Un FET tiene 3 terminales: drenaje, fuente y compuerta. No te preocupes por lo que significan los nombres por ahora.
El uso más común de un FET es como un interruptor electrónico. Le permite usar un voltaje para abrir y cerrar el interruptor.
Hay 2 tipos de FET, NMOS y PMOS. Hacen lo mismo, pero tienen polaridad opuesta.
En NMOS, si el voltaje de la puerta a la fuente está por encima de Vgs (un umbral de voltaje fijo que depende de cómo se realiza el FET), se permite que la corriente fluya desde el drenaje a la fuente. Si el voltaje de la puerta a la fuente está por debajo de Vgs, no se permitirá que fluya la corriente. En cualquier caso, prácticamente no se extrae corriente de la puerta.
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La forma más común de usar un NMOS es como un interruptor de lado bajo:
(Diodo de cuerpo de retorno del conmutador MOSFET del canal N de fuente)
La resistencia de 10K se llama pull-down. Se asegura de que la puerta esté conectada a tierra si la entrada entra en alta impedancia (es decir, si la entrada está esencialmente desconectada o deja de ser accionada). Incluso si sabe que la puerta siempre se conducirá, generalmente es una buena práctica de diseño agregar un menú desplegable de todos modos, por si acaso (si el microcontrolador falla, o mientras el microcontrolador se está iniciando, etc.).
En este caso, cuando 5V acciona la puerta, el motor funciona. Cuando la puerta se conduce a tierra o la entrada no se acciona, el FET se abre y el motor no funciona.
PD. Realmente no tiene que ver con los FET, pero cuando se conduce una carga inductiva como un motor, se debe agregar un diodo desde el drenaje a Vdd para absorber el retorno. De lo contrario, cuando el motor esté apagado, intentará mantener la corriente en funcionamiento (ya que es inductiva) generando un pico de voltaje muy alto en el drenaje. Potencialmente puede perforar el FET con el tiempo, y su circuito fallará.
Al seleccionar un FET, estos son los parámetros más importantes:
Vdss: tensión máxima de la fuente de drenaje, básicamente tensión de alimentación máxima
Id: corriente de drenaje máxima o cuánta corriente puede cambiar el FET. Por lo general, hay un número para carga pulsada y carga continua. La carga continua es la cantidad de corriente que puede conducir a través del FET para siempre. La corriente pulsada es la cantidad de corriente que puede conducir a través del FET momentáneamente (generalmente significa algo así como menos del 5% del tiempo).
Vgs: voltaje de fuente de puerta requerido para encender la puerta. Tenga en cuenta que, aunque nos gusta pensar que es un dispositivo digital, el encendido no es un paso discreto. A voltajes cercanos a Vgs, el FET se comportará mal y, a medida que aumenta Vgs, la resistencia del canal disminuirá y permitirá que pase más corriente. Puede encontrar la relación exacta en un gráfico en la hoja de datos.
Rds (activado): resistencia en estado. Idealmente debería ser 0. En realidad, tiene esta resistencia cuando está activado. Tenga en cuenta que esto depende del voltaje de la puerta, y la hoja de datos le dirá qué voltaje de la puerta se usó para medir Rds (encendido).
Hay muchos más parámetros que puede ver (velocidad de conmutación y capacitancias parásitas) para aplicaciones más serias, pero para cosas de nivel aficionado, los parámetros anteriores deberían ser suficientes.
Dejaré que descubras PMOS por tu cuenta porque soy flojo, y es fácil. Básicamente es NMOS pero con todo invertido.
Por lo general, un PMOS se usa como un interruptor del lado alto (Fuente a Vdd, Drenar para cargar), porque usar PMOS como un interruptor del lado bajo requeriría un voltaje de compuerta debajo del suelo para encenderlo. De manera similar para usar NMOS como un interruptor lateral alto.
Cuando cualquiera de los dos funciona, usa NMOS. Por lo general, tienen un mejor rendimiento y son más baratos / más pequeños para el mismo rendimiento.
La razón más común para usar PMOS es si su carga debe basarse en tierra por razones de interfaz / detección.
(También hay aplicaciones en las que los FET se usan como amplificadores analógicos, pero eso requiere mucha más matemática y no es tan común para las personas que diseñan dispositivos discretos)