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MOSFET

Ein Transistor, der als spannungsgesteuerter Schalter arbeitet. Ein N-MOSFET schaltet eine Last gegen Masse; ein P-MOSFET schaltet die Versorgungsseite.

Was er macht#

Ein MOSFET hat drei Pins: Gate, Drain und Source. Die Spannung zwischen Gate und Source (Vgs) entscheidet, ob Drain und Source verbunden sind. In das Gate fließt kein Strom (außer zum Umladen), daher kann ein GPIO Ampere schalten.

  • N-MOSFET (AO3400A): Source an GND, Last zwischen Versorgung und Drain. Gate High → an. Das ist der Low-Side-Schalter.
  • P-MOSFET (AO3401A): Source an die Versorgung, Last von Drain nach GND. Gate unter die Source-Spannung gezogen → an.

Den richtigen wählen#

  • Logic Level: Er muss bei der Gate-Spannung, die du hast, voll durchschalten. Der AO3400A ist bei Vgs = 2.5 V spezifiziert, 3.3 V steuern ihn also gut an. Viele große Leistungs-MOSFETs brauchen 10 V.
  • Vds mit Reserve über der Versorgung; Id über dem Laststrom.
  • Rds(on) bestimmt die Wärme: P = I² × Rds(on).

Beispiel: eine 12 V-Last schalten#

Beispielschaltung: PWM → 100 Ω → Gate. R2 (100 kΩ) hält ihn aus, während die MCU bootet. D1 fängt die Gegenspannung einer induktiven Last ab (Motor, Magnet, Verkabelung eines LED-Streifens).
PWM → 100 Ω → Gate. R2 (100 kΩ) hält ihn aus, während die MCU bootet. D1 fängt die Gegenspannung einer induktiven Last ab (Motor, Magnet, Verkabelung eines LED-Streifens). Öffne das Beispiel mosfet_low_side von dieser Seite in PCB Canvas: „In meinen Schaltplan einfügen“.

Beispiel: Verpolschutz#

Beispielschaltung: Die Body-Diode des P-MOSFETs lässt zuerst Strom durch, dann schaltet ihn das Gate (an GND) voll ein. Eine verpolte Versorgung lässt ihn aus.
Die Body-Diode des P-MOSFETs lässt zuerst Strom durch, dann schaltet ihn das Gate (an GND) voll ein. Eine verpolte Versorgung lässt ihn aus. Öffne das Beispiel pmos_reverse_polarity von dieser Seite in PCB Canvas: „In meinen Schaltplan einfügen“.

Das Gate des AO3401A verträgt ±12 V; bei mehr als 12 V Eingangsspannung füge eine Z-Diode (und einen Widerstand) zwischen Gate und Source hinzu.

Stolperfallen#

  • Offenes Gate. Ohne Pull-down kann sich die Last von selbst einschalten, solange der GPIO noch nicht angesteuert wird.
  • Vertauschte Source und Drain machen die Body-Diode zum dauerhaften Kurzschluss. Prüf die Pinbelegung des SOT-23 (1 = G, 2 = S, 3 = D beim AO3400A).
  • Wärme: Ein SOT-23 verträgt deutlich unter 1 W. Bei 3 A nimm ein größeres Gehäuse.

Footprint#

SOT-23, von Hand lötbar. AO3400A (C20917), AO3401A (C15127) und 2N7002 (C8545) sind Basic Parts bei JLCPCB.