El MOSFET clasificado 1.5V no reacciona a una entrada de compuerta de 1.8V

Lamentablemente, esta configuración no funcionará. Si examina la hoja de datos con cuidado, indica que el MOSFET tiene un voltaje de umbral que se garantiza entre 1.5V y 2.5V, con 1.8V típico.

Inclusoasumiendoquetienesuerteytieneunespécimencuyoumbralesde1.5V(elmejordeloscasos),esonosignificaqueelMOSFETseenciendamágicamentecuandosuvoltajeVgsalcanceesevalor.EseeselvoltajemínimonecesarioparahacerqueelMOSFETapenasconduzca:enesalíneadelahojadedatos,puedeobservarqueelvoltajedeumbralseespecificaaescasos250μAdeId.Eseniveldecorrienteesinsuficienteparaoperarunrelécomúndemaneraconfiable.

Nota:(comoloseñala@SpehroPefhanyenuncomentario)estossonlosvaloresa25°C.Silatemperaturaambienteesmásbaja(porejemplo,eninvierno,climafrío,circuitocolocadoencámarasfrías),lacorrienteeneseniveldeVgsseráaúnmenorhastaqueelMOSFETsecaliente.

ParausarunMOSFETcomouninterruptorcerrado,debeconducirloalaregiónON,yespecíficamentealaregiónohmic,esdecir,aesapartedelascaracterísticasdesalidadondesecomportacomoun(valorpequeño)resistencia:

Como puede ver, las curvas mostradas corresponden a valores más altos de Vgs (~ 2.8V o más). Puede apreciar mejor el problema mirando el gráfico Rds (activado), es decir, "la resistencia del interruptor":

En la gráfica de la derecha puede ver que Rds (activado) no varía mucho con la corriente, pero la gráfica de la izquierda cuenta otra historia: si baja Vgs a ~ 4V, aumenta la resistencia.

Para resumir: este MOSFET no se puede activar con un mero 1.8V. Al menos debe proporcionar Vgs suficientes para hacer que se lleve a cabo en el peor de los casos , es decir, Vgs (TH) = 2.5V. Y esto se confirma con su experimento a 3.3V.

@Lorenzo ha explicado por qué esto no funciona para él, y si funcionara sería marginal, lo que podría considerarse peor.

Aquí es cómo se ve una especificación para un MOSFET adecuado (AO3416):

El Rds (encendido) está garantizado a 1.8V Vgs, y a 34m \ $ \ Omega \ $, incluso si es un poco más alto debido a la tolerancia en el suministro o la temperatura de 1.8V, todavía hay mucha unidad para un relé de 12V.

En general, debe usar Vgs (th) para determinar cuándo el MOSFET está mayormente apagado y la (s) tensión (es) a la que se especifica Rds (on) para determinar cuándo está mayormente encendido.

Las figuras 2 y 3 de la hoja de datos se muestran a continuación.

Tenga en cuenta, en la figura 2, que para un Vgs de menos de aproximadamente 2 voltios, la corriente de drenaje será cercana a cero, mientras que con un Vgs de 3 voltios, el canal está muy bien mejorado.

Está de acuerdo con tu experimento y muestra que necesitas más voltaje en la compuerta para que tu circuito funcione,

La Figura 3 muestra cómo el Rds (encendido) se eleva muy rápidamente a un valor alto a medida que cae Vgs, y aunque se da para un Id de 20 amperios, la pendiente de la curva será similar en su circuito, con la máxima el efecto es que cuando Vgs baja lo suficiente, Rds (encendido), que está en serie con la bobina del relé y la fuente de CC, aumentará a un valor lo suficientemente alto como para limitar la corriente a través de la bobina del relé hasta el punto en el que estará imposible de accionar.

Dado que no tiene el controlador de puerta necesario para garantizar que Rds (activado) sea lo suficientemente bajo para permitir que el relé funcione, podría decirse que la forma más fácil de salir sería sustituir un transistor bipolar Jellybean por el MOSFET y conducir el Base del transistor a través de una resistencia con su señal de 1,8 voltios.

Otras respuestas han explicado con precisión por qué el FET en la pregunta no funciona. Me centraré en las soluciones.

Uno es usar un FET diseñado para este propósito; p.ej. FDN327N .

Otra solución económica, fácil de obtener y confiable es utilizar un transistor de unión bipolar NPN simple.

Paradeterminarlaresistenciaadecuada,encuentrelaresistenciamínimaRlmindelreléylamáximadelafuentedealimentaciónde12V(porejemplo,V12max=13.6V),queleproporcionalacorrientemáximaenelcolectorIc=V12max/Rlmin(manteniendolatensióndesaturacióncomomargendeingeniería).EncuentrelagananciamínimadeltransistorNPNensaturaciónparaestacorriente(searazonablementemásquedemasiadoconservadoreneso;estrictamentehablando, BE ( ON) en la saturación en Ic, y la resistencia máxima sale como Rmax = (V1_8min-Vdrop-V _{BE (ON)} ) / Ib.

Si V1_8min-Vdrop-V _{BE (ON)} se vuelve negativo, necesitamos estimaciones menos conservadoras de los tres valores en la suma, que podrían ser ayudados por un Gmin menos conservador (aumentado) lo que disminuye Ib.

También debemos asegurarnos de que la corriente en el puerto de DATOS no exceda su calificación máxima (para esto debemos considerar el V1_8 máximo, el abandono del lado alto mínimo y V _BE ). Si eso se supera, debemos aumentar la resistencia y justificar estimaciones menos conservadoras (de Gmin en particular).