Warum verhält sich diese einfache FET-Schaltung so?

Wenn in der obigen Schaltung S1 gedrückt und losgelassen wird, leuchtet die LED und bleibt an. Warum ist das so? Ich kann die Gate-Spannung nicht direkt mit einem DMM messen, da beim Anschließen des DMM die LED nicht leuchtet.

Wenn die LED AN ist (S1 gedrückt, dann losgelassen), und S2 gedrückt und losgelassen wird, erlischt die LED erwartungsgemäß.

Ich habe mein ECE-Buchkapitel über FETs überflogen und es schien nichts über dieses Phänomen zu sagen ...

led fet

— PhilosophStein
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Wenn, wenn die LED aus ist und Sie Ihr Messgerät an S1 anschließen, sollten Sie in der Lage sein, die LED einzuschalten. Selbst der sehr hohe Widerstand des Messgeräts lässt genug Strom durch, um das FET-Gate zu laden und zu entladen.

— Transistor

Also werden / sollten Ihre Finger (willkommen zu Hautwiderstand.) (Die menschliche Art, nicht die Art der Draht-Haut-Tiefe)

— Ecnerwal

Das Schalter-Setup fragt nur nach einem toten Kurzschluss

— Passant am

In Ihrem Buch wird dies wahrscheinlich auch erwähnt, indem Sie sagen, dass Sie einen Pulldown-Widerstand benötigen, um den Fet vollständig auszuschalten

— Passant am

Abgesehen von den richtigen Antworten, die die Rolle der Gate-Kapazität erklären, sollten Sie die Gates niemals "schweben" lassen (nicht an einen niederohmigen <1 MOhm-Stromkreis angeschlossen). Aufgrund der hohen Impedanz nimmt das Gate zufällige Störungen auf, oder im schlimmsten Fall kann der FET vollständig zerstört werden.

— ilkhd

Antworten:

Wenn Sie S1 drücken, speichern Sie eine Ladung auf dem Gate mit einer kleinen Kapazität Cgs. Diese Ladung erhält das elektrische Feld aufrecht, das den Kanal zwischen Drain und Source hält. Sobald Sie S2 drücken, wird die Ladung am Gate abgelenkt und der Kanal ausgeschaltet

— Cimarron
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+1 Es sollte erwähnt werden, dass der MOSFET eine geringe Leckage aufweist (klein, aber wahrscheinlich um viele Größenordnungen niedriger als die im Datenblatt als Maximum angegebenen Zahlen), sodass sich der MOSFET irgendwann auf einem bestimmten Niveau einpendelt (ein, aus oder irgendwo dazwischen), unabhängig davon, welcher Schalter zuletzt gedrückt wurde. Es kann Tage dauern, bis die Umgebungstemperatur erreicht ist. Dies ist im Grunde genommen die Funktionsweise von dynamischen (und EEPROM) Speicherzellen.

— Spehro Pefhany

Wenn Sie S2 durch einen 10K-Widerstand ersetzen, funktioniert S1 wie erwartet, da der Widerstand die Gate-Source-Kapazität entlädt, wenn S1 freigegeben wird.

— Steve G

@SteveG - Sie scheinen den Spaß FET Tricks zu

— verpassen

Das Gate eines MOSFET hat einen sehr, sehr hohen Gleichstromwiderstand. Im Grunde genommen verbraucht es überhaupt keinen Strom, wenn es nur auf einem stationären Wert (es handelt sich um Femto-Amps oder weniger) sitzt.

MOSFET-Gatter haben alle eine "parasitäre Kapazität", bei der es sich im Wesentlichen um ein paar kleine Kondensatoren (normalerweise einige pF) handelt, die das Gate mit dem Drain und der Source verbinden.

Wenn Sie den Schalter S1 drücken, lassen Sie eine ganze Ladung von der + 5V-Schiene ein, wodurch der MOSFET eingeschaltet wird. Der Trick ist, dass er auch die parasitären Kondensatoren des Gates auflädt. Wenn Sie S1 loslassen, kann die gesamte gespeicherte Ladung nicht mehr verwendet werden. Es wird nicht vom Gate des MOSFET verbraucht (da das Gate keinen Strom verbraucht) und hat auch keinen Weg, um wieder auf Masse zu gelangen.

Da die Ladung nirgendwo hin muss, bleibt sie nur dort und hält +5 V am Gate aufrecht, bis Sie etwas anderes (wie S2 oder Ihr Multimeter) anschließen und einen Pfad für die Ladung bereitstellen, über den die Rückleitung zur Erde erfolgt.

edit: spaßige tatsache, dieses phänomen funktioniert auch genau so wie nand flash.

— Nicholas Clark
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Um es klar auszudrücken, es gibt keine "parasitären Kondensatoren", die zusätzliche Extras zum MOSFET darstellen - die Eingangskapazität eines MOSFET ist eine grundlegende Eigenschaft des Bauelements, da die Gate-Elektrode durch vom Drain-Source-Kanal getrennt ist eine dünne Schicht aus dielektrischem Material. Auch die Eingangskapazität einer typischen Leistungs-MOSFET-Vorrichtung kann leicht ein paar Nanofarad betragen , nicht pF.

— Nekomatic