[makc 192]

Добрый день, уважаемые участники!

Обнаружилось странное поведение транзистора FDV301N, используемого в качестве ключа для управления светодиодом. Странность заключается в полуоткрытом состоянии транзистора при отрицательных значениях Vgs. В datasheet про поведение транзистора в подобном режиме ничего не сказано, допустимый диапазон Vgs (неявно) задается от нуля вольт и при этом внутри есть защитный зенер для затвора, который понятное дело открывается, если Vgs отрицательный. Но каким образом это может приводить к частичному открытию транзистора совершенно мне непонятно.

Схема включения транзистора проста: затвором управляет цифровой выход микросхемы через резистор 3 кОм, на истоке транзистора 1,2 В (это и дает отрицательное Vgs), а к стоку подключен катод светодиода. И когда на выходе микросхемы 0 В (т.е. -1.2 В относительно истока транзистора), то из-за тока через зенер я наблюдаю около 0.5 В на затворе.

Кто-нибудь сталкивался с подобным поведением digital FET?

[ViKo 1]

А на стоке сколько? 0,5 В? Как определили, что транзистор полуоткрыт?

И на истоке сколько в это время? 

[makc 192]

1 час назад, ViKo сказал:

А на стоке сколько? 0,5 В? И на истоке сколько в это время?

На стоке около 3 В, на истоке 1,18 В, на затворе около 0,5 В. На аноде светодиода, который коммутируется этим транзистором, около 4,7 В.

 

1 час назад, ViKo сказал:

Как определили, что транзистор полуоткрыт? 

Светодиод светится => ток течет.

 

Причем если я замыкаю (пинцетом) затвор с истоком, то светодиод гаснет => транзистор закрывается.

 

[ViKo 1]

Еще где-то резистор, задающий ток через светодиод, есть, правильно?

Не могли же перепутать сток и исток? А то для мощных МОП это уже за правило пошло, ток и так и так течет.

[makc 192]

32 минуты назад, ViKo сказал:

Еще где-то резистор, задающий ток через светодиод, есть, правильно?

Нет. Резистора как такового нет, есть источник тока и транзистор коммутирует каток этого светодиода на "землю" источника тока. Собственно эта "земля" источника тока, к которой подключен исток транзистора, и поднята относительно общей земли платы на 1,18 В (см. выше).

 

33 минуты назад, ViKo сказал:

Не могли же перепутать сток и исток? А то для мощных МОП это уже за правило пошло, ток и так и так течет. 

Нет, ничего не перепутано, т.к. когда транзистор полностью открывается, то светодиод светит ярче и через него явно течет больший ток. Более того, на место этого транзистора был для опыта запаян IRLML2803 и он работает как ожидается, т.е. закрыт при отрицательном значении Vgs, в отличие от FDV301N. Распиновки у них стандартные, так что ошибки тут в схемотехнике явно быть не может.

В голову приходит параноидальная идея о том, что этот FDV301N внутри не совсем транзистор, а некая логическая схема а-ля инвертор и при моих условиях она начинает себя неадекватно вести, но по-моему это уже граничит с бредом.

[ViKo 1]

Я бы посмотрел на источник тока, когда току некуда течь (должен был закрыт ключ). Точнее, ток пойдет с цифрового выхода через резистор, встроенный стабилитрон... транзистор открываеццо, светодиод светиццо... типа того. Но это не точно. :-)

[makc 192]

2 минуты назад, ViKo сказал:

транзистор открываеццо, светодиод светиццо...

Параллельно светодиоду с транзистором там еще есть шунт, который работает в полную силу, когда транзистор закрыт, а при открытом транзисторе ток делится между резистором шунта и цепочкой из светодиода и транзистора.

Непонятно, как транзистор может быть открыт, если Vgs у него отрицательный, ведь это же n-канальный FET. В этом режиме он должен быть закрыт чуть более, чем совсем, однако этого не наблюдается и закрывается он только если Vgs = 0 ... Vth.

Прямо-таки undefined behaviour в полный рост. Я согласен, что в документации не сказано, что он должен быть закрыт в этом состоянии, но из общих соображений это должно быть так (FET!).

[ViKo 1]

У вас, получается, транзистор включен как истоковый повторитель. Нагрузка - в истоке, а светодиод не в счет.

Только 1,18 В в истоке меня смущают.

А, может, и не смущают. JFET транзистор так бы себя повел.

[makc 192]

Нет, не повторитель. Просто ключ:

 

Цепь CC_SINK - это "земля" источника тока. Она связана с землей через резисторы источника тока.

[ViKo 1]

У источника тока высокое выходное сопротивление. Вот он и выступает в роли нагрузки для транзистора.

Покажите сам источник тока. 

[makc 192]

5 минут назад, ViKo сказал:

Вот он и выступает в роли нагрузки для транзистора.

Не понял, как это может быть.

[ViKo 1]

Светодиод - один? Больше к CC_SINK ничего не подключено? Там 25 мА должно течь, многовато для светодиода.

Тем не менее, 50 Ом (R15, R16) - нагрузка в истоке. Или даже более... D3 будет стремиться поддерживать 1,25 В в истоке.

[makc 192]

8 минут назад, ViKo сказал:

Светодиод - один? Больше к CC_SINK ничего не подключено? Там 25 мА должно течь, многовато для светодиода. 

Светодиод один, 25 мА - нормально для него.

9 минут назад, ViKo сказал:

Тем не менее, 50 Ом (R15, R16) - нагрузка в истоке.

Это не нагрузка как таковая, это шунты источника тока на базе LDO, который пытается поддерживать в этой точке 1,2 В и в соответствии с этим открывается и дает ток в схему. При отключенном транзисторе ток должен течь только через шунты R11 и R12, а транзистор и должен быть закрыт. То, что ток через встроенный зенер утекает в цепь выхода инвертора через 3 кОм резистор не страшно, т.к. ток мизерный (около 0,4 мА) и его можно не принимать во внимание.

 

Что интересно: после замены FDV301N на классический BSS138 все стало работать штатно и никаких подобных эффектов не наблюдается.

[ViKo 1]

Я думаю, определяется крутизной характеристики напряжение затвора - ток стока. Т.е. насколько близок транзистор к ключу или линейному прибору. Спайс показал бы аналогичное поведение. 

[makc 192]

Получен ответ от тех.поддержки OnSemi:

Цитата

This MOSFET has gate to source Zener diode. No  negative VGS allowed.

Так что нужно быть осторожным и внимательным при использовании подобных транзисторов.