Un elemento in più da aggiungere al ns elenco dei componenti elettronici è Transistor MOSFET a canale N chiamato IRF520. Si tratta di un transistor che potete trovare in vari formati, sia indipendenti da aggiungere ai vostri circuiti, sia anche in moduli se desiderate maggiori comodità.
In questo articolo vedremo tutti i dettagli e le specifiche tecniche dell'IRF520 e anche un esempio di come verrebbe utilizzato con Arduino.
Cos'è un transistor MOSFET a canale N? e come funziona
Un MOSFET (transistor a effetto di campo a semiconduttore a ossido di metallo) È un tipo di transistor ad effetto di campo ampiamente utilizzato nell'elettronica moderna. La versione a canale N è quella che ci interessa in questo caso, e significa che la maggior parte dei portatori di carica che conducono la corrente sono elettroni (cariche negative).
Come sai, il MOSFET ha tre terminali come mostrato nell'immagine sopra, come il cancello, scarico e sorgente. Cioè il controllo per aprire o chiudere il flusso di corrente che passa attraverso il canale dalla sorgente allo scarico, mentre la sorgente è dove entra la corrente e lo scarico è dove esce la corrente.
Il funzionamento del MOSFET a canale N si basa su creando un canale conduttivo tra lo scarico e la sorgente applicando una tensione positiva al gate. Immagina un sandwich: uno strato di materiale semiconduttore di tipo P (con buchi come portatori maggioritari) si comporta come il pane, e tra questi strati c'è uno strato di ossido (isolante) e uno strato di materiale semiconduttore di tipo N (con elettroni come portatori) maggioranza). Quando viene applicata una tensione positiva al gate rispetto alla sorgente, viene creato un campo elettrico che attrae gli elettroni liberi dal materiale di tipo N verso l'interfaccia tra l'ossido e il materiale di tipo P.
Questa L'accumulo di elettroni nella regione vicino al gate forma un canale conduttivo di tipo N. Questo canale funge da ponte tra lo scarico e la sorgente, consentendo il flusso di corrente. Variando la tensione al gate, è possibile controllare la larghezza del canale e quindi la quantità di corrente che scorre tra il drain e il source. Se viene tolta la tensione al gate, il canale scompare e la corrente viene interrotta.
Quando al gate non viene applicata tensione, non c'è campo elettrico che attiri gli elettroni e formi il canale. Pertanto il dispositivo è in stato di interruzione e non conduce corrente. Applicando una tensione positiva al gate, a campo elettrico che attrae gli elettroni e forma il canale. Maggiore è la tensione, più ampio è il canale e maggiore è la corrente che può fluire.
Come già saprai, questi transistor MOSFET vengono utilizzati per un'ampia varietà di applicazioni diverse, fungendo da amplificatori di segnali deboli, interruttori per circuiti digitali, inverter CA o controllori di motori, che sarà l'esempio che fornirò più avanti. permettendoti di controllare la velocità e la direzione del motore DC.
Cos'è l'IRF520?
El IRF520 È un transistor MOSFET a canale N unipolare, come ho detto prima. È progettato per gestire correnti e tensioni relativamente elevate. È un componente molto popolare nell'elettronica per la sua versatilità e facilità d'uso.
Pinout e caratteristiche tecniche dell'IRF520
Le caratteristiche tecniche dell'IRF520 Variano leggermente a seconda del produttore e della versione del dispositivo, ma ecco un riepilogo delle specifiche tipiche che troverai nella loro scheda tecnica:
- Tensione drain-source (Vds): Di solito è 100 V, il che significa che può sopportare una differenza di potenziale fino a 100 volt tra lo scarico e la sorgente.
- Corrente di drenaggio continua (Id): circa 9.2 A a 25°C, anche se può variare a seconda della dissipazione di potenza.
- resistenza all'accensione: Tipicamente 0.27 ohm, questa è la resistenza tra lo scarico e la sorgente quando il MOSFET è completamente acceso. Una resistenza inferiore significa minori perdite di dissipazione.
- Tensione gate-source (Vgs): Solitamente è 10 V, ma la tensione di soglia (la tensione minima necessaria per accendere il MOSFET) è inferiore.
- Potere di dissipazione: circa 60W, ma richiede un dissipatore adeguato per funzionare a questa potenza.
- Impegnativo: Di solito viene fornito come TO-220, un comune contenitore in plastica per transistor di potenza.
- Bassa perdita di commutazione- L'IRF520 è noto per la sua commutazione rapida, il che significa che può cambiare stato (on/off) molto rapidamente, riducendo al minimo le perdite di potenza.
- Alta affidabilità: È un dispositivo robusto e affidabile, ideale per applicazioni industriali e consumer.
- Facile da controllare- Può essere controllato con segnali digitali a bassa tensione, rendendolo compatibile con microcontrollori come Arduino.
Come i transistor, ne ha tre pin o piedinatura, quello del gate, source e drain, che se guardi il transistor dalla sua faccia frontale, cioè come appare nella foto precedente, hai che il pin di sinistra è quello 1 corrispondente al gate, il perno centrale Proviene dallo scarico o 2, e il 3 corrisponde a quello a destra, che è la sorgente.
Formati e dove acquistare
Aggiunta ALL'imballaggio di cui ho parlato prima, ci sono anche moduli con IRF520 che includono maggiori strutture per la connessione. Il suo prezzo è economico, e lo puoi trovare in molti negozi di elettronica, anche su Amazon:
Esempio di utilizzo dell'IRF520 con Arduino
Infine, includeremo un esempio di applicazione dell'IRF520 con la nostra scheda preferita, la Arduino UNO. In questo caso verrà utilizzato un modulo HCMODU0083 con un IRF520 che funge da controller per motori in corrente continua o CC. Qui è possibile effettuare un controllo molto preciso, utilizzando come tecnica gli impulsi PWM, e controllando la tensione di ingresso variabile, è possibile ottenere il controllo sulla velocità del motore.
Il circuito per testare l'IRF520 è molto semplice, basta creare il circuito che appare nell'immagine precedente, utilizzando un potenziometro, una batteria da 9V e un motore. Per quanto riguarda la connessione, quello che faremo è collegare le uscite 5V GND e VCC della scheda Arduino con il potenziometro e queste anche ai corrispondenti GND e VCC del modulo IRF520, e anche al pin analogico 3 di Arduino. Per quanto riguarda il SIG del nostro modulo, sarà collegato direttamente al pin 9 della scheda Arduino per il controllo tramite impulsi PWM. Inoltre, nel nostro caso è necessario collegare Vin del modulo ad una batteria da 9 V, anche se funzionerebbe con qualsiasi batteria da 5 a 24 V. Infine, la linguetta contrassegnata Out sul modulo, con V+ e V-, andrà collegata ai due terminali del motore.
/*
IRF520-MOSFET Módulo controlador para motor CC
*/
#define PWM 3
int pot;
int out;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PWM,OUTPUT);
}
void loop() {
pot=analogRead(A0);
out=map(pot,0,1023,0,255);
analogWrite(PWM,out);
}