MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)

MOSFETs sind Schalter, bei denen ein hoher elektrischer Strom durch einen deutlich geringeren Strom ein- oder ausgeschaltet wird. Mit Hilfe dieser Bauteile ist es möglich, dem Verdampfer viel Leistung zur Verfügung zu stellen ohne dass der verwendete Feuertaster ebenfalls diese Ströme vertragen muss. 

Alle Chipsätze sind von Hause aus mit MOSFETs ausgerüstet. Nur beim Bau von ungeregelten Akkuträger muss man sie selber einsetzen oder alternativ entsprechend starke Feuertaster verwenden.

Ein MOSFET ist ein aktives Bauelement mit mindestens drei Anschlüssen: G (gate, dt. Steuerelektrode), D (drain, dt. Abfluss), S (source, dt. Quelle). Bei Strömen größer 1 Ampere spricht man von Leistungs-MOSFETs.
 
https://sites.google.com/site/vapeandmake/akkutraeger/mosfet/mosfet.jpg

Der Steuerspannung wird aus dem Batteriespannung erzeugt. Dazu wird die Steuerelektrode mit der Batterie über einen entsprechend starken Widerstand verbunden. 

Die von der Batterie gelieferte Spannung liegt für die Steuerung von MOSFETs (in dem benötigen Ampere Bereich) relativ niedrig. Es ist daher wichtig, einen MOSFET auszuwählen, der mit geringer Steuerspannung arbeitet. Dabei ist insbesondere die Situation bei fast leerer Batterie zu beachten. 

Die minimale Steuerspannung, also die minimale Spannung ab welcher der Transistor leitend wird wird als "Gate-Source Threshold Voltage" bezeichnet. Sie hat üblicherweise eine große Spannbreite (z.B. 1 bis 2,5). Die Obergrenze, also die maximale Spannung die der MOSFET an den Steuerleitungen verträgt wird als "Drain Source (Breakdown) Voltage" bezeichnet.

Gleichzeitig lässt sich mit der Steuerspannung auch eine Sicherheit gegen Tiefentladung der Batterie (führt zu Schädigung der Batterie bis hin zum Explodieren!) realisieren. Wenn man z. B. einen MOSFET wählt, der als unterste Steuerspannung 3,7 Volt benötigt, kann die Batterie nicht ohne weiteres tiefer entladen werden.

MOSFETs strahlen Wärme ab. Diese muss entweder durch eine Verbindung zum Metallgehäuse des Mod's oder durch geeignete Kühlkörper abgeleitet werden. Damit die Verbindung zwischen MOSFET und Gebäuse bzw. Kühlkörper Wärme gut leitet wird Wärmeleitpaste und / oder Wärmeleitkleber eingesetzt. Dieser ist im Handel erhältlich, kann aber auch relativ einfach selber hergestellt werden.
 
Folgende Anleitung hierzu stammt von "desisssoo" aus dem Forum "Michaels Heimkino-Pages".

Für die Erstellung von Wärmeleitpaste gibt es auf Youtube eine gute Anleitung. Bei Wärmeleitkleber geht man ähnlich vor und verwendet 10% Silikon und 90% Zinkoxid. Ich habe damit schon einige Mosfets, Tansistoren und HighPower LEDs verklebt, das funktioniert sehr gut. Alternativ kann man auch Bleistiftminen klein mahlen und mit 2K Epoxy Kleber mischen. Das leitet, wenn man es recht dünn aufträgt noch ein wenig besser die Wärme ab.

Eine gute Informationsquelle für MOSFETs für Dampfer findet sich auch auf dieser Reddit Seite. Eine technische Erklärung der Grundlagen inklusive der Bedeutung der technischen Parameter und den Formeln zur Berechnung findet sich in diesem Mikrocontroller.net Grundlagenartikel.


  • Achtung: Die Berechnung und Verwendung eines MOSFET inkl. der Auswahl des benötigten Widerstandes ist für Laien kein triviales Unterfangen. Bei falscher Zusammenstellung / falschen Parametern kann im schlimmsten Fall der MOSFET explodieren! Wer unsicher ist, sollte sich auf jeden Fall Hilfe holen, zum Beispiel in einem der links genannten Foren.

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NameHerstellermax. Amp.max. VoltSteuerspannungAnmerkung
IRF3711PBF International Rectifier 110 20 1,0 / 3,0 - 20 Volt  
IRLB3034PBF International Rectifier 343 40 1,0 / 2,5 - 20 Volt  
IRLB8748 International Rectifier 92 30 1,35 / 2,35 bis 20 Volt  
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