Перейти к содержанию

MOSFET с логическим уровнем затвора

MOSFET с логическим уровнем затвора полностью открывается напряжением, которое выдаёт вывод микроконтроллера. Отличить его можно только по даташиту: важно не пороговое напряжение, а то, при каком напряжении затвора нормировано сопротивление канала.

Обновлено Редакция GAW

MOSFET с логическим уровнем затвора (logic-level MOSFET) — полевой транзистор, у которого сопротивление открытого канала гарантировано при напряжении затвор–исток 4–5 В, то есть при уровне логической единицы. Такой транзистор можно подключать затвором прямо к выводу микроконтроллера на 5 В и не ставить драйвер.

Отличие видно только в таблице характеристик — в строке сопротивления канала:

ТранзисторПри каком VGS нормировано RDS(on)Значение
IRF540 (обычный)только 10 Вдо 0,077 Ом
IRLZ44 (логический)5 В и 4 Вдо 0,028 Ом при 5 В, до 0,039 Ом при 4 В
2N7000 (маломощный)4,5 В и 10 Вдо 5,3 Ом при 4,5 В, до 5 Ом при 10 В

Vishay прямо пишет в примечаниях к IRLZ44, что для приборов с логическим уровнем используется VGS = 5 В. А у IRF540 гарантий при 5 В нет вовсе: транзистор при таком напряжении может быть открыт лишь частично.

Частая ошибка — выбирать по пороговому напряжению. Порог — это напряжение, при котором через канал течёт лишь малый ток (у IRLZ44 — 250 мкА), а не рабочая точка. У 2N7000 порог до 3 В, поэтому от 3,3 В он не гарантированно откроется, хотя «порог ниже напряжения затвора». Для 3,3 В ищут транзисторы с RDS(on), нормированным при 2,5–3,3 В.

Сравнение конкретных моделей — в карточках IRF540, IRFZ44, IRLZ44 и 2N7000, BS170, схема ключа с резисторами в затворе — на странице «Ключ на MOSFET».

Частые вопросы

Как понять, что MOSFET с логическим уровнем?

Открыть таблицу электрических характеристик и посмотреть строку RDS(on): при каком VGS оно нормировано. Если есть значения при 4,5 или 5 В — транзистор подходит для управления от 5 В; для 3,3 В нужно значение при 2,5–3,3 В. Слова «logic level» в названии или низкий порог VGS(th) сами по себе ничего не гарантируют.

Почему нельзя ориентироваться на пороговое напряжение?

Порог VGS(th) — напряжение, при котором транзистор едва начинает проводить: у IRLZ44 по Vishay это ток стока всего 250 мкА. Канал полностью открывается при напряжении в несколько раз выше. Поэтому 2N7000 с порогом до 3 В от вывода 3,3 В может остаться полуоткрытым и греться.

Можно ли управлять IRFZ44 или IRF540 от Arduino?

Без драйвера — ненадёжно: их сопротивление канала нормировано только при 10 В на затворе. При 5 В транзистор откроется лишь частично, и при больших токах перегреется. Для 5 В берут транзистор с логическим уровнем — например, IRLZ44 с RDS(on) до 0,028 Ом при 5 В — или ставят драйвер затвора.

Источники

  1. Vishay Siliconix. IRLZ44 Power MOSFET (Document Number 91328, Rev. D, 25-Oct-2021) — RDS(on) нормировано при VGS = 5 В (до 0,028 Ом при 31 А) и 4 В (до 0,039 Ом при 25 А); порог 1–2 В; примечание: VGS = 5 В для приборов с логическим уровнем
  2. Vishay Siliconix. 2N7000/2N7002, VQ1000J/P, BS170: N-Channel 60-V (D-S) MOSFET (Document Number 70226, Rev. F, 16-Jul-01) — 2N7000: порог 0,8–3 В; RDS(on) до 5,3 Ом при VGS = 4,5 В и до 5 Ом при 10 В
  3. Vishay Siliconix. IRF540 Power MOSFET (Document Number 91021, Rev. C, 02-Aug-2021) — обычный уровень: RDS(on) до 0,077 Ом нормировано только при VGS = 10 В

Нашли ошибку?

Смотрите также