Power MOSFET – Transistor a effetto di campo metal-ossido semiconduttore di potenza
Oggi ti parlerò del Power MOSFET, o semplicemente MOSFET di potenza, un componente fondamentale in elettronica di potenza. Se sei interessato a come si controllano alte correnti e tensioni con una piccola tensione di comando, sei nel posto giusto.
Che cos’è un Power MOSFET?
Un Power MOSFET è un tipo speciale di transistor a effetto di campo che può gestire correnti elevate e tensioni relativamente alte. A differenza dei transistor bipolari (BJT), il MOSFET è un dispositivo controllato in tensione e offre una bassa resistenza di conduzione, quindi dissipano meno energia sotto carico.
In parole semplici, il Power MOSFET funziona come un interruttore elettronico che puoi accendere o spegnere applicando una tensione tra il gate e la sorgente.
Come funziona un Power MOSFET?
- Quando non applichi tensione al gate, il MOSFET è spento e non conduce corrente tra drain e source.
- Applichi una tensione positiva al gate rispetto alla source (oltre una certa soglia detta Vth) e si forma un canale conduttivo.
- La corrente inizia a fluire tra drain e source, e il MOSFET è acceso.
Questa azione è simile ad aprire e chiudere una valvola per far passare l’acqua, solo che qui controlli il flusso di elettroni con un segnale elettrico piccolo.
Perché usare un Power MOSFET?
- Bassa resistenza RDS(on): Quando è acceso, il MOSFET ha una bassa resistenza tra drain e source, quindi si scalda meno e consuma meno energia.
- Alta velocità di commutazione: Puoi accendere e spegnere il MOSFET molto rapidamente, ideale per convertitori DC-DC e inverter.
- Controllo semplice: È sufficiente applicare una tensione al gate senza corrente significativa per comandarlo.
Esempio pratico: controllo di un motore DC con Power MOSFET
Immagina di voler controllare la velocità di un piccolo motore DC. Usando un Power MOSFET come interruttore, puoi applicare un segnale PWM (modulazione a larghezza di impulso) al gate. Quando il MOSFET è acceso, il motore riceve tensione e gira, quando è spento, il motore si ferma. Variando la percentuale di tempo in cui il MOSFET è acceso (duty cycle), puoi regolare la velocità del motore con precisione.
Tabella riepilogativa delle caratteristiche principali
Quando lavori con Power MOSFET, devi sempre considerare la dissipazione di potenza e assicurarti di usare un dissipatore adeguato o metodi di raffreddamento perché anche se sono efficienti, la potenza alta genera calore.
In circuiti reali, spesso vedi i Power MOSFET in configurazione half-bridge o full-bridge per pilotare motori trifase o convertitori. Questo permette di controllare la direzione e la velocità con precisione, fondamentale in robotica, veicoli elettrici e alimentatori switching.
Domani vedremo insieme come pilotare un Power MOSFET usando un microcontrollore e approfondiremo il funzionamento del gate driver, fondamentale per migliorare la velocità e l’efficienza di commutazione. Preparati perché entreremo più nel dettaglio dei circuiti di controllo e protezione.
