS}$ （ダイのサイズは同じです）。そのため、仕様の設定には実際のコストがかかる可能性があります。 $BV_{DS}$ 必要以上に高い（それほど強力な効果がないBJTとは異なります）。

私はざっと見たところ、 75V以上のIdを持ち、3V駆動に確実に適した80V以上の定格のMOSFETは見当たりませんでした。NXPには5Vドライブを備えた自動車モデルが多数ありますが、それでも複数のソースから広く入手できるわけではなく、42V自動車市場を対象としています。

結論：IDをリラックスできない場合 $BV_{DS}$ 定格では、ゲート電圧を10Vに上げることをお勧めします。