MOSFETのゲートしきい値電圧は制限または最小の「フルオン」スイッチング電圧ですか？

私はいくつかのMOSFETトランジスタ、スターターキットを購入しており、MOSFETが5Vロジックに適していることを示すリストに気付きましたが、データシートにはゲートしきい値が1-2Vであると書かれています。同じ売り手による5vに近い4vゲートMOSFETは、適切であると宣伝されていません。

ゲートにVgs電圧を印加するとMOSFETがオンになることを理解していますが、異なる電圧とどのように相互作用しますか？

たとえば、MOSFETのVgs範囲が2〜3で、0〜1、2〜3、3〜7の電圧範囲を適用すると、次のようになります（間違っている場合は修正してください）。

• 0-1v-オフ
• 2-3v-比例伝導率でオン（3vが最大）。
• 3-7v-熱/燃焼？

ゲート-ソース間しきい値電圧は、ドレインに（通常）100 uAの電流を流すために必要な電圧です。MOSFETによって定義が異なり、デバイスによっては最大1 mAのドレイン電流でしきい値電圧を定義します。

適切なロジックレベル信号が与えられたときに特定のデバイスがどのように動作するかを示す非常に有用な比較指標ですが、データシートを調べることをお勧めします。典型的なあなたはこれを見つけるかもしれません：-

Vが流れる電流はほとんどありませんが、この値を超えるとゲート電圧を上げると、デバイスがはるかに多くの電流を流すことがわかります。$_{GST}$

通常、MOSFETゲートの最大定格電圧は+/- 20Vであるため、動作レベルと損傷レベルの間にはかなりのマージンがあります。

AndyがV _GS（th）、つまり、MOSFETがほとんどオンにならず、Rdsがまだ高い場合、しきい値ゲート-ソース電圧は低電流に対応します。

ユーザー/ショッピングの観点からは、アプリケーションで使用する予定の特定のV _GSについて、検索するものがRds（on）であることが保証されます（および低い）。残念ながら、質問のデータシートにリンクしたり、特定の部品に名前を付けたりしませんでしたが、MOSFETの低Rds（on）は4-5Vでのみ保証されていると確信しています。

また、許容される最大値を超えない限り、MOSFETはより高いV _GSで「加熱/燃焼」しません。実際、可能な限り高いV _GSでドライブして、確実に完全にオンにすることをお勧めします。

たとえば、FDD24AN06LA0_F085 MOSFETのV _GS（th）は1〜2Vですが、この時点でのドレイン電流は250µAしか保証されておらず、おそらくあまりにも低すぎて有用ではありません。一方、「rDS（ON）=20mΩ（標準）、VGS = 5V、ID = 36A」を約束します。したがって、通常、このMOSFETは5 _GS以上のV _GSで使用します。また、このMOSFETの場合、V _GSは20Vを超えてはなりません（または-20V未満になります）。しかし、この範囲内であれば何でも構いません。

データシートの関連部分は次のとおりです。

詳細は次のとおりです。

評価を超えないでください：

Rds（on）対Vgsおよびドレイン電流のグラフも注目に値します。

一般に、約束された低Rds（on）には、かなり特殊なテスト条件があります（特定のデューティサイクルなど）。経験則として、私はそれをデータシートで約束されているものに対して倍にします。

• との間Gate Threshold Voltage (Vth)で混同しないでくださいGate-Source Voltage(Vgs)。VthはMOSFET固有の特性であり、VgsはMOSFETへの入力です。入力が目的のレベルより低いときVgs < Vth、つまりMOSFETがオフになるときはいつでも。MOSFETをオンにするには、Vgs> Vthを適用する必要があります。

• Vthは、MOSFETの製造プロセス中に決定されるものです。ただし、実際の条件と製造上の欠陥により、MOSFETのVthが完全に一定になることはありません。したがって、常にVthの範囲があります。1-2 VのVthは、MOSFETのしきい値電圧が1-2 Vの範囲で変化することを意味します。

• Vgsとは何ですか？Vgsは、MOSFETのゲートに印加する実際のゲート電圧です。MOSFETをオンにするには、Vgs> Vthを適用する必要があります。ただし、最大ドレイン電流はVgsによって変化することに注意してください。したがって、適用Vgs = Vth(min)することにより、最大定格ドレイン電流がMOSFETを流れると期待できるとは思わないでください。Vgs = VthMOSFETは、単にONになり、大きなドレイン電流が流れるようにする無位置にあります。

• Vgsに最大制限があるのはなぜですか？ゲートソース電圧は、ゲートの下にチャネルを形成する役割を果たします。この電圧によって生成される電界が、電子をゲートに引き寄せ、最終的にソースとドレインの間に電流が流れるチャネルを形成します。漏れ電流を避けるために、ゲート端子の下に薄い絶縁層-ゲート酸化物があります。このSiO2層は、MOSFETを特別なものにします（この議論の範囲外のトピックです）。ポイントは、すべての誘電体/絶縁体層は、特定の最大力のみに耐えることができるということです。これを超えると、誘電体/絶縁体が故障し、短絡のように動作します。したがって、あなたが適用する場合Vgs > Vgs(max)、酸化物層が処理できる力よりも高い力を生成する高電界が生成されます。その結果、ゲート酸化物層が破壊され、分離するはずだった層が短絡します。誘電体/絶縁体層の破壊により、層自体に弱点AKAホットスポットが作成され、その結果、電流が弱点に流れ始めます。これにより、局所的な加熱と電流の増加が生じ、加熱がさらに増加し​​ます。このサイクルが続き、最終的にホットスポットでのシリコン、誘電体/絶縁体、その他の材料のメルトダウンにつながります。