MOSFET'lerin Bağlanma Şekilleri

Bu yazı ile N-Kanal MOSFET'lerin (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) bağlantı uçlarının bir hidrolik sisteme (musluk-batarya) benzetimi ile kolay anlaşılmasının sağlanması hedeflenmiştir.

En basit kullanım yeri ile MOSFET'leri açıklamak gerekirse; bir mikrokontrolör (microcontroller) ile sarmal bobin (solenoid), röle (relay), motor ve/veya yüksek akım-gerilim gerektiren herhangi bir elemanın doğrudan kontrolü söz konusu değildir. Bu gibi durumlar için, düşük akım-gerilim ile açılıp, yüksek akım-gerilim kontrolüne izin verecek bir devre elemanına ihtiyaç vardır. İşte bu devre elemanı da MOSFET'tir*. N-Kanal ve P-Kanal olmak üzere iki çeşit MOSFET vardır. Bu yazıda N-Kanal MOSFET üzerinden anlatım yapacağım En basit haliyle ele alırsak, MOSFET'in hidrolik eşdeğeri bir musluk-batarya sistemidir (Şekil-1). "Geçit (gate)", suyun açılmasını sağlayan vana görevi görür, yani MOSFET'te akım geçişini kontrol eden bacaktır. "Kaynak (source)", ana boru sistemine bağlanan kısımdır, yani MOSFET'te kontrol edilecek akımın giriş bacağıdır. "Savak (drain)" ise lavabonun gideridir, yani MOSFET'te kontrol edilen akımın çıkış bacağıdır.

Şekil-1: MOSFET-Hidrolik eşdeğeri.

MOSFET'in nasıl çalıştığını daha detaylı olarak anlatmak adına Şekil-2'de Eagle CAD ile çizilmiş basit bir MOSFET ile LED açma-kapama devresi yer almaktadır**. Bu devrede S1 anlık basma butonudur, ancak gerçek dünyada bu bir mikrokontrolör ile değiştirilecektir. R2, LED için bir akım sınırlama direncidir (Eğer pozitif besleme gerilimi +5V ise, standart LED için bu değer 330 Ohm olur. Diğer besleme gerilimi değerleri için Ohm kanunu ile direnç değeri bulunabilir.). MOSFET'in geçit bacağında bir sığa (capacitance) oluşacağından, bu bacak toprağa bir aşağı-çekim (pulldown) direnci ile bağlanmıştır. Eğer geçit eşiği +5V ise, 10KOhm'luk bir 

Şekil-2: Eagle CAD-MOSFET devresi.

direnç iş görecektir.  Bazı MOSFET'lerde yerleşik olarak koruma diyotu bulunmaktadır. Bu diyot özellikle motor kontrolü gibi ters elektro-motor kuvveti (back EMF) oluşturan durumlarda ters akımdan dolayı oluşacak problemleri önler. Bu sebeple kullanılan MOSFET'in özelliklerine bakarak eğer yerleşik koruma diyotu yoksa, devrede diyot kullanmak gerekir.

Bir MOSFET, yanması durumunda ya tamamen açık hale ya da kapalı hale gelecektir. Bu durumda hata kontrolü yaparken MOSFET üzerinde bir multimetre ile ölçüm yaparak herhangi iki bacak arasında çok küçük ya da sonsuz direnç olup olmadığına bakmak yeterli olacaktır.

*MOSFETlerin diğer transistörlere göre farklılıkları veya özellikleri ile bilgiyi bu yazıda vermeyeceğim zira bunun için ilerleyen zamanlarda ayrıca bir yazı düzenlemeyi düşünüyorum.

**Gerçek dünyada LED açıp-kapamak için MOSFET kullanmaya ihtiyaç duyulmayacaktır. MOSFET daha çok motor gibi yüksek akım-gerilim gerektiren elemanların açılıp-kapanması için kullanılmaktadır. MOSFET'in geçitine "PWM (Pulse-Width Modulation)" verilerek motorun hızı kontrol edilebilir. Böyle bir durumda %100 görev döngüsü (duty cycle) ile motor tam hızla, %50 görev döngüsü ile yarım hızla dönecektir.

Bu yazının daha detaylı hali Steven JOHAL'ın sitesinde bulunabilir.