IRF3205 MOSFET umbral de voltaje de la puerta más alto de lo esperado

Un error fundamental que muchos tienen con los MOSFET es que el umbral de la puerta es donde ocurre la "magia". El umbral de la puerta es realmente un umbral, es el umbral absoluto de conducción: desde donde el dispositivo pasa de jusssssssssssst un poco.

Se puede encontrar un diagrama significativo unas cuantas páginas más profundo:

Estomuestravariasrelacionesentre\$V_{GS}\$,\$I_D\$y\$V_{DS}\$.

Conunvoltajede12V\$V_{DS}\$,puedeverqueinclusocon4.5Venlacompuerta,elMOSFETconducirásolounapequeñafraccióndelos110Aparalosqueestácalificadoeldispositivo.

Sí,estascurvassecaracterizanporelcomportamientodelpulso,peroseentiendelaidea:senecesitamuchomásqueelvoltajedeumbraldelapuertaparaqueelMOSFETse"encienda" y funcione bien.

Si desea conducir un MOSFET desde la línea GPIO directamente, deberá encontrar uno que pueda acumular suficiente corriente en ese nivel de unidad de 3.3V.

Considere el Fairchild FQP30N06L dispositivo:

Puedes ver que incluso con 3V, el dispositivo realizará mucha corriente.

Si desea deshacerse del umbral MOSFET y de los problemas de voltaje de encendido, le sugiero que intente esto:

R1 se disipará alrededor de un vatio mientras el LED esté ENCENDIDO, por lo que la prudencia dictaría el uso de una resistencia de aproximadamente 2 vatios. Me gustan estos.

y aquí está la lista de circuitos de LTspice en caso de que quieras jugar con el circuito:

Version 4
SHEET 1 1140 708
WIRE 128 0 -16 0
WIRE 304 0 208 0
WIRE 304 32 304 0
WIRE 304 112 304 96
WIRE 128 160 80 160
WIRE 240 160 208 160
WIRE -16 224 -16 0
WIRE 80 224 80 160
WIRE -16 336 -16 304
WIRE 80 336 80 304
WIRE 80 336 -16 336
WIRE 304 336 304 208
WIRE 304 336 80 336
WIRE -16 384 -16 336
FLAG -16 384 0
SYMBOL res 224 -16 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 91
SYMBOL LED 288 32 R0
WINDOW 3 28 68 Left 2
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value QTLP690C
SYMATTR Description Diode
SYMATTR Type diode
SYMBOL voltage 80 208 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName GPIO
SYMATTR Value PULSE(0 3.3 0 100n 100n 10m 20m)
SYMBOL voltage -16 208 R0
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value 12
SYMBOL npn 240 112 R0
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value 2N2222
SYMBOL res 224 144 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 240
TEXT -8 360 Left 2 !.tran .5

Busqué la hoja de datos y vi que el umbral de voltaje de la puerta es de 2-4v, lo que significa que debería funcionar bien con la Raspberry Pi GPIO de 3.3v.

Eso significa que 3.3 V podría estar por debajo del umbral de voltaje de la puerta.

Incluso si estuviera arriba, todavía no es significativo. Tiene que en realidad leer la hoja de datos en lugar de hojear los puntos destacados y luego hacer suposiciones (incorrectas).

En la página 2, V _GSth está claramente definido como cuando el FET realiza 250 µA. Es difícil siquiera imaginar cómo crees que es relevante cuando quieres 100 mA.

Solo una línea por encima de eso, la hoja de datos especifica R _{DS (on)} a 10 V, que es a lo que se destina este FET. Nada dice nada sobre lo que sucede con solo 3.3 V en la puerta, excepto que a veces puede conducir 250 µA.

Una vez más, todo esto está claramente explicado. A veces obtienes hojas de datos ambiguas o mal escritas, pero esta no es una de ellas. Este FET es simplemente inadecuado para su aplicación.

No deberías necesitar quemar 2W en la resistencia. Para introducir 100 mA en el diodo, debe quemar en una resistencia: P = VI; V = IR; P = I ^ 2 * R = .01 * R W

Suponiendo que el LED necesita aproximadamente 3-4V para estar encendido, eso deja 8V de sobra para quemar a través de esta resistencia. V = IR; V = 8V, I = .1A; R = 80 ohmios

Volviendo a la potencia quemada en la resistencia, I ^ 2 * R = .1 ^ 2 * 80 = .01 * 80 = .8W También estaría quemando 4V * .1A = .4W en el LED. Esto me parece un poco inútil, y una mejor manera sería reducir los 12V a algo más como 5V.

Necesita un FET más sensible (menor Vt). También puede simplemente convertir su salida (0-4V) a (0-12V) usando inversores BJT back to back, y usar el FET actual que tiene, junto con la resistencia de 80 ohmios.

Ahora he completado el proyecto con un transistor NPN 2N3904 estándar, que puede manejar la totalidad de 100 mA a 12v.

Gracias por el consejo de todos.