Простая транзисторная схема с неподключенным выводом затвора ведет себя странно

Мы с братом играли с некоторыми новыми транзисторами, которые мы заказали (2n7000 n-канальных МОП-транзисторов), пытаясь сделать простую схему переключения: подключите переключатель, светодиод загорится; разомкните переключатель, светодиод погаснет. Вот ссылка на схему, которую мы пытались сделать.

введите описание изображения здесь Вот изображение того, что мы реализовали на макетной плате. Есть одно отличие от приведенной выше схемы: переключатель на самом деле не завершен. У нас есть только один провод, подключенный к затвору n-MOSFET. Вот что у нас на самом деле есть на макетной плате.

Насколько мы можем судить по нашему ограниченному опыту в области электротехники, светодиод никогда не должен гореть, поскольку нет связи между источником питания +5 В и затвором транзистора; транзистор не должен пропускать ток. Однако были две интересные вещи: во-первых, светодиод включался, как только мы подавали питание на схему, еще до того, как мы подключили затвор транзистора к питанию. Кроме того, всякий раз, когда мы прикасаемся к проводу, подключенному к воротам (обозначенному «??» в схеме), светодиод случайным образом переключается между тремя различными уровнями яркости (включен, средний, выключен) и даже «залипает» на настройка яркости, даже между циклами питания всей цепи. Единственный транзистор действует как триггер!

Итак, вопрос: почему прикосновение к неподключенному проводу меняет состояние светодиода?

И, во-вторых, как горит светодиод, даже если к затвору транзистора не подключен источник напряжения?

«Кажется, единственный транзистор действует как триггер!» - На самом деле, это больше похоже на ячейку DRAM ;)

Ответы (1)

Плавающий затвор имеет напряжение. В любом проводе есть напряжение. Пока вы не сопоставите его с чем-то другим, это напряжение может быть любым. Не ожидайте, что это будет 0 В или любое другое известное напряжение.

Этот затвор также имеет емкость. Ваше тело — это емкость. Каждый раз, когда вы касаетесь этих ворот, вы соединяете два конденсатора, и возникает баланс заряда. Это изменит напряжение на затворе. Таким образом, вы создали простую схему памяти с транзисторным конденсатором, не сильно отличающуюся от DRAM. Довольно изящно, да?

Я немного удивлен, что яркость остается неизменной между циклами питания, но, может быть, это связано с наличием высококачественного MOSFET с высоким импедансом затвора?

Наконец, хотя это отличный урок, не проектируйте подобную схему с плавающим узлом, ожидая, что это будет определенное напряжение.

Я брат, о котором говорил @feralin, поэтому я чувствую себя вправе объяснить: у нас действительно изначально был переключатель (как показано первой схемой, связанной в вопросе), состоящий из двух проводов, которые мы могли просто коснуться друг друга. Однако прикосновение к ним, похоже, ничего не дало (хотя это и завершило подключение +5В к затвору). В этот момент мы решили поэкспериментировать и пришли к текущей ситуации. Так вы можете объяснить, почему даже с переключателем транзистор не работал так, как мы ожидали?
@Jashaszun Вам придется описать это немного яснее. Вы хотите сказать, что когда переключатель был замкнут, транзистор не зажегся?
Я говорю, что независимо от того, был ли переключатель замкнут, транзистор зажегся и проявил странные эффекты, которые мы описали в вопросе.
@Jashaszun Похоже, ваш транзистор частично перегорел ИЛИ у вас транзистор в обратном направлении (исток и сток перевернуты). Если он был задом наперед, возможно, он частично или полностью взорван и сейчас.
Хм... сейчас пойду проверю. Так что я должен просто перевернуть транзистор, вставить ключ обратно и проверить?
@Jashaszun ага. И убедитесь, что резистор на месте. И чтобы предотвратить дальнейшее перегорание транзисторов, убедитесь, что на вашем затворе также есть резистор.
Хорошо, вот что мы имеем сейчас. Теперь у нас есть вытяжка на проводе ворот.
Однако изначально у нас был резистор 1 МОм для подтягивания, который, по словам Фалстада, должен работать. В нашей схеме, когда у нас было 1M pulldown, светодиод был либо ярким, либо средним. С 330 в качестве раскрывающегося списка все работало отлично. Можете объяснить, почему 1М не работает? Кроме того, в Фалстаде наша схема работает и без пулдауна, а в реальной жизни — нет. Можешь и это объяснить? Извините, если здесь слишком много вопросов...
@Jashaszun Если вы посмотрите на спецификацию: fairchildsemi.com/datasheets/2N/2N7000.pdf , вы увидите, что сопротивление Rgs составляет <= 1 МОм, что означает, что если у вас есть подтягивающий резистор 1 МОм, вы фактически создаете делитель напряжения, помещая 1/2 Vdd на вашем затворе через внутреннее сопротивление затвора. Это означает, что ваш транзистор всегда будет включен. По сути, ваш затвор по своей сути имеет внутренний резистор, который подключается к истоку (и стоку) менее 1 МОм. Если ваши внешние резисторы находятся где-то рядом с этим, все будет вести себя странно.
Огромное спасибо! Я считаю, что это решает все наши проблемы и отвечает на все наши вопросы. Как вы понимаете, мы новички в этом деле, но я надеюсь, что мы быстро научимся!
@Jashaszun, не беспокойся. Рад помочь. Игра/практика/экспериментирование – это самый быстрый/лучший способ учиться, так что продолжайте в том же духе!
@Jashaszun О, я забыл ответить на вопрос, почему это работает в Фалстаде, но не в реальной жизни. Это потому, что это симулятор, и когда переключатель выключен, симулятор предполагает, что узел, не подключенный ни к чему, имеет 0 вольт. В реальной жизни, как объясняет мой ответ, это не так. Лучшие симуляторы дадут вам знать, что у вас есть плавающее напряжение в вашей цепи, а не предполагают, что оно достигает 0 В.
@horta Значение Rgs <= 1 МОм, которое вы указываете, НЕ является параметром FET - это условие, применяемое к FET во время тестирования V_DGR. В нем говорится, что для достижения максимального V_DGR 60 В у вас должно быть не более 1 МОм от затвора до истока. Внутренний RGS MOSFET очень и очень большой - утечка через оксид затвора. | Эффект, о котором вы говорите, не вызван тем, что полевой транзистор действует как компонент резистивного делителя.
@RussellMcMahon Приятно знать. Тогда это либо неисправная/вышедшая из строя часть, либо емкость макетной платы + емкость затвора могут вызвать проблему, как мне кажется. Тем не менее, он все еще не кажется достаточно большим, чтобы вызвать проблемы, о которых сообщил ОП.
Простая транзисторная схема с неподключенным выводом затвора ведет себя странно
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v