Il MOSET e il BJT sono molto differenti dal punto di vista tecnologico, anche se in molti casi e applicazioni è possibile scegliere sia l’uno che l’altro per svolgere la stessa funzione.
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Di seguito sono riportate le rispettive strutture del BJT e del MOSFET. Questo in realtà non ha molto significato, dal momento che in, questo articolo il nostro principale scopo è come utilizzare i dispositivi e non illustrare la fisica che governa il loro funzionamento.
Per quanto riguarda la polarizzazione del MOSFET, possiamo dire che è molto simile a quella del BJT. La differenza è che il GATE, a differenza della BASE, non assorbirà corrente dal momento che è isolato attraverso uno strato di ossido di silicio. Il GATE viene infatti pilotato in tensione, ed è la tensione applicata (Vgs) che determinerà la corrente che scorrerà dal DRAIN verso il SOURCE.
I parametri che caratterizzano un MOSFET sono molto. Per un utilizzo semplice come driver di corrente in realtà possiamo scremarli molto e basarci su pochi di essi.
Polarizzando un MOSFET, il primo parametro con il quale ci scontriamo è sicuramente la Vth (Tensione di Threshold). Si tratta della tensione minima che deve essere applicata tra GATE e SOURCE (Vgs) per far si che si formi il canale tra DRAIN e SOURCE e la corrente inizi a scorrere.
A questo punto entra in gioco un’altro parametro, è quello che in molti datasheet viene chiamato Idss. Dimensionalmente è una corrente e rappresenta in un certo senso il guadagno del dispositivo. Più alto è questo parametro, maggiore sarà la corrente di DRAIN a parità di Vgs applicata.
Come per il caso del BJT, il funzionamento si divide in tre zone.
ZONA DI TRIODO O LINEARE
Anche se non è la zona che ci interessa maggiormente in questo caso, nella Zona di Triodo o Lineare corrente che scorre tra DRAIN e SOURCE del MOSFET è la seguente.
In questa zona, per piccoli valori di Vds, il MOSFET si comporta come un resistore, il cui valore è dipendente da Vgs. Il valore della resistenza è dato da:
ZONA DI SATURAZIONE
La saturazione è la zona di funzionamento nella quale la Vgs è maggiore della soglia Vth e la Vd non è mai più bassa di Vg. In questa zona la corrente di DRAIN è data dalla formula:
A questo punto possiamo dire che per pilotare un carico attraverso un MOSFET, utilizzando Arduino, dobbiamo scegliere un MOSFET che soddisfi le seguenti caratteristiche:
-Abbia una Vth < 5V, dato che la tensione massima che Arduino può fornire è appunto di 5V
-Abbia una Idss sufficiente a far si che la nostra corrente di DRAIN sia quella necessaria al carico
-Riesca a sostenere, a livello di corrente massima, la corrente necessaria al carico
-Abbia una RdsON sufficientemente bassa da far dissipare una potenza termica entro i limiti tollerabili
Per quanto riguarda il collegamento del MOSFET al carico, si fa riferimento al circuito seguente. Dove al posto di D3 ci può essere qualsiasi PIN digitale configurato come uscita.
Nel prossimo articolo parleremo di come utilizzare MOSFET e BJT per pilotare carichi ancora più potenti e, alimentati anche il alternata, attraverso un relè.