3.3V逻辑的2N7000 MOSFET保证开关能有多大电流

Question

我仍然无法解释MOSFET的数据表。我有一台来自UTC的2N7000（数据表在这里).

我能用多少电流放心当我只有3.3伏的Arduino电源时切换？在我的特殊情况下，我想打开一些30到120 mA之间的继电器。

Answer 1

不幸的是，数据表不能保证3.3V Vgs的电压。事实上，它几乎可以保证2N7000在这些条件下无法正常切换。

在第2页上，数据表列出了：

• 栅极阈值电压：0.25mA Ids时最大2.5V
• 静电漏源导通电阻：5V Vgs、50mA时高达13.5欧姆
• Dran-Source On-Voltage：5V Vgs，50mA时高达1.5 V

在第3页，绘制区域特征图：

• 典型的2N7000在3V Vgs（1V Vds）饱和时的传导电流小于100mA（读取1V Vd时的3V Vg曲线）

这意味着。。。

• 你只有3.3V-2.5V=0.8V的超速档才能真正打开晶体管（太少了）
• 数据表仅保证FET将以5V Vgs切换50mA（但您希望以3.3V切换100mA+）
• 数据表还显示FET无法在3V Vgs下切换100mA。
• 你想远离饱和电流，所以On-Region图告诉你，你可以切换10毫安左右（饱和电流和切换电流之间的系数通常为10）。
• 这绝对行不通。

使用一个简单的NPN晶体管来切换5V继电器要容易得多。例如BC337-40型如链接数据表中的图4所示，可以用大约5mA的基极电流轻松切换100mA，而最多只需要1V的基极发射器电压。您只需在Arduino的GPIO和BC337-40的底座之间添加一个390欧姆的电阻器，即可将底座电流限制在5毫安。

这样地：

^{模拟此电路–使用创建原理图电路实验室}

别忘了自由轮二极管。

Answer 2

数据表中没有这样的数字，在3.3V栅极电压下为您提供一些保证电流。

FET在3V时几乎不会开启，即使在5V Vgs栅极电压下，在50mA Ids电流下，也可能会有1.5V Vds。

这意味着，对于一个工作在50mA的5V继电器，在最坏的情况下，只能得到3.5V的电源。

要将120mA驱动到3.3V甚至5V栅极电压的继电器，实际上应该使用另一个晶体管。

曲线表明，1V Vds可以实现3V栅极和100mA。

Answer 3

我使用数据表中的图表快速评估FET是否适用于我，该图表是栅极电荷特性。2N7000/7002的型号如数据表

水平区域（称为米勒高原）是漏极电压上升或下降的区域。该图清楚地显示了三个漏极电流值所需的栅源电压。

我希望应用的门源电压高于Miller平台电压。

Answer 4

当我只有来自Arduino的3.3V电压时，我可以保证切换多少电流？

根据数据表，2N7000的阈值电压可能高达2.5 V。这意味着超速电压可能低至3.3-2.5=0.8 V。

此外，根据数据表，FET保证在5 V门到源电压下切换50 mA，这可能是低至2.5伏的过驱动电压。

饱和电流与过驱动电流的平方成正比。2.5^2=6.25和0.8^2=0.64。它们的比率为0.1024。

假设漏源电压足够高，使FET饱和，则FET只能保证在3.3 V门对源电压下传导50 mA x 0.1024或约5 mA。

Answer 5

这没有保证，也不太可能奏效。最坏情况Vgs（th）为3V，规定为1mA，电压降为3V。在最后300毫伏的电压下，它不会神奇地开始导通120毫安。即使是“典型”特征也不充分。请记住，Rds（on）在变热时要高得多（在门电压不足的情况下尝试切换120mA时会变得非常热）。

在对您的问题的具体回答中，您可以指望大约1mA的合理电压降，并假设最坏情况下的设备样本（即良好的设计）。

使用BJT（如2N4401/MMBT4401）或其他类似便宜的多源设备AO3400型，只有2.5V驱动时，Rds（开）将小于0.048Ω（25°C时，高温时更高，但即使在0.075Ω时，120mA时电压降也只有9mV最大值，功耗可以忽略不计（~1mW）。