Il MOSFET è un dispositivo elettronico a semiconduttore che consente il controllo della corrente unidirezionale per mezzo di una tensione.{jcomments on}
In questo articolo si illustra il funzionamento semplificato di un MOSFET a canale N in commutazione.
Il MOSFET è dotato di tre terminali, due sono utilizzati nel circuito di potenza (Drain e Source) e due sono utilizzati nel circuito di controllo (Gate e Source).
Nel tragitto compreso fra Drain e Source esiste una resistenza variabile che dipende dalla tensione VGS fra Gate e Source.
Il MOSFET in commutazione viene inserito in un circuito elettrico come un interruttore tra drain e source.
Il MOSFET si comporta come un interruttore a queste condizionii:
- se la tensione VGS è nulla il MOSFET si trova in alta resistenza (megaohm) fra Drain ed Source e non viene attraversato da corrente comportandosi come un interruttore aperto,
- se lla tensione VGS è superiore ad un valore di soglia, il MOSFET si trova in bassa resistenza (decimi di ohm) fra Drain ed Source e si comporta come un interruttore chiuso permettendo la circolazione della corrente sul carico.
La tensione VGS di soglia si aggira intorno ai 10 V per cui questo tipo di MOSFET non è adatto a funzionare con microcontrollori che dispongono di tnsioni di 5V o meno.
Il circuito di gate assorbe una potenza nulla se la tensione è costante in quanto non c'è assorbimento di corrente.
In occasione delle commutazioni circola una piccola corrente che serve a caricare o scaricare la capacità di gate.
Quando il MOSFET è in conduzione si comporta come una resistenza di valore basso per cui è possibile calcolare la potenza da dissipare con PD=R*I2.
Per l'uso con microcontrollori si devono utilizzare MOSFET "logic level" che sono progettati apposta per avere un valore di soglia che si aggira intorno ai 2V.
Il funzionamento in commutazione del MOSFET è ancora più efficiente del transistor per cui è ancora più adatto per realizzare le molte applicazioni di robotica e movimentazione di piccoli veicoli che utilizzano apparati elettronici.
Il circuito elettrico di utilizzo è quello della figura a destra:
Si riconoscono due circuiti che funzionano separatamente
- il circuito di alimentazione del carico L che funziona alla tensione Vcc; il carico L può essere alimentato con una tensione comunque elevata in relazione alle proprietà del MOSFET (anche centinaia di volt) che deve essere rigorosamente unidirezionale, cioè continua anche se non costante e mai negativa;
- il circuito di gate che funziona con tensioni continue piuttosto basse; il circuito di pilotaggio del gate GG deve fornire una tensione di soglia sufficiente.
Nel suo complesso il circuito con MOSFET in commutazione si comporta da amplificatore di potenza.
Un MOSFET in commutazione viene sollecitato da fenomeni elettrici esattamente come accade per i transistor e per gli interruttori.
Vedi anche i collegamenti ad altri articoli di questo sito:
"circuito con interruttore" per comprenderne i parametri di funzionamento.
"apertura di un circuito ohmico induttivo" per sapere cosa accade su di un interruttore quando pilota circuiti con motorini e bobine con particolare riferimento alle sovratensioni.
In aggiunta occorre considerare che il MOSFET si scalda per cui occore operare in modo che la sua temperatura non superi i valori specificati dal costruttore.
Un
illustra l'utilizzo di un MOSFET comandato con PWM da micro:bit.
Per approfondimenti consiglio l'articolo di "tips & tricks"
Note