¿Por qué mi MOSFET de canal N se calienta mucho y la potencia que proporciona al dispositivo aumenta con la temperatura?

Tengo una situación bastante simple: MOSFET de canal N con base conectada a la fuente de 3.3V de Raspberry Pi conectada a tierra y Drenaje conectado de esta manera: +12V ----> Aspiradora (60W) -----> Drenaje . El tipo de la tienda de electrónica me dijo que este transistor (1D33AA BUZ11 ) transportará una gran corriente sin problemas, pero como dije en la pregunta, se está calentando mucho y la aspiradora alcanza su potencia máxima lentamente (pero cuanto más caliente el transistor, el más potencia proporcionada)

Respuestas (1)

Respuesta corta: no le está dando suficiente voltaje de puerta para que se encienda por completo. Necesita 10V para el Rds(on) garantizado de 40m Ω .

El BUZ11 es un buen MOSFET, pero no está diseñado para funcionar con un voltaje de accionamiento de 3,3 V. Con 3,3 V en la puerta (en relación con la fuente), solo se encenderá parcialmente y comenzará a calentarse rápidamente con una carga pesada. El voltaje de umbral tiene un coeficiente de temperatura negativo, por lo que cuanto más se calienta, más tiende a encenderse. No hace falta decir que esta no es una buena manera de operar el MOSFET.

Puede obtener un MOSFET que tenga una resistencia de activación garantizada con un voltaje de accionamiento de 3,3 V o inferior, o aumentar el voltaje de accionamiento de la compuerta para permitirle usar una pieza como la BUZ11.

Es posible que no haya ningún MOSFET que sea tan bueno como el BUZ11 con una unidad de 3,3 V (especialmente la clasificación de voltaje de 50 V), a cualquier precio. Si puede reducir la clasificación de voltaje a 20 V, puede haber varios disponibles, pero en TO-220, solo veo el IRL3103PBF, que probablemente esté bien, pero no está garantizado con una unidad de 3,3 V.

Simplemente podría usar un transistor para conducir la puerta MOSFET de la siguiente manera:

esquemático

Esto también tendería a proteger su Raspberry pi de algunos tipos de fallas y malas conexiones. De lo contrario, una puerta para drenar un MOSFET de accionamiento directo liberaría el humo.

Tenga en cuenta que "alto" = "apagado" ya que el BJT actúa como un inversor. Si esto no es deseable, puede agregar otro inversor BJT.

¿Es posible proporcionar dichos 10V con un transistor bipolar? Entonces podría convertir mosfet con bipolar que se enciende con 3.3V. ¿Funcionará?
@Michał Mira mi edición.
Hice exactamente lo mismo en el simulador de circuitos Every Circuit y el MOSFET parece estar encendido por el pequeño voltaje que hay entre el NPN y la resistencia de 10k (como 23mV). ¿Esto realmente sucederá? No quiero cablearlo antes de estar seguro de que está bien. Raspberry pi se quema fácilmente, desafortunadamente.
No, el BUZ11 solo está parcialmente encendido a 3 V y está garantizado que pasa menos de 1 mA a 2,1 V (el V T H especificación). Su simulador está dañado si cree que el MOSFET conducirá más de uA con 23 mV en la puerta. Asegúrese de que las conexiones a tierra estén bien conectadas y no haga pasar la alimentación a tierra de 12 V a través del RPi. Si quiere estar completamente seguro, reemplace el BJT con un optoaislador y mantenga el circuito de alimentación de 12V separado.
Como me indicaste, este circuito se apaga bastante lento. ¿Agregar dos MOSFET de señal más tal vez?
Tengo una confusión con su diagrama propuesto Sir Spehro Pefhany. ¿La tierra de mosfets y transistores es diferente o igual?
@AbdulBasitAdil: cuando se usa el mismo símbolo para un suministro o tierra, y no hay una anotación distintiva como "DGND" o "AGND" o "Vin" o "+3V3", entonces sí, la referencia es a la misma red o potencial. Sin embargo, como cuestión práctica, la corriente de retorno a tierra de un motor no debe pasar por la PCB de la Raspberry Pi, sino que debe tener su propio cableado al suministro al que (en este caso) también se conectaría la tierra de la Pi.
¿Podría agregar un circuito o explicar dónde agregar otro transistor invertido para que se encienda en lógica alta?
Encuentro este esquema muy útil. Me ayudó mucho controlar las tiras de LED 5050 con ESP8266. ¿La alta cantidad de transistores cuesta energía adicional cuando se tiene en cuenta el consumo de energía?
¿Por qué mi MOSFET de canal N se calienta mucho y la potencia que proporciona al dispositivo aumenta con la temperatura?
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