Проблемы с транзисторами и рассчет сопротивления

"Полностью откроется" - это переход в состояние сверхпроводимости. FET транзисторы пока так не умеют.

Канал всегда имеет какое-то сопротивление. Сопротивление канала убывает по мере роста напряжения на затворе. В конце происходит пробой затвора.

Можно говорить лишь о том, что при данном напряжении на затворе канал имеет некоторое сопротивление, которое нас устраивает, или не устраивает. Но сопротивление полупроводникового прибора так же зависит от тока стока. Поэтому надо смотреть на графики 1, 2.

Если сопротивление канала устраивает, смотрим другие характеристики. Например, заряд затвора.

Как мы уже заметили некоторые IRL при 5 Вольт имеют сопротивление канала больше, чем у обычных FET. Другое дело, что обычные транзисторы только начинают открываться с 4.5 вольта.

Графики, 1 и 2.

Видно, что чем больше напряжение затвора, тем выше ток через канал, при том же напряжении. Левая часть графика (плотный пучок прямых), это режим омической проводимости, где канал ведет себя почти как обычное сопротивление. Здесь сопротивление канала слабо зависит от напряжения затвора.

Затем с ростом напряжения Usd график выходит на плато Is. Это режим насыщения, напряжение растет, а ток почти не меняется.

В этом режиме транзистор можно использовать как усилительный каскад (ток стока сильно зависит от напряжения затвора). Но для коммутации силовой нагрузки он не подходит. Рабочий ток транзистора в режиме силового ключа должен быть ниже этого плато.

Если напряжение затвора меньше порога, плато проходит на уровне Is ~ 0 А. (какой то ток утечки всегда есть). На графиках этот режим не изображается.

 

пороговое - это нижний порог НАЧАЛА открывания. А конкретно, какой ток у него будет при конкретном напряжении - нада смареть ВАХ

 

Производственный допуск.

 

Спасибо, теперь пояснее стало. Но все же не очень понятно с графиками 1 и 2. Если аккум способен дать 15А, а напряжение управления на затворе от 0 до 5В, то как должен выглядеть график для оптимальной работы? Вы написали что сопротивление канала зависит ещё и от силы тока канала, а ток вообще будет меняться? Можете рассказать, как меняется каждая из величин при увеличении напряжения на затворе, и как это связать с графиком Ids Vds?

 

При сопротивлении открытого канала Rds ~ 0.1 Ом, ток практически полностью определяется сопротивлением нагрузки (положим 1 Ом). Пусть это будет 15А и напряжение питания 17 В.

На графике 15А это горизонтальная красная линия. График с логарифмической шкалой!

На графике Fig.1 (Tj=25C) линия 15А попадает на плато графика Vgs=4. И падение напряжения V2=2.5В. Вроде не плохо но посмотрим Fig.2...

Заметим, при меньшем напряжении Vgs транзистор не сможет пропустить ток 15А совсем. Падение напряжения на нем будет расти до тех пор, пока ток через нагрузку не упадет до приемлемого уровня.
Так, если Vgs = 3V, падение напряжения на транзисторе может быть 15V. На нагрузке останется 2V и ток упадет до 2А.

Продолжим.
На Fig.2 (Tj=175C) график Vgs = 4В лежит ниже уровня 15 A.
Получается, что при Vgs=4 транзистор не сможет давать стабильный ток 15А. Он будет зависеть от температуры!

К сожалению на графиках нет линии Vgs=5В, поэтому возьмем Vgs=6В.
Тут все хорошо. Линия 15A пересекает оба графика в точке V1=1.7V (Tj=25) или V3=4V (Tj=175). Фактически при разогреве на нагрузку останется 13В и ток будет 13А.

Следует учесть, что графики даны для импульсной нагрузки 20us. Длительный ток 60А можно получить только при очень хорошем охлаждении.

 

Вот! Спасибо большое за анализ, этого как раз не хватало, буду читать внимательно.

 

[/QUOTE]
Заметим, при меньшем напряжении Vgs транзистор не сможет пропустить ток 15А совсем. Падение напряжения на нем будет расти до тех пор, пока ток через нагрузку не упадет до приемлемого уровня.
Так, если Vgs = 3V, падение напряжения на транзисторе может быть 15V. На нагрузке останется 2V и ток упадет до 2А.

[/QUOTE]
А как вы рассчитали, что напряжение на транзе упадет в этом случае на 15В?

 

Нет никакого "полностью", есть зависимость сопротивления канала Rds (и соответствующего ему тока Id) от напряжения на затворе Vgs. Под словом "полностью" подразумевается, что либо (а) сопротивление канала ниже требуемого при заданном Vgs, либо (б) сопротивление канала не уменьшается с увеличением Vgs. В даташитах есть график Id(Vds) для разных Vgs, с ростом Vgs характеристики становятся все ближе и при максимальном Vgs практически друг друга повторяют. Разбег Vgs.th, видимо, технологический.

 

Пока писал комментарий все уже объяснили

 

Заметим, при меньшем напряжении Vgs транзистор не сможет пропустить ток 15А совсем. Падение напряжения на нем будет расти до тех пор, пока ток через нагрузку не упадет до приемлемого уровня.
Так, если Vgs = 3V, падение напряжения на транзисторе может быть 15V. На нагрузке останется 2V и ток упадет до 2А.[/QUOTE]

А как вы рассчитали, что напряжение на транзе упадет в этом случае на 15В?[/QUOTE]

Ну если ток 2 А (по графику скорее 3 А) и сопротивление мотора 1 Ом, напряжение на моторе 2 В. На транзисторе из 17 В питания остается 15 В. Это прикидка. Если точно считать:

Система уровнений:
Uпит = Uтр + Uмот.
Uтр = I*Rтр
Uмот = I*Rмот.

Тут неизвестны I, Rтр, Uтр, Uмот. По графику Vgs=3 В видим, что I < 3А. Берем I=3А и считаем.

17 В = 3 А * ( Rтр + 1 Ом ); Rтр = 4.66 Ом, Uтр = 14 В, Uмот = 3 В.

Но значение I точно не известно. Оно и от температуры зависит. И график лишь приблизительное значение дает. Просто нужно понимать механизм стабилизации тока в реальной схеме с нагрузкой. Понятно, что для силовых ключей такой режим работы транзистора не пригоден. Рабочий ток должен быть ниже плато на графике для данного Vgs.

Если же на транзистор подать ток от источника стабилизированного по току, то с уменьшение Vgs ниже критического для данного тока, напряжение источника будет резко расти до пробоя.