Hallo, ich habe einen n-Kanal Mosfet. Zwischen Gate und Source hab ich einen 100k Ohm Widerstand geschaltet und am Gate haengt noch ein 150 Ohm Widerstand dran um mein Experimentierboard zu entlasten. Jetzt war ich gerade am Verdrahten und ich hatte bereits alles angeschlossen ausser die Kabel A und B (siehe Zeichnung). Die Kabel A und B waren bereits abisoliert und sind nur so herumgebaumelt als ich diese durch einige Metallkonstruktionen hindurchgefriemelt habe. Ploetzlich hat aber der Mosfet den Verbraucher eingeschaltet. Ich versuchte noch die Kabelenden A und B zusammenzuhalten um den Mosfet auszuschalten, aber der Mosfet liess sich nicht ausschalten und brannte durch (da kein Kuehlkoerper installiert). Kann mir jemand erklaeren wieso der Mosfet ploetzlich eingeschaltet hat? Kabel A und B haben vielleicht die Metallkonstruktion oder meine Finger beruehrt, aber Masse- und Pluspol von der Batterie sind nicht mit mir oder der Metallkonstruktion in Verbindung gewesen... Wieso also schaltet ein Mosfet einfach so ein? Ich dachte der 100k Ohm Widerstand wuerde dass verhindern wenn A oder B frei rumbaumelt? Selbst wenn ich A mit dem Finger beruehre muesste ja irgendwie B trotzdem mit mir verbunden sein damit zwischen A und B ein Potentialgefaelle ist um den Mosfet durchzuschalten!? Vielen Dank und Gruss
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Nächstens nicht unter spannung bauen. Es reichen bereits 100uA um den fet durchzuschalten Flip
Aber angenommen ich beruehre nur Kabel A, wieso schaltet dann der Mosfet trotzdem (kurz) durch obwohl ich nicht mit Batteriemasse verbunden bin (und somit eigentlich kein Potenzial darstelle)?
Wenn Kabel B auf keinem Potential liegt, also floatet, dann hast du ein zufällig durch die Luft aufgefangenes Potential anliegen. Gleiches gilt für den Draht A. Fasst du nun z.B. einen der beiden Drähte an, ziehst du dieses Potential auf dein Körperpotential. Evtl. sind nun aber die Potentialunterschiede (Spannungsdifferenzen) zwischen A und B so groß, dass zusammen mit deiner Körperladungsmenge ein Strom erzeugt werden kann, welcher den FET durchschaltet. Es empfiehlt sich nicht unbedingt, unter Spannung zu verdrahten.
Das gerade von mir beschriebene ist übrigens ein riesen Thema in Sachen "ESD"-Schutz, den genau das ist die o.a. "Körperladung". Gerade MOSFETs reagieren da sehr sensibel darauf.
Aber kann denn nicht auch dasselbe passieren wenn ich B auf Masse des Experimentierboardes lege und A an einen uC-output des Experimentierboardes dessen Widerstand unendlich ist wenn nicht durchgesteuert? Oder was ist der Unterschied dann zwischen diesen Fall und herumbaumelnden, nicht zum Experimentierboard verbundenen Leitungen? Ich meine in das Kabel koennten ja irgendwie auch Spannungen induziert werden auch wenn A und B mit dem Experimentierboard verbunden sind? Bzw. wie kann man die Problematik vermeiden? Einfach nicht unter Spannung verdrahten oder hat man das selbe Problem wenn ein Output des uC auf unendlich Widerstand geht? Vielen Dank und Gruss
TX schrieb: > > Fasst du nun z.B. einen der beiden Drähte an, ziehst du dieses Potential > auf dein Körperpotential. Evtl. sind nun aber die Potentialunterschiede > (Spannungsdifferenzen) zwischen A und B so groß, dass zusammen mit > deiner Körperladungsmenge ein Strom erzeugt werden kann, welcher den FET > durchschaltet. Aber wie soll da ein Strom fliessen wenn eines der beiden Draehte in der Luft heangt?
Elektrostatische Induktion. Bei 100k als PullDown kann sich da schon mal ein wenig Ladung ins Gate verirren, die dann den FET schalten lässt.
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Ich habe gerade einen kleinen Test mit einen neuen Mosfet durchgefuehrt: Hab mir eine Baumwolljacke angezogen und bin am Teppich ein bisschen herumgegangen um moeglichst schoen elektrostatisch aufgeladen zu sein und einfach mal Kabel A beruehrt (Kabel B haengt frei in der Luft rum), siehe da, der Mosfet hat kurz durchgeschaltet !!!! Aber wieso? Der Lastkreis des Mosfets haengt an einer Batterie und ich hab die Batterie nicht beruehrt, ich hab lediglich den Draht der Leitung A beruehrt und der Mosfet hat kurz durchgeschaltet !!! Wieso wird also das Gate geladen wenn ich gar nicht mit der Batteriemasse verbunden bin? Fliesst da der Strom durch die Luft???
Di Pi schrieb: > Elektrostatische Induktion. > Bei 100k als PullDown kann sich da schon mal ein wenig Ladung ins Gate > verirren, die dann den FET schalten lässt. Welchen PullDown Widerstand soll ich verwenden um das Problem zu umgehen? Sind 10k noch zuviel oder 10mal besser als 100k? Danke fuer deine super Hilfe!
Phillip schrieb: > Wieso wird also das Gate geladen wenn ich gar nicht mit der > Batteriemasse verbunden bin? Fliesst da der Strom durch die Luft??? Strom fließt immer dann, wenn es einen Potentialunterschied gibt. Ein Potentialunterschied entsteht dann, wenn an einem Punkt A im Raum (oder im Leiter) mehr Ladung existieret, als am Punkt B. Es ist also auch möglich, dass an einer einfachen offenen Leitung ein Strom im inneren von einem Ende ans andere fließt, um die Potentiale auszugleichen. Das kann z.B. durch einen Temperaturunterschied der Leitung zu Stande kommen. Denke bei diesem Problem mikroskopisch, nicht makroskopisch nach dem Motto "Ich muss mit meinem zwei Drahtenden den Stromkreis schließen".
Phillip schrieb: > Welchen PullDown Widerstand soll ich verwenden um das Problem zu > umgehen? Vorneweg: dein Problem ist nicht dieser Widerstand. Dein Problem ist die Arbeit unter Spannung. Da wird dir noch einiges passieren... Der 100k ist ausreichend, um einen definierten Pegel z.B. beim Reset eines uCs sicherzustellen. Wenn du aber mit deinem Finger an das Gate fasst, dann reicht die Brummspannung, die du einkoppelst schon aus, den Fet "so ein wenig" durchzuschalten (man kann damit bei passendem Aufbau sogar eine LED glimmen lassen). Und das bringt ihn um. Der kann nur "Ganz oder Gar nicht!" > Die Kabel A und B waren bereits abisoliert und sind nur so > herumgebaumelt als ich diese durch einige Metallkonstruktionen > hindurchgefriemelt habe. Wie lang sind diese Leitungen eigentlich? Als Abhilfe und wenn du schon unbedingt unter Spannung arbeiten willst, könntest du einfach die beiden Enden A und B miteinander verlöten/verdrillen...
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Lothar Miller schrieb: > Phillip schrieb: >> Welchen PullDown Widerstand soll ich verwenden um das Problem zu >> umgehen? > Vorneweg: dein Problem ist nicht dieser Widerstand. Dein Problem ist die > Arbeit unter Spannung. Da wird dir noch einiges passieren... Wo er recht hat... On Topic: Reduzier mal den PullDown auf 10k und setze den 150 Ohm Widerstand zwischen PullDown und Gate. Damit könnte sich das Problem schon stark reduzieren.
Lothar Miller schrieb: > Vorneweg: dein Problem ist nicht dieser Widerstand. Dein Problem ist die > fasst, dann reicht die Brummspannung, die du einkoppelst schon aus, den > Fet "so ein wenig" durchzuschalten (man kann damit bei passendem Aufbau > sogar eine LED glimmen lassen). Und das bringt ihn um. Der kann nur > "Ganz oder Gar nicht!" > Naja, ganz so binär sind Mosfets nun auch nicht. Vor allem, wenn man die Mosfets mit zu wenig Gatespannung betreibt, gibt es eine positive Rückkopplung auf dem Chip. Damit erklärt sich dann auch dein Durchbrennen des Mosfets: 1. Gate geladen durch Einkopplung kurzzeitig auf irgend eine niedrige Spannung, aber schon über Uth 2. Mosfet kommt dadurch in den Leitenden Zustand, aber der Kanal verhält sich so, daß er durch wärme immer mehr leitet. 3. Irgendwo auf der Mosfet Chipfläche wird es so heiß, daß das Si selbst auch schon leitet. 4. Keiner kann jetzt noch die Zerstörung verhindern, das Ding ist ein Kurzschluß. Ab einer gewissen Gate-spannung gibt es diesen positiven Rückkopplungseffekt nicht, sondern er ist negativ, also die heißeren Teile haben einen höheren Widerstand, also verteilt sich der Strom auf die gesamte Chipfläche. Es gibt spezielle Mosfets die für lineare Regelungen ausgedacht sind, und dieser Effekt ist dort viel niedriger, oder fehlt komplett. Hatte mal ein paar Monate Probleme in einem Projekt genau wegen diesem Rückkopplungs-Effekt. Um zu sehen, welche Gatespannung du mindestens haben mußt, um den Mosfet sicher durchzusteuern, schau auf die Datenblätter bei "Typical transfer characteristics" ( z.B. Fig 3 in http://www.vishay.com/docs/91015/sihf510.pdf) da sieht man, das bei Gatespannung unter 5.5V bei steigender Temp ein steigender Strom die Folge ist, und über 5.5V ein Sinkender Strom. Also muß man diesen Mosfet so schnell wie möglich über 5.5V schalten, um das Durchbrennen zu verhindern.
Lothar Miller schrieb: >> Die Kabel A und B waren bereits abisoliert und sind nur so >> herumgebaumelt als ich diese durch einige Metallkonstruktionen >> hindurchgefriemelt habe. > Wie lang sind diese Leitungen eigentlich? > ca. 50 cm.... Wuerde Abschirmen auch was helfen (z.b. gegen Induktion)? Soll man dann den Schirm beidseitig oder nur einseitig gegen Batteriemasse legen? gruss und vielen Dank!
Martin G. schrieb: > Naja, ganz so binär sind Mosfets nun auch nicht. Ist klar. Und das ist ja auch das Problem daran: Mosfets sind nicht binär. Oft aber die Betriebsart, für die sie ausgelegt sind. Und deshalb muss der Wechsel zwischen AN und AUS sehr schnell erfolgen. Phillip schrieb: >> Wie lang sind diese Leitungen eigentlich? > ca. 50 cm.... > Wuerde Abschirmen auch was helfen (z.b. gegen Induktion)? Ein Schirm hilft nicht gegen Induktion, weil er das Magnetfeld gar nicht aufhalten kann... Wozu soll denn der Schirm da sein? Für die Zeit während man die Drähte unter Spannung durch ein Metallgestell schiebt? Was ist denn dein eigentliches Problem? Denn es ist doch ganz einfach: Spannung aus, Verdrahten, Spannung ein...
Lothar Miller schrieb: > Phillip schrieb: >>> Wie lang sind diese Leitungen eigentlich? >> ca. 50 cm.... >> Wuerde Abschirmen auch was helfen (z.b. gegen Induktion)? > Ein Schirm hilft nicht gegen Induktion, weil er das Magnetfeld gar > nicht aufhalten kann... > Wozu soll denn der Schirm da sein? Für die Zeit während man die Drähte > unter Spannung durch ein Metallgestell schiebt? Was ist denn dein > eigentliches Problem? Denn es ist doch ganz einfach: Spannung aus, > Verdrahten, Spannung ein... ich dachte nur wenn der Output hochohmig ist, koennte ja theoretisch in die Leitung A Spannung induziert werden und das Gate schalten? Dank und Gruss
Lothar Miller schrieb: > Ein Schirm hilft nicht gegen Induktion, weil er das Magnetfeld gar > nicht aufhalten kann... Induktion kann mehr bezeichnen als die Entstehung eines Stroms aufgrund einer äußeren Magnetfeldänderung. Der Influenzstrom aufgrund von sich nähernden/ändernden E-Feldern ist auch äußerlich "induziert". Ob man die elektrostatische Entladung - die hier augenscheinlich eintritt - korrekterweise so bezeichnet halte ich für unwahrscheinlich. Jedenfalls hilft ein Schirm gegen Influenz, nicht aber gegen magnetische Induktion und auch nicht gegen Elektrostatische Entladung, falls man die abzuschirmenden Drähte direkt berührt. Allenfalls ein leichter Berührungsschutz wäre durch einen masseverbundenen Schirm gegeben.
Angenommen man moechte A und B herumbaumeln lassen, kann man da Schaltungstechnisch irgendwas machen damit der Mosfet nicht durchschaltet sobald man irgendwas elektrostatisch Aufgeladenes an A oder B bringt?
Du liest die Beiträge aber schon und denkst darüber nach? Wurde schon gesagt, sogar von Dir selbst vorgeschlagen, den Gate-Masse Widerstand niederohmiger machen.
ok, das waere also dann die einzige Moeglichkeit? Oder wuerde vielleicht ein Optokoppler am Gate auch Abhilfe bringen? Noch eine Frage zum Gehauese: also obenrum um den Mosfet befindet sich ein Metalldeckel. Auf der Platinenunterseite hab ich in ca. 5mm eine Plastikplatte als Beruehrschutz fuer die Loetstellen angebracht. Kann diese Plastikplatte auch ein Teil dazu beitragen dass der FET wg. elektrostatischer Aufladung durchschaltet? vielen Dank und gruss
offene Leitungen wirken wie Antennen, sie fangen Elektromagnetische Felder ein. Wenn Du eine offene Leitung anfasst, wirst Du selbst Teil der Antenne. Außerdem überträgst Du ggf. vorhandene von Deinem Körper in die Schaltung. Experiment: Trenne den CD Player vom Verstärker der Stereoanlage und fasse das offene kabelende an, so dass dein Körper mit dem CD-Eingang des verstärkers verbunden ist. Du wirst ein deutliches Brummen hören. Auch die Leitung zwischen Mikrocontroller und Transistor wirkt wie eine Antenne - besonders dann, wenn der Mikrocontroller noch nicht initialisiert ist, weil er sie dann nicht auf High oder Low zieht. Abhilfe schafft ein Pull-Down Widerstand wie in Deiner Schaltung. Aber 100k Ohm sind zu viel. bedenke, dass z.B. der Antenneneingang eines Fernsehers mit 75 Ohm terminiert ist! 100k Ohm sind im Vergleich dazu nahezu Wirkungslos. Je länger die Leitung ist, umso stärker der Effekt. Wenn offene Leitungen zum normalen betrieb dazu gehören, muss man sich je nach Anwendungsfall eine Schutzschaltung ausdenken - wie Du ja schon erkannt hast. Eine flackernde LED ist möglicherweise tolerierbar. Aber ein Garagentor, dass spontan runter fährt, wohl eher nicht. Wenn die Nutzsignale nur geringe Frequenz haben (z.B. das Signal eines Tasters), beitet sich ein Tiefpass an, zusammen mit einem bnicht ganz so hohen Pull-Down Widerstand:
1 | +----> Zum µC oder MOSFET |
2 | | |
3 | ____ | |
4 | +5V o--- -----[===]-----+-----||----| GND |
5 | Taster 100 Ohm | 10µF |
6 | | |
7 | +----[===]--| |
8 | 10k Ohm |
Die Grenzfrequenz des Tiefpasses ist: 1/(100 Ohm * 10µF) = 1000Hz. Alle Radiowellen oberhalb dieser Frequenz werden abgeblockt. Die maximale Nutzfrequenz hängt allerdings von dem Pull_Down Widerstand ab, weil der Taster nur mit +5V verbunden ist und keinen aktiven Low pegel sendet: 1/(10k Ohm * 10µF) = 10Hz Wenn die Signalquelle aktiv High und Low sendet, dann ist die Nutzbare Frequenz etwas unter 1000Hz (wegen dem Ausgangswiderstand der Quelle):
1 | +----> Zum µC oder MOSFET |
2 | ____ | |
3 | | | | |
4 | | IC |o-----[===]-----+-----||----| GND |
5 | |____| 100 Ohm | 10µF |
6 | | |
7 | +----[===]--| |
8 | 10k Ohm |
Angenommen, das IC hat einen Ausgangswiderstand von 200 Ohm, dann rechnest Du so: 1/((200 Ohm + 100 Ohm) * 10µF) = 333Hz. Falls das Nutzsignal eine hohe Frequenz hat (z.B. serielle Kommunikation) kommt die Lösung mit Tiefpass nicht mehr in Frage. Ein tiefpass mit 1Mhz Grenzfrequenz würde z.B. Radiowellen (Mittelwelle) nicht mehr wirkungsvoll abblocken. Da nimmt man dann besser kleine Widerstände. Am besten gleich passend zum Wellenwiderstand des Kabels, wie bei Ethernet, USB, RS-485 und viele mehr. Dazu kommt dann noch eine Abschirmung oder man macht die Leitung symmetrisch, um trotz Widerstand eingekoppelte Signale zu eliminieren.
> Oder wuerde vielleicht ein Optokoppler am Gate auch Abhilfe bringen? Er würde helfen, weil der Innenwiderstand der LED gering ist. Aber dann kannst Du gleich einen vergleichbaren Pull-Down Widerstand nehmen, der wäre billiger und würde ebenso wirken. Zum Beispiel 470 Ohm. 100% Schutz bietet aber weder der geringe Widerstand, noch der Optokoppler. Immerhin 99% Schutz bekommst Du mit der Kombination aus Niedrigem Widerstand + Tiefpass + Symmetrische leitung + Potentialfreie Übertragung + Abschirmung hin, wie bei Ethernet. > Kann diese Plastikplatte auch ein Teil dazu beitragen dass der FET > wg. elektrostatischer Aufladung durchschaltet? Ich würde sagen "nein", weil sie vom Metallgehäuse umschlossen ist und daher für äußere Einflüsse nicht empfänglich ist.
Ganz primitive aber äußerst Wirksame Lösung bei niedrigen Frequenzen: Schalte ein Relais zwischen die lange Leitung und den Transistor. Das Relais hat folgende Eigenschaften, die hier vorteilhaft sind: - Potentialfreier Eingang - Niedriger Innenwiderstand - Tiefpass (durch dei Spule und Mechanische Trägheit)
vielen Dank stefanus! Ich will eigentlich nur Ein- und Ausschalten mit einem handbetaetigten Schalter (also es wird keine hohe Frequenz geschaltet). Also sagen wir mal so, der Mosfet soll vielleicht nach 5 Minuten einschalten und nach 2 Minuten wieder ausschalten und nach wiederrum 5 Minuten wieder einschalten und so weiter... gruss
Hi Phillip, also wenn du den Mosfet zeitgesteuert takten willst, kannste z.B. ein IC vom Typ NE555 nehmen und das Gate vom Mosfet über einen Widerstand (vielleicht 1kOhm) direkt am Ausgang vom NE555 anschliessen und den NE555 an 12V betreiben. Der NE555 ist mit wenigen Bauteilen zu beschalten, die haste garantiert in der Bastelkiste liegen. Schau aber mal im Datenblatt vom Mosfet, welche max. Gatespannung der verträgt, ansonsten hilft ein Spannungsteiler. Schaltungsbeispiele mit dem NE555 gibts hier haufenweise oder einfach danach googeln.
Kann man elektrostatische Stoereinflusse eigentlich auch in Spice simulieren?
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