metingen aan LEDs gefaalde Action-lampen

Kan best hoor, multichip-LEDs met zelfs onzichtbare multi-dies zijn heel gewoon inmiddels. In lampjes van m'n ouders zitten 5 LEDs met 5 chips. Maar ik heb ook al varianten gezien waar je echt maar 4 of 5 dies ziet zitten, maar die blijkbaar toch onderling dan weer uit twee chips of zo bestaan, omdat die echt een krankzinnige Vf hebben.

Oh, ik bedenk me nu wat rew, ik ga je even een mail sturen

Bij RGBCCT heb je ook meerdere led-dies, maar niet direct strak naast elkaar...

Ze zijn redelijk algemeen geworden omdat het makkelijker is een driver te maken voor een LED waarvan de spanning redelijk in de buurt is van de gemiddelde netspanning. Hier zie je de oneffenheid in het fosfor (dat de oorzaak is dat je zelden kan zien hoeveel 'dies' er in een LED zitten) een beetje van de (hier) 4 'dies' in de behuizing zitten:

Dit is een deel van een frame uit dit filmpje van bigclivedotcom op YouTube: Hacking an extra trashy Poundland LED lamp (with schematic).

Als ik de puzzelstukjes bij elkaar neem denk ik eigenlijk dat de driver in de LED van de TS het probleem is. Ik denk dat die kortgesloten defect is geraakt en dat de LED's gegrilld zijn, en dat de LED's op volgorde van hun temperatuur zijn gedegradeerd tot er eentje zich echt stuk bakte. De U_f van de LED's samen is ongeveer 350V, wat vrij aardig de piekwaarde van de gelijkgerichte netspanning is (325V, de netspanning piekt in theorie pas bij 247V_RMS op 350V, wat binnen de tolerantie is). Ik denk dat er een serieweerstand in de behuizing zal zitten die de stroom op zo een manier heeft beperkt dat de LED's op "zachte" wijze defect konden raken.

Die driver is niet meer dan een lineaire constant-current driver.

Zie datasheet : https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_1811051610_Shenzhen-Sunm…

Op donderdag 2 januari 2025 14:05:40 schreef Kruimel:
Hoe verbind je die dan door? Als er 6 parallele LED's stuk zijn is zo een ding wat mij betreft al vrij aardig 'end of life'. Bovendien is 25.000 uur wat mij betreft best redelijk. Dat fosfor wordt wel slechter, zelfs als het er niet af valt, dat zie je nog wel als je een oude lamp en een nieuwe naast t.

ik doelde op het eerste geval, dat was een garantiekwestie maar de leverancier hoefde het ding niet terug. de lichtlijn bak heb ik bij t oud ijzer gekiept. een leddriver met die uren op de klok bewaar ik niet eens meer. die lichtlijn heeft een demo functie. kan daar geen bakken in gaan steken die op zijn en andere kleuren licht gaan geven.

[Bericht gewijzigd door testman op donderdag 2 januari 2025 16:26:01 (11%)]

Vannacht in bed heb ik wat liggen rekenen. Als de max. voedingsspanning 310Vdc is (veronderstelling; ik weet niet meer op welk principe de voedinkjes in de lamp werkten) en er zitten 13 LEDs op de print, dan geeft dat 23.8V per LED, wat wel heel erg dicht in de buurt van de 22-24V forward-voltage is. Dus 24V per LED, met, ik veronderstel, ca. 3V per diode, dat geeft dan inderdaad 8 diodes per LED.

Alle defecte lampen hebben in hetzelfde armatuur gezeten, horizontaal gemonteerd (met E27-schroefdraad). Omdat beide lampen beschadigde LEDs hebben aan dezelfde (rechter) kant van de print, vraag ik me af of ze allebei in precies dezelfde positie hebben gezeten in het armatuur (rechterkant print boven), waardoor de warmte vooral die kant op ging en die LEDs het eerst de geest gaven? Dat is meer gissing. Het vereist dat alle lampen de metalen schroefdraad van de E27-fitting in dezelfde (rotationele) positie hadden. Dat hangt weer van het fabricageproces af, maar het lijkt me niet uitgesloten dat het een mogelijkheid is.

Als de huidige, laatste LSC-lamp in hetzelfde armatuur kapot gaat, zal ik het zorgvuldiger bekijken, m.n. wat in gemonteerde toestand de bovenkant van de lamp was.

Weet je heel zeker dat die meting klopt. Een witte led hoort rond de Vf van 3V te zitten

Het is een zelfbouw-apparaat, dus geen 0.001% precisie, maar ik ben ervan overtuigd dat het niet veel afwijkt. Ik heb wat extra luxe-dingetjes ingebouwd, zoals een paar referentie-zeners, zodat ik de oscilloscoop netjes kan afregelen op precies 10V/div horizontaal (in de 'high' stand, 42Vpk) en 2V/div (in de 'low' stand, 8Vpk). Hierdoor is de horizontale schaal redelijk betrouwbaar (in tegenstelling tot de oeroude Huntrons, die meer een kwalitatieve uitlezing hadden.) En op de 'low' stand, met testspanning 8Vpk, gaan de LEDjes ook echt niet branden....

Wat me trouwens wel verbaasde is dat zelfs 0.2mApk al voldoende stroom was om toch behoorlijk wat licht te geven. In de high-current stand, 2mApk, zelfs verblindend licht, waardoor je niet meer ziet wat je doet. Die witte LEDs zijn toch wel verdraaid efficiënt, als ik ze vergelijk met de rode LEDjes uit m'n jeugd.

Gezien de wild uiteenlopende Vf waarden ook geen leds uit dezelfde batch: in serieschakeling ook al niet levensduur bevorderend...

Mogelijk, maar ik vermoed zelf dat de wild-variërende forward voltages (22/24V vs. 28/29V) vooral door veroudering/slijtage worden veroorzaakt, en dat ze oorspronkelijk allemaal dezelfde Vf hadden (ik vermoed 24V, zie berekening hierboven).

Als het LEDs uit verschillende batches zijn, dan zouden het zelfs compleet verschillende LEDs moeten zijn, waarbij de 28V-variant dan 10 diodes per LED-behuizing heeft? Ik weet niet of dergelijke LEDs bestaan, maar het lijkt me ook niet logisch om de twee soorten (8 vs. 10 diodes per LED) met elkaar te combineren.

Nu begin ik toch zodanig nieuwsgierig te worden dat ik één dezer dagen zo'n zelfde lamp nieuw bij de Action ga kopen en uit elkaar halen (in de hoop dat er gedurende de afgelopen 2 jaar niets aan het product is veranderd). Forward voltage van LEDs bepalen als ze in nieuwe toestand zijn, en de driver wat nauwkeuriger bekijken. Want anders blijft het allemaal toch hangen in speculaties van mijn kant....

Wordt vervolgd.

De metingen zijn uitgevoerd met een zelfbouw 'analog signature analyzer', een variant van de bekende Huntron Tracker. Een leuk apparaat waar ik al jarenlang naar op zoek was, maar zelfs de tweedehandsprijzen voor dit apparaat uit de jaren '70 en '80 zijn nog steeds belachelijk hoog. Dus dan met onderdelen uit de rommelbakjes zelf maar iets in elkaar geprutst als voorzetschakeling voor een oude analoge oscilloscoop (Philips PM3234):

Het ontwerp van m'n apparaat is gebaseerd op dat van Elliot sound products https://sound-au.com/project119.htm, maar met wat extra handigheidjes om het wat universeler te maken. Het staat ook wel bekend onder de naam 'octopus', vanwege de vele draadjes die eruitkomen. In sommige HAMEG oscilloscopen zit een dergelijke componenten-tester ook standaard ingebouwd, en HAMEG leverde ooit ook een los voorzet-apparaatje dat dezelfde functie en werking had als onderstaande schema:

Het hart van m'n apparaat is bovenstaande schakeling.

In de stand '8.5V' staat er maximaal 8.5V-piek op de ingangsprobes (17V piek-piek), in de andere stand 45V-piek (90Vpp). Er kan gemeten worden met 0.2mA pk, of 2mA pk.

Eén van de extra zaken die ik heb toegevoegd is de mogelijkheid van twee kanalen, A en B, om de karakteristieken van twee componenten makkelijker met elkaar te kunnen vergelijken. Het actieve kanaal wordt aangeduid met een LED. Naast handmatig omschakelen tussen kanaal A en B, wordt er in de modus 'ALT' (middenstand v.d. A/B-schakelaar) automatisch omgeschakeld tussen kanaal A en B in een frequentie van ca. 1.5Hz. Hiervoor is een kleine schakeling gebouwd met een NE555 en relais.

Om wat meer kwantitatieve metingen te kunnen doen heb ik een calibratie-mogelijkheid toegevoegd, zodat de horizontale schaal (volt) van de oscilloscoop precies kan worden ingesteld. Zowel het 8V als het 45V-meetbereik kunnen gecalibreerd worden. (er zit lichte afwijking tussen de twee meetbereiken. In de praktijk is het calibreren van één meetbereik voldoende, maar voor nauwkeurigere metingen dient het effectief gebruikte meetbereik gecalibreerd te worden). De middenstand van de 'CAL'-schakelaar is de normale meetmodus.

De drie locking-switches rechtsonder dienen om de meetspanning te begrenzen. Locking-switches, om te voorkomen dat ze per ongeluk uitgeschakeld zouden worden, met risico van schade voor het apparaat waarin gemeten wordt. In de modus 'neg.limit' worden Schottky-diodes over de ingangen gezet, waardoor de spanning maximaal -0.25V kan worden. Dit om gevoelige electronica te beschermen. 4V-limit en 0.7V limit functioneren hetzelfde: het schakelt zener-diodes in, waardoor op de meetpennen nooit meer dan +/- 4V resp. +/- .7V kan komen te staan. De limit-switches kunnen gecombineerd worden, bijv. neg. limit en 4V-limit geeft een spanningsbereik van -.25V...+4V

Om ook relais te kunnen meten op contactdender (zie ook deze video van Carlson's lab: https://www.youtube.com/watch?v=mjF0S-ctXfg&t=53s, of FETs of thyristors, is een kleine regelbare voeding (LM317) van 0-12V toegevoegd. Op de rode bus staat de uitgang van deze continue spanning. Daarnaast is een pulse-modus toegevoegd, waarbij deze 0-12V spanning in-en uitgeschakeld wordt met een instelbare frequentie van 0.5-45 Hz, d.m.v. een tweede NE555 en een P-channel MOSFET. De gepulste DC-spanning staat op de blauwe bus. De LED geeft een indicatie van de spanning en de frequentie. Met de 3-standenschakelaar kan de spanning op de blauwe bus, naast de puls-modus, ook continu in-of uitgeschakeld worden.

Op de BNC-bussen X & Y wordt de oscilloscoop aangesloten, in XY-modus.

Het inwendige bevat weinig interressants: gaatjesprint met drie simpele schakelingen: de NE555 + relais om te schakelen tussen kanaal A en B, een kleine regelbare voeding met LM317 (0-12V) en een tweede NE555 met P-ch. MOSFET om die voedingsspanning met regelbare frequentie te kunnen aan-en uitschakelen.

Het kleine trafootje is het hart van de meetschakeling. De schakelende voeding (van een oude laptop) voorziet de electronica van de benodigde 15V spanning.

Ik ben vooralsnog erg tevreden over het apparaat, maar het plan is om een verbeterde variant te bouwen: met meer, en instelbare, meetfrequenties. Dit apparaat meet bij 50Hz, de netfrequentie. Het moet mogelijk zijn om een kleine audio-generator te bouwen met versterker, om zo bijv. 20 Hz, 50 Hz, 200 Hz, 500 Hz, 2 kHz en 5 kHz te kunenn genereren, zoals bij de moderne Huntron Tracker 2800. Met een audio-trafo in de uitgang, met verschillende aftakkingen om de diverse spanningen af te kunnen takken. Ook zou ik meer stroombereiken willen hebben (bijv. 0.2mA, 2mA, 20mA en evt. ook nog 200mA). Daarnaast wil ik eigenlijk het liefste een stand-alone apparaat hebben, waarbij het beeldscherm ingebouwd is, i.p.v. het moeten gebruiken van een losse oscilloscoop.

Ik ben via een forum-lid ondertussen in het bezit geraakt van een oude oscilloscoop die gebruikt zal gaan worden als behuizing voor de signature analyzer versie-2. De scope is ondertussen hersteld en werkt weer. Nu wordt het een kwestie van veel electronica uit de oscilloscoop te verwijderen en de benodigde signature-analyzer schakelingen toevoegen.

In elk geval een erg handig apparaat waar ik al veel plezier van heb gehad bij het doormeten van LEDs, diodes en controleren van relais op contactdender. Het hart van de schakeling (schema van ESP, helemaal bovenaan) had ik trouwens al 15 jaar geleden gebouwd en in gebruik genomen, maar toen was nog een naakte trafo, kluwen draad en schakelaars (8V/45V en 0.2/2mA), waarbij ook nog eens regelmatig een draadje afbrak. Het werd dus de hoogste tijd om het nu maar eens netjes in te bouwen en met wat extra luxe-opties toegevoegd....

Dat is best een mooi apparaatje, wat voor kastje is dat? Het is altijd heel lastig uit te leggen waarom deze dingen handig zijn tot je ze nodig hebt. Eigenlijk grappig dat hij zo geschikt blijkt voor het LED tijdperk.

Op donderdag 2 januari 2025 16:18:19 schreef deKees:
Die driver is niet meer dan een lineaire constant-current driver.

Zie datasheet : https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_1811051610_Shenzhen-Sunm…

Dat weet ik, sterker nog: ik heb een topic over dit specifieke component: Spanning regelen met een SM2082C LED driver. Het plaatje was niet van dit specifieke type lamp, maar om te tonen dat LED behuizingen met meerdere chips vaker voorkomen en dat je het soms kan zien. In de lamp van de TS kan je de driver niet zien.

PS Ik snap dat verhaal van die scoop niet helemaal: je hebt dat ding gerepareerd en nu ga je hem weer slopen om de behuizing te gebruiken? Of ga je de scoop zelf als een deel van de schakeling gebruiken zodat je een soort 'curve tracer' hebt?

[Bericht gewijzigd door Kruimel op dinsdag 7 januari 2025 07:49:33 (13%)]

Geen idee waar de behuizing van was, hij zat al zo'n 25-30 jaar in de rommeldoos met oude behuizingen (motto: 'wie wat bewaart die heeft wat'. Wie veel bewaart heeft veel.... pack-rat syndrome ). Er zat waarschijnlijk ooit een computermodem o.i.d. in. Ik vind geen merknaam/producent van de behuizing terug erop.

De scope die gebruikt gaat worden voor een toekomstig curve-tracer project (V2.0) was een oud beestje waar het een en ander aan haperde. Dus heb ik het eerst weer 100% werkend gemaakt. Volgende stap is de niet-benodigde schakelingen weer te verwijderen. Leek me makkelijker om het eerst te repareren, voor ik tot modificatie overga. Maar lijkt inderdaad een onlogische volgorde om te repareren wat je later toch weer gaat verwijderen, dus ik kan de verwarring begrijpen.

De bedoeling is dus dat de nieuwe scope een gespecialiseerde curve-tracer wordt, dus een volledig stand-alone apparaat. De tijdbasis is dus niet meer nodig, net zo min als een deel van de (omschakelbare) Y-versterker/verzwakker. De buis en de hoogspanningsvoeding blijven uiteraard wel zitten....

Dan snap ik het plan en geef je groot gelijk in de gekozen werkwijze. Ik lees graag mee met de vorderingen.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op dinsdag 7 januari 2025 13:09:11 (21%)]

Op dinsdag 7 januari 2025 07:44:00 schreef Kruimel: wat voor kastje is dat?

Op dinsdag 7 januari 2025 09:23:39 schreef nonius:
Geen idee waar de behuizing van was, hij zat al zo'n 25-30 jaar in de rommeldoos met oude behuizingen

Ik herken dat kastje . Het was een (professioneel?) PTT modem. Mijn exemplaar heb ik waarschijnlijk ergens in de 90er jaren op een HCC beurs (of zo) gekocht, met het idee om er ooit iets in te bouwen.

Helaas heb ik geen foto's van het originele PTT modem.
Ik heb er rond 2000 een load ingebouwd, bedoeld om voedingen goed aan de tand te kunnen voelen:

Sorry voor de off topic...

groet, Gertjan.

Heb nog wel de originele frontplaat en achterkant van het behuizinkje teruggevonden, misschien dat dat helpt?

Blijkbaar was het ooit een 'protocol converter', wat dat verder ook moge zijn. In de achterkant zaten 2 DB25-chassisdelen. Lijkt me iets computerachtigs uit de vroege jaren '80.

Op de achterzijde van de frontplaat (zit normaal dus aan de binnenzijde van het apparaat) kom ik wel nog een logo tegen: 'telec', met iets wat een hoofdletter omega op z'n kant, een C of een G moet voorstellen. Mogelijk is dit de fabrikant van de behuizing?

De behuizing van Miedema ziet er trouwens wel veel mooier uit, en met een professionele frontplaat. Mijn behuizing was helaas flink vergeeld. Maar het voordeel was dan weer dat hij gratis was, en dat de hoeveelheid rommel op zolder weer een klein beetje is verminderd....

Op donderdag 2 januari 2025 17:55:28 schreef nonius:

Nu begin ik toch zodanig nieuwsgierig te worden dat ik één dezer dagen zo'n zelfde lamp nieuw bij de Action ga kopen en uit elkaar halen (in de hoop dat er gedurende de afgelopen 2 jaar niets aan het product is veranderd). Forward voltage van LEDs bepalen als ze in nieuwe toestand zijn, en de driver wat nauwkeuriger bekijken. Want anders blijft het allemaal toch hangen in speculaties van mijn kant....

Wordt vervolgd.

Dubai-i-ficeer je ‘m dan ook? (Dubai lamp waarbij de led’s juist niet te hard worden aangestuurd zodat ze zowat eeuwig meegaan maar er iets minder licht uit komt)

Op donderdag 2 januari 2025 05:57:00 schreef KGE:
De LED's worden stevig aangestuurd om zoveel mogelijk licht te produceren, verlaag je de stroom een beetje (vaak simpel uit te voeren door een weerstandje aan de regelchip aan te passen) dan gaan ze veel langer mee.

Op dinsdag 7 januari 2025 14:56:29 schreef miedema:
Ik herken dat kastje . Het was een (professioneel?) PTT modem. Mijn exemplaar heb ik waarschijnlijk ergens in de 90er jaren op een HCC beurs (of zo) gekocht, met het idee om er ooit iets in te bouwen.

Wel mooie kastjes voor een projectje. Mag ik je complimenteren met de mooie afwerking met het frontpaneel en de sticker? Netjes met oog voor detail...

Kastje is de OKW Eurocase, in 't verleden heel veel gebruikt...

Ow super bedankt. Helaas zo snel wat lastig te vinden. Ik heb eerder wel onderdelen van OKW kunnen kopen bij TME (ik geloof knoppen voor potmeters).

De naam van de behuizingen (OKW Eurocase) doet een belletje rinkelen. Mogelijk dat ik er ooit advertenties van gezien heb in oude Elektuurs, of elders.

[LuckyLuke] Dubai-i-ficeer je ‘m dan ook? (Dubai lamp waarbij de led’s juist niet te hard worden aangestuurd zodat ze zowat eeuwig meegaan maar er iets minder licht uit komt)

Dubaïficeren (zoals bijv. BigClive doet) vind ik wat ver gaan. Het idee is op zich erg goed, maar om nieuwe lampen eerst open te maken, te modificeren en daarna weer dicht te kitten... een hoop gedoe en extra werk waar ik eigenlijk niet op zit te wachten.

Maar bij de Action kan ik niet meer dezelfde LED-lampen kopen, ze zijn uit het assortiment dus het doormeten van nieuwe/ongebruikte identieke LEDs, zoals de bedoeling was, gaat niet lukken. Ook heb ik er hier in huis, in de armaturen, geen meer teruggevonden om te slopen en door te meten. Jammer.

Wel zojuist een N-MOSFET (RFP70N06) doorgemeten met de signature analyzer.

De intrinsieke bodydiode is mooi te zien, het verticale deel van de curve bij Vds -0.7V (zonder aansturing op de gate):

Het leuke van de (gepulste en regelbare) spanningsbron is dat je snel kunt bij welke gatespanning de FET begint te geleiden. In dit geval begint het bij een gatespanning van 2.95V in de lage stroomstand (2mA) en ca. 3.15V in de hoge stroomstand (20mA). Dus Vgs,th is ca. 3.2V (hoe meer drainstroom er loopt, hoe hoger de Vgs zal moeten zijn). Bij deze Vgs is de FET verre van hard/volledig ingeschakeld. De karakteristiek, bij langzaam oplopende Vgs:

Vgs=2.95V:

Vgs=3.05V:

Vgs=3.15V:

Tenslotte de karakteristieken van de FET (hard aan bij Vgs=12V en uit (Vgs=0V) in één plaatje, d.m.v. de pulsfunctie op 45 Hz:

Ook is te zien dat, bij ingeschakelde FET, de intrinsieke bodydiode a.h.w. lijkt te verdwijnen; de verticale lijn verplaatst zich van -0.7V naar 0V.

Wat ik nog niet helemaal begrijp is dat deze FET ook bij negatieve Vds lijkt te geleiden. Het gedeelte links van -0.7V wel uiteraard, dat gaat via de bodydiode. Maar het deel tussen -0.7V en 0V snap ik niet helemaal; ik zou verwacht hebben dat tussen -0.7 en 0V de FET spert en de bodydiode nog niet geleidt, en dat daar de curve dus horizontaal zou verlopen, en daarna bij -0.7V weer vertical omhoog....

In elk geval, best leerzaam om die karakteristieken zelf te kunnen bepalen en bekijken. Het is me al wel duidelijk dat ik veel plezier aan dit apparaat ga beleven bij reparaties, reden dat hij permanent aangesloten gaat worden op één van de oscilloscopen. Straks alleen nog eventjes wat meetsnoeren maken, met banaanstekkers aan de ene kant en grijpclips aan de andere kant.

Op zondag 12 januari 2025 12:51:00 schreef nonius:

Dubaïficeren (zoals bijv. BigClive doet) vind ik wat ver gaan. Het idee is op zich erg goed, maar om nieuwe lampen eerst open te maken, te modificeren en daarna weer dicht te kitten... een hoop gedoe en extra werk waar ik eigenlijk niet op zit te wachten.

En je kan ze ook gewoon direct kopen bij Philips/Signify en Osram/Ledvance. Je kan tegenwoordig gewoon kiezen tussen een CRI van 80 en ~200lm/w of een CRI van 95 en ~100lm/w.

Ik weet het wel, het verbruik is 'Heel weinig' of 'Heel heel weinig' dus ga ik voor de lampen met mooiere kleurweergave in huis.

De opstelling is me niet helemaal duidelijk, hoe stuur je de gate van de MOSFET nu aan dan? Gewoon met een potmeter en dan meten met een vaste U_GS? In dat laatste geval zijn je waarnemingen wel te verklaren.

De U_GSth wordt gewoonlijk gemeten bij 250µA, dus je meting bij 2mA zal dichter bij de formele waarde zitten. In theorie heeft een MOSFET een kwadratische karakteristiek, dus de I_DS zou onder de U_GSth 0 moeten zijn, maar in de praktijk zal je toch een minimale waarde moeten nemen om als grens te dienen en 2mA is voor een 70A MOSFET praktisch 0.

De opstelling is me niet helemaal duidelijk, hoe stuur je de gate van de MOSFET nu aan dan? Gewoon met een potmeter en dan meten met een vaste UGS

Inderdaad, gate van de FET wordt aangestuurd met een vaste positieve gelijkspanning, geleverd door de ingebouwde regelbare voeding (LM317) waarvan de spanning instelbaar is met een potmeter is van 0-12V. Nu ingesteld op +12Vdc. (Vgs=+12V).

De UGSth wordt gewoonlijk gemeten bij 250µA, dus je meting bij 2mA zal dichter bij de formele waarde zitten. In theorie heeft een MOSFET een kwadratische karakteristiek, dus de IDS zou onder de UGSth 0

Dat is niet wat ik bedoelde: het fenomeen wat ik bedoel speelt zich volledig af bij een positieve Vgs, stel 12Vdc. In dat geval loopt er blijkbaar toch een negatieve stroom door de Drain/Source van de FET: i.e., de Source is positief ten opzichte van de Drain (op het oscilloscoopscherm de linkerhelft van de curve, alles links van het midden) en in het gebied van -0.7...0V loopt dus stroom in omgekeerde richting. De stroom loopt dus in de doorlaatrichting van de intrinsieke bodydiode, maar ZONDER de daarbijbehorende spanningsval (van -0.7V) in die diode. Dus blijkbaar geleidt de FET gewoon in dat kleine gebiedje van -0.7...0V, maar dan in omgekeerde richting.

In de foto hierboven zou ik eigenlijk de rood-getekende curve verwachten, niet de werkelijk gemeten groene lijn. Volgens het scope-scherm geleidt de FET ook in omgekeerde richting, in het gebiedje -0.7...0V. En dat zou ik niet verwacht hebben. (overigens, deze curves zijn opgetekend bij 20mA, niet 2mA)

Blijkbaar mis ik nog iets.

Op zondag 12 januari 2025 15:05:33 schreef nonius:
Dat is niet wat ik bedoelde: het fenomeen wat ik bedoel speelt zich volledig af bij een positieve Vgs, stel 12Vdc.

De reden dat ik het zo zei is dat je dit in een eerdere post noemde:

Op zondag 12 januari 2025 12:51:00 schreef nonius:
Dus Vgs,th is ca. 3.2V (hoe meer drainstroom er loopt, hoe hoger de Vgs zal moeten zijn).

(onderlijning toegevoegd)

De U_GSth is een vast getal en (in theorie) de grenswaarde waar de MOSFET begint (kwadratisch) te geleiden, dus in theorie bij I_D=0. De U_GS waarde die je meet met een drainstroom van 2mA (in jouw geval 2,95V) zal er dus dichterbij zitten dan met een drainstroom van 20mA (in jouw geval 3,2V), en is dus in elk geval minder dan 3,2V. No big deal in dit geval, maar dat is wat ik bedoelde.

In dat geval loopt er blijkbaar toch een negatieve stroom door de Drain/Source van de FET: i.e., de Source is positief ten opzichte van de Drain (op het oscilloscoopscherm de linkerhelft van de curve, alles links van het midden) en in het gebied van -0.7...0V loopt dus stroom in omgekeerde richting. De stroom loopt dus in de doorlaatrichting van de intrinsieke bodydiode, maar ZONDER de daarbijbehorende spanningsval (van -0.7V) in die diode. Dus blijkbaar geleidt de FET gewoon in dat kleine gebiedje van -0.7...0V, maar dan in omgekeerde richting.

[...]

Dat is eigenlijk de uitgangstoestand van de MOSFET structuur, de diode is een parasitair effect dat is geïntroduceerd om vermogenscomponenten praktisch te maken. Het is lastig dit goed uit te leggen, mede omdat het bij mij ook iets weggezakt is, dus ik heb een paar plaatjes van internet getrokken en zal het toch proberen.

De structuur van een laterale MOSFET, zoals die vaak in digitale IC zitten is symmetrisch, en die geleiden dus in beide richtingen en ziet er (in versimpelde vorm) zo uit:

Hier is het niet belangrijk of je de drain of source gebruikt, die geleiden en sperren beide kanten op en vertonen geen diode-effect. Ze hebben alleen een vrij hoge R_DSon en kunnen weinig spanning aan.

Een verticale MOSFET, die overal behalve in de kleinste transistors in ICs worden gebruikt, zien er (in versimpelde vorm) zo uit:

Hier is het deel waar N^- staat in verkorte vorm getekend, en is in werkelijkheid disproportioneel lang. Deze laag zorgt voor de spanningsbestendigheid. De sperlaag tussen drain en source zal zich verdelen over de P⁺ en N^- lagen omgekeerd evenredig met hun dotering, dus hoe sterk ze zijn gepolariseerd met ladingsdragers. Let er ook op dat beide N⁺ diffusielagen aan de bovenkant niet de drain en source vertegenwoordigen, maar alleen twee aansluitpunten voor de source zijn. De stroom loopt van onderaan (dat alleen een groot stuk drain is) naar boven (waar de gate en source aangesloten zitten). De elektrische gradiënt zal dus ook in de verticale richting over de chip verlopen als die uitgeschakeld is, en de stroom in de verticale richting stromen als hij aan is.

Het diffusieproces om de dotering te implementeren vind plaats aan de oppervlakte van de wafer, en duurt dus langer als het dieper moet, en is ook niet homogeen. Meestal begint men daarom met een siliciumkristal dat bij productie al een lichte dotering mee krijgt, dit kan bij het "trekken" waar men in het gesmolten silicium chemicaliën toevoegt, of achteraf met radioactieve (of neutronen-)straling waarin de siliciumatomen worden getransmuteerd tot (ik geloof) fosfor. Vervolgens worden de sperkanalen gediffundeerd en de oxide- en metaallagen aangebracht. Deze strategie maakt gebruik van de hele dikte van het kristal om bij te dragen aan de geleiding en/of spanningsbestendigheid van het uiteindelijke product.

Je ziet dat de P⁺ laag ook op de source aangesloten is, en dat maakt dat het resulterende component in tegenrichting als een diode geleidt. Verbind je de P⁺ laag niet, dan moet alle stroom door een relatief klein oppervlak van de chip naar de source vloeien, en gaan de stroomgeleiding en betrouwbaarheid van je component omlaag. De basisstructuur van de MOSFET is echter onveranderd gebleven, en als er spanning op de gate staat zal de sperlaag gaan geleiden, en de P⁺ laag ook verzadigen met elektronen die (in dit geval) van de drain ipv de source komen en de geleidendheid vergroten.

Deze onduidelijkheid over de MOSFET structuur heb ik mijn kop ook een tijdje over gebroken in verband met het werkingprincipe van een synchrone gelijkrichter. Ik was ooit een topic over deze dingen begonnen: Actieve gelijkrichterbrug. Daar gebruikte ik MOSFETs voor een brugcel en door ze in te schakelen als ze in tegenrichting moesten geleiden verdween de spanningsval van de diode. Dit zou niet hebben gewerkt in de andere richting, want dan schakel je ze uit als de interne diode geleidt, en in als het component spert. Alle MOSFETs zouden dan altijd geleiden, en dan werkt je brugcel niet. In eerste instantie gebruikte in een voorgemaakte chip, en dan denk je er niet zo over na, maar naderhand heb ik er een paar met losse comparators gebouwd, en dan moet je dat wel goed hebben.

Disclaimer: de details van mijn verhaal kunnen hier en daar niet volledig of helemaal juist zijn, beschouw het een versimpeling. Ik ging er even van uit dat je geen fab wilde beginnen op basis van deze informatie.

Dank voor de uitleg, Kruimel. Ik heb geen plannen om een halfgeleider-fabriekje te beginnen, maar aan de andere kant, in het leven weet men nooit hoe een balletje kan rollen....

Het eerste deel van de uitleg, over de laterale MOSFET, is me duidelijk. Trouwens, dat bij een JFET source en drain om te draaien waren wist ik, maar dat het ook voor MOSFETs kon gelden was nieuw voor me. Maar als je ziet hoe symmetrische de MOSFET is opgebouwd is het eigenlijk wel logisch.

Het tweede deel van de uitleg, over verticale MOSFETs, is een brug te ver voor mijn beperkte kennis. Ik zal het simpelweg voor waarheid aannemen.

Net nog wel even zelf gezocht met een zoekmachine (tsja, dat had ik beter gelijk zelf kunnen doen eigenlijk), en kwam deze uitleg tegen:

https://www.quora.com/What-happens-if-you-reverse-the-drain-and-source…

"In most cases, reversing the drain and source terminals of a MOSFET won't have any significant impact on its functionality,as long as you stay within the device's voltage and current ratings.let's explore even further into the details of what happens when you reverse the drain and source terminals in a MOSFET:

A MOSFET is a symmetrical device, meaning its internal structure doesn't inherently distinguish between the drain and source terminals. Both terminals are essentially doped regions of the same semiconductor material. The current flow in a MOSFET is controlled by the voltage applied to the gate terminal, not the polarity between drain and source. As long as the gate voltage is sufficient to create a conductive channel between the source and drain, current will flow regardless of which terminal is labeled which.

Acts like a diode: However, it's important to remember that MOSFETs contain an inherent parasitic structure called the body diode. This diode allows current to flow in the opposite direction (reverse current) between the drain and source when a reverse voltage is applied. Reversing the terminals effectively swaps the roles of the body diode and the main channel, but the overall current flow characteristics might be slightly different due to the different voltage drops across each path."

Die bodydiode wordt, bij omgekeerde aansluiting van D en S dus eigenlijk irrelevant wanneer de FET 'on' is, omdat het 'geïnduceerde kanaal' beter geleidt dan de diode. Pas op het moment dat de gatesturing wegvalt, gaat de FET sperren en treedt de bodydiode in werking (nog steeds uitgaande van het geval met omgekeerde D en S aansluitingen).

En daarom gebruiken we in de praktijk MOSFETs nooit met omgekeerde D en S aansluiting, omdat dan de bodydiode continu zou geleiden, en schakelactie van de MOSFET eigenlijk onmogelijk is geworden: 'on' is dan nog steeds werkelijk 'on', maar 'uit' wordt 'aan, minus de forward-voltage drop van de bodydiode'. Dus, de keuze tussen 'volledig aan' en 'bijna volledig aan', afhankelijk van de spanning op gate. Weinig zinvol, in de praktijk.

Jaren geleden heb ik wel onderstaand boek (bijlage) doorgenomen in de zomervakantie, was erg leerzaam, maar er is weer een hoop weggezakt, simpelweg omdat ik de kennis in het dagelijks leven niet gebruik/nodig heb. Ik ga de hoofdstukken over JFETs en MOSFETs toch eens opnieuw bestuderen.

Zoiets speelt er ook bij triacs, waarom zou je hem zo aansluiten als het inwendige symmetrisch van opbouw is? Toch bleek wat uit te maken en dat met de koeling van doen.

Zoiets speelt er ook bij triacs, waarom zou je hem zo aansluiten als het inwendige symmetrisch van opbouw is? Toen bleek het toch wat uit te maken en dat met de koeling van doen.

Grappig, Raaf12, dat voorbeeld van triacs is waar ik vanochtend onder de douche aan stond te denken! Met triacs heb ik die fout (verwisselen van A1 en A2) namelijk ooit in m'n jonge jaren gemaakt, omdat ik toen dacht dat het niets uitmaakte.

Maar het maakt wel degelijk uit, A1 en A2 zijn niet omwisselbaar. Dit is de fout die ik heb gemaakt bij m'n allereerste soldeerboutregelaartje/lichtdimmer dat ik zelf bouwde, 35 jaar geleden. Bij verwisselde A1 en A2 ontstak de triac niet. (de gebruikte triac was hoogstwaarschijnlijk een TIC226)

(misschien dat het bij sommige triacs inderdaad niet uitmaakt en dat A1 en A2 wel verwisselbaar zijn; ik weet dat er triacs zijn die in meer kwadranten (3 of zelfs 4) kunnen ontsteken. Maar nu begin ik me in het gebied te begeven waar ik wel de klok heb horen luiden, maar de klepel niet heb gevonden.)

Ik denk dat dit echt een gevalletje klok en klepel is inderdaad, want triacs zijn zeker niet symmetrisch rond de gate en de A1 en A2 kunnen niet worden verwisseld. Hoe je ze ook aanstuurt, de gatespanning wordt ten opzichte van de A1 gemeten, en de stroomkring is tussen gate en A1. Als je van kwadrant verandert wordt het teken de spanning en de stroom omgekeerd, maar nog steeds ten opzichte van of via de A1 gemeten. Wat zou er anders gebeuren als je 0V op de gate hebt staan, en er komt opeens netspanning op A2 te staan? Je triac ontsteekt dan toch niet in een ander kwadrant omdat er spanning op de gate staat ten opzichte van A2? Hij blijft dan uit omdat er 0V tussen gate en A1 staat.