FET: Diversão Esforça-se Juntos

Da última vez, analisamos os fundamentos, detalhes, nuances e advertências do FET. No entanto, o básico não é tudo sobre os FETs - vamos examinar os usos do mundo real, em toda a sua maravilhosa variedade! Eu quero mostrar a vocês um monte de circuitos legais onde um FET amigável, especificamente um MOSFET, pode te ajudar – e, ao longo do caminho, eu também gostaria de apresentar a vocês alguns FETs que eu sinto que todos vocês poderiam ter uma boa amizade de longo prazo com. Se você ainda não os conhece, é isso!

Talvez esse seja o uso mais popular para um transistor NPN - bobinas de acionamento, como relés ou solenóides. Estamos bastante acostumados a dirigir relés com BJTs, normalmente um NPN - mas não precisa ser um BJT, os FETs geralmente farão o trabalho tão bem! Aqui está um N-FET, usado exatamente na mesma configuração de um BJT típico, exceto que, em vez de um resistor limitador de corrente de base, temos um resistor de porta-fonte - você não pode soldar o BJT e soldar o FET depois você projetou a placa, mas é uma substituição bastante perfeita de outra forma. O diodo de roda livre (proteção contra EMF) ainda é necessário para quando você troca o relé e a bobina produz tensões malucas em protesto, mas ei, não pode ter todos os aspectos superiores.

A razão pela qual você pode acioná-lo da mesma maneira é bastante simples: no circuito NPN usual, o relé é acionado por um GPIO de nível lógico de 3,3 V ou 5 V e, para FETs de sinal pequeno, isso está bem dentro de Vgs. No entanto, se o seu MCU tiver GPIOs de 1,8 V e os Vgs do seu FET não o cortarem, um transistor NPN é uma solução mais vantajosa, pois funcionará desde que você possa fornecer a pequena corrente e os míseros 0,7 V necessários .

E aqui estão nossos dois primeiros transistores amigáveis, 2N7002 e BSS138 – ambos são N-FETs de pequenos sinais, adequados exatamente para esse tipo de trabalho. O 2N7002 é uma parte bastante clássica - você o verá muito em qualquer lugar que um N-FET possa caber. O BSS138 é muito semelhante, com um alcance Rds um pouco mais alto, mas um alcance Vgs um pouco mais baixo - você o verá em alguns esquemas Sparkfun ou Adafruit. Você pode comprar com segurança um monte de qualquer um deles e usá-los em seus circuitos sempre que precisar de um pequeno N-FET que possa dirigir com um GPIO.

Há mais FETs de nível lógico, é claro - por exemplo, se você já precisou mudar o nível de alguns sinais para frente e para trás, pode ter usado aquelas pequenas placas de 'deslocamento de nível' com quatro partes SOT23 nelas. Essas partes do SOT23 são na verdade FETs, e nossa [Lista de Jenny] cobriu esse tipo de shifter em seu extenso artigo sobre mudança de nível. Este método também é barato, simples e funcionará com a esmagadora maioria dos sinais que você deseja mudar de nível - mais uma razão para estocar N-FETs de pequenos sinais!

Aqui está o circuito sempre tão maravilhoso que permite que você faça proteção de polaridade reversa sem perdas com um FET! Você pode usar qualquer tipo de FET – geralmente, um P-FET é usado para isso, já que ter um terreno comum ininterrupto tem seus benefícios, mas um N-FET também funcionará. Essa forma de proteção de polaridade reversa é muito, muito melhor do que usar um diodo em série, porque você não desperdiça tanta energia - com 1-2A de consumo de energia, um diodo pode fazer com que você desperdice mais de 1W de energia em calor.

Se Vgs não for maior do que a entrada de energia esperada, tudo o que você precisa fazer é conectar a porta de um P-FET ao pino negativo, conectar a entrada de energia ao pino positivo e fazer com que o pino de drenagem seja a saída. Caso contrário, se a tensão de entrada exceder os limites de Vgs ou Vgs reverso, você desejará adicionar um diodo zener e um resistor para limitar a tensão. Esse tipo de proteção de polaridade reversa é barato, sem perdas e pode salvar seus componentes de uma morte violenta.

Obviamente, a menos que seu circuito seja de baixo consumo de energia, você desejará ir além dos FETs de pequenos sinais - e a entrada de energia para uma placa de desenvolvimento na qual você está trabalhando? Talvez você possa até usar o mesmo tipo de FET que usaria para periféricos de comutação de alta potência? Vamos dar uma olhada em FETs mais poderosos - especificamente, alguns P-FETs pequenos, mas bons, que podem lidar com correntes mais altas sem suar a camisa.