Tranzistory Mosfet prakticky

MOSFET patří mezi základní součástky se kterými bezesporu přijdete do styku během vašeho bastlení. Ať už dříve nebo později je určitě dobře, když se s nimi seznámíme – prakticky.

MOSFETem můžeme spínat zátěž, která je napájena vyšším napětím a/nebo také odebírá větší proud než může samotné GPIO dodat.

Takže můžeme spínat výkonové LED, čerpadlo, ventilátor nebo relé.

Hlavní rozdíl mezi MOSFET tranzistorem a bipolárním tranzistorem je ten, že MOSFET je řízen napětím na gate tranzistoru naproti tomu bipolární tranzistor je řízen proudem do báze tranzistoru.

Typy MOSFETů

Typy MOSFET tranzistorů  se dělí na dva typy. S indukovaným kanálem a zabudovaným kanálem. Ty se pak lisíš na N a P kanál. 

Výše vyjmenované typy MOSFET tranzistorů se liší vstupní volt-ampérovou charakteristikou, tedy řídícím napětí na gate tranzistoru – to přehledně znázorňují grafy z katalogových listů tranzistorů. A pokud by to přesto nebylo jasné, nakreslili jsme i schéma.

Indukovaný N kanál

IRF520 https://www.vishay.com/docs/91017/91017.pdf

Schématická značka

Vstupní Volt-Ampérová charakteristika

Jak vidíte na obrázku výše, proud protékající tranzistorem se zvyšuje ruku v ruce se zvyšujícím se napětím Vgs.

A na následujícím schématu vidíte, jak můžete takovou zátěž pomocí tranzistoru spínat.

Indukovaný P kanál

IRF9540NPbF https://www.infineon.com/dgdl/irf9540npbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535611cfa21dc8

Schématická značka

Vstupní Volt-Ampérová charakteristika

Indukovaný P kanál je řízen záporným Vgs napětím. Čím větší je rozdíl mezi gate a source, tím větší může tranzistorem protékat proud. 

Jak takový tranzistor zapojit můžete vidět níže.

Bastlíři nejčastěji používají tyto dva typy tranzistorů – s indukovaným kanálem N a P. 

Zabudovaný N a P kanál se liší tím, že jsou vodivé i bez připojeného napětí na gate tranzistoru.

Praktická ukázka použití MOSFETu

K praktickému použití tohoto tranzistoru použijeme modul, který je dostupný i u nás na webu. Naše bastlení nám tak usnadní, protože nepotřebujeme pájet žádné součástky. Jen je propojíme drátky. 

Jedná se o typ s indukovaným N kanálem. 

https://www.laskarduino.cz/mosfet-tlacitko–irf520–24vdc-5a/

Výhodou tohoto modulu je to, že má zapájený hřebínek, na který je přiveden řídící signál a výstupní svorky ke kterým přivedete zátěž.

Na modulu s tranzistorem se zároveň nachází i osazená LED, která indikuje napětí na vstupu. Žádné napětí na gate tranzistoru – LED nesvítí. Připojíme-li však napětí na gate tranzistoru, LED se rozvítí.

K ovládání využijeme Arduino Uno, zmíněný MOSFET modul a LED, kterou budeme tranzistorem řídit. Místo LED si můžete představit i vodní pumpu, větrák nebo jiné zařízení, které nemůžete spínat přímo GPIO.

Výkonovou LED bychom za normálních okolností vybavili chladičem, aby se LED nepřehřála. LED by měla také mít ochranný odpor pro omezení proudu.

Výstup 3 na Arduino Uno spíná napětí na gate tranzistoru. Díky MOSFETu jsme schopni ovládat výkonovou LED s mnohem větším proudem než kdybychom jí ovládali pouhým GPIO výstupem.

/*
 * MOSFET prakticky
 * Spínání LED přes tranzistor připojený k výstupu 3
 *
 * laskarduino.cz
 * (c) 2021
 */

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT); // výstup 3

}

void loop() {
  digitalWrite(3, HIGH); // zapni LED
  delay(1000);
  digitalWrite(3, LOW); // vypni LED
  delay(1000);
}

Navíc nemusí zůstat jen u spínání - svítí, nesvítí. Můžeme využít i možnost ovládání skrze PWM, tedy měnit jas na základě poměru rychlého spínání a rozpínání tranzistoru. 

/*
 * MOSFET prakticky
 * Ovládání LED přes tranzistor připojený k výstupu 3
 *
 * laskarduino.cz
 * (c) 2021
 */

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT); // výstup D3

}

void loop() {
  for(int i=0; i<255; i++)
  {
	analogWrite(3, i);
	delay(10);
  }
  for(int i=255; i>0; i--)
  {
	analogWrite(3, i);
	delay(10);
  }
}