Mosfet Условное направление протекания тока в цепи

Затворы MOSFET имеют очень высокий импеданс, поэтому ток в них не течет (или почти не течет) в установившихся условиях.

Во время включения/выключения ток действительно течет к/от затвора, когда он заряжается/разряжается и достигает требуемого уровня Vgs. Но это лишь временное состояние. Если ваша нагрузка переключается только время от времени, ее стационарное состояние - это отсутствие тока, протекающего к / от затвора MOSFET.

Дополнительные предложения:

1. Если вы планируете управлять индуктивными нагрузками, такими как двигатели, используйте обратноходовой диод на клеммах нагрузки, чтобы избежать разрушения P-MOSFET из-за индуктивных скачков напряжения на его стоке, когда нагрузка отключена.

2. Разделите шину питания +12 В с помощью большого конденсатора, чтобы избежать разрушения P-MOSFET из-за индуктивных скачков напряжения в его источнике при отключении нагрузки.

3. Из-за высоких токов рассмотрите возможность использования оптопары вместо BJT, чтобы полностью изолировать цепь 12 В от Arduino.

4. Рассмотрите возможность использования N-MOSFET логического уровня вместо BJT для T1. Если вы решили оставить биполярный транзистор, то добавьте базовый резистор для ограничения тока в базе. Кроме того, добавьте подтягивающий резистор к основанию, чтобы обеспечить отключение BJT, когда вывод Arduino имеет высокий импеданс (что может произойти, когда Arduino выключен или когда он запускается, до того, как вывод настроен как OUTPUT).

Ваша диаграмма верна (но ее трудно читать из-за блочных стрелок). Ток через красный элемент существенен только при включении или выключении тока нагрузки. Электрический ток "?" существует во время перехода состояния, потому что MOSFET управляется напряжением. Ток необходим, потому что между затвором и стоком и истоком существует значительная внутренняя емкость. Ic заряжает эту емкость, когда входной ток включен. Емкость разряжается через R1, когда ток нагрузки отключается.

T1 не P-типа, а NPN

Красный элемент может быть проводом. Часто небольшой резистор используется для гашения нежелательных радиочастотных колебаний, которые распространены в цепях с быстрыми импульсами без каких-либо мер предосторожности.

Если эта схема правильно реализована, I1 составляет всего несколько миллиампер, большая часть I идет на нагрузку.

Эти стрелки затрудняют расшифровку, но выглядят правильно.

Затвор MOSFET ведет себя почти как конденсатор. Таким образом, ток будет втекать или выходить из ворот только тогда, когда вы переключаетесь. (Величина заряда затвора должна быть указана в таблице данных.)

Канал исток/сток MOSFET ведет себя почти как резистор. (Сопротивление (R _DS(on) ) должно быть указано в таблице данных.) В полевых МОП-транзисторах, рассчитанных на большие токи, это сопротивление обычно очень низкое (миллиомы), поэтому его обычно игнорируют. Другими словами, вы можете предположить, что нагрузка ведет себя так, как если бы она была подключена напрямую к +12 В.

Если нагрузка индуктивная (например, двигатель, реле, трансформатор), она может генерировать большие скачки напряжения при отключении, и вам необходимо добавить снаббер для защиты остальной части вашей цепи.

Поскольку напряжения по всей цепи не были помечены и не обсуждались, возможно, ваш вопрос связан с распространенным недоразумением. Это ошибочное представление о том, что электрические схемы основаны на электрическом токе... и что для понимания цепей мы рисуем все токи.

На самом деле инженеры и ученые рассматривают большинство схем как системы, управляемые напряжением. Все питается от источников постоянного напряжения, а сигнализация зависит от напряжения. Чтобы понять схему, мы набросаем все напряжения. Затем, используя закон Ома, мы можем определить токи, если это необходимо (или даже полностью их игнорировать, а вместо этого сосредоточиться на входных/выходных напряжениях и мощности нагрузки).

Для красивого анимированного просмотра напряжений (и токов) внутри цепей попробуйте небольшой симулятор на сайте Фалстада. (java-апплет)

Например, ток в проводе затвора PMOS остается нулевым независимо от того, открыт транзистор или нет. МОП-транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, и их ток затвора обычно не имеет значения.

Чтобы проанализировать эту схему, обратите внимание, что транзистор T1 и резистор R1 образуют делитель напряжения между 12 В и 0 В. Когда T1 включен, T1 образует короткое замыкание на землю и опускает затвор PMOS до нуля вольт. Когда T1 выключен, он действует как разомкнутая цепь, а затем R1 подтягивает затвор PMOS до 12 В.

Другими словами, T1 и R1 преобразовали небольшое выходное напряжение Arduino в сигнал 12 В. Затем этот сигнал 12 В управляет затвором транзистора PMOS.

Транзистор PMOS подключен как инвертор: когда напряжение на затворе PMOS равно нулю, этот транзистор полностью открывается, а когда напряжение составляет 12 В, он выключается. (Да, он должен нормально выдерживать 10 ампер. Если его сопротивление во включенном состоянии достаточно низкое, ему может даже не понадобиться радиатор.)

Также обратите внимание, что вам понадобится резистор, включенный последовательно с базой транзистора T1. Вход транзистора действует как диод на землю, и этот диод закоротит выходной контакт вашего Arduino. (Светодиодам нужен токоограничивающий резистор, как и вывод базы этого транзистора.) Добавленный резистор должен быть примерно в 10 раз больше, чем значение R1 (поэтому, если R1 равен 10K, добавьте резистор 100K к соединению между Arduino и Т1.)