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Il MOS in ON/OFF

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Il (transistor) MOS è un componente a tre terminali: Gate, Drain, Source. Sinonimi sono (transistor) MOSFET oppure transistor metallo-ossido ad effetto di campo.

Il MOS di potenza è usato nelle applicazioni con correnti elevate e tensioni medie. Rispetto agli altri dispositivi di potenza a semiconduttore i suoi principali punti di forza sono:

Esistono diversi tipi di MOS e, più in generale, di transistor ad effetto di campo. Qui verrà esaminato solo il MOSFET enhancement a canale N, il più utilizzato in applicazioni ON/OFF di potenza.

Il simbolo riportato a sinistra è quello previsto dalle norme, quello centrale è “semplificato” e spesso usato in applicazioni digitali. Quello di destra è preso da un foglio tecnico e mette in evidenza la presenza di un diodo, sempre presente. Tutti i simboli rappresentano lo stesso componente!

 

MOSFET enhancement a canale N

Il MOS ha due modalità principali di funzionamento: come amplificatore lineare e come interruttore ma qui verrà esaminato solo quest'ultima (sinonimi: funzionamento ON/OFF, in commutazione, switching...).

Il funzionamento semplificato

Il funzionamento (come interruttore) è il seguente:

Osservazioni

Applicazione semplificata: low-side (sink)

Accensione di una lampadina (100 W, 100 V, quindi 1 A) comandata da una porta logica. Si ricordi che una porta logica fornisce in uscita al massimo 10-20 mA.

Accensione di una lampadina con un MOS - Low side

Quesiti

Osservazioni

Applicazione semplificata: high-side (source)

In alcune applicazione è necessario collegare il carico a massa.

Accensione di una lampadina con un MOS - High side

L'accensione del MOS complica notevolmente il circuito di pilotaggio rispetto all'esempio precedente. Si può infatti osservare che, quando la lampadina è accesa, la tensione sul Source è praticamente pari a 100 V e quindi la tensione sul Gate deve essere di 110 V, tensione molto elevata e superiore alla tensione di alimentazione.

Osservazione

Esaminiamo ora un componente reale, rendendo meno semplicistica la trattazione: Un MOS reale: STB100NF04

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