圖 1中的 MOSFET在恒溫電路中用作加熱器和溫度傳感器。

圖 1將 MOSFET 用作恒溫加熱器的電路圖。

該電路可用作培養皿中某些生物結構的微型恒溫器（典型設定溫度為30°C至50°C）； 其他用途可能包括塑料切割/焊接、電子元件恒溫，甚至軟焊接，因為 Si MOSFET 的工作溫度約為 175°C，而對于碳化硅 (SiC)，MOSFET 可能更大。

為了在這個電路中正常工作，MOSFET Q1 應該在 MOSFET 結構中有一個所謂的“寄生”二極管（它的陰極連接到 nFET 的漏極）。 幾乎所有的功率 MOSFET 內部都有這個二極管（無論如何，您可以在數據表中查看它的存在）。 該電路使用該二極管作為溫度傳感器（硅的溫度系數約為 ?2 mV/°C）。

在輸入交流電的負半波期間，當 MOSFET Q1 關斷時，“寄生”二極管上的負電壓通過肖特基二極管 D3 對電容器 C1 充電； 事實上，這些組件創建了一個包絡檢測器。 （這部分電路也可以理解為S/H電路。 ）

問題是，“寄生”硅二極管上的典型直流電壓比肖特基二極管高 0.3V 至 0.5V，因此 C1 上的負電壓可能約為 -0.3V 至 -0.5V。 電阻器 R6 和 R7 是包絡檢測器的一部分； 他們還將此負值電平轉換為正值，使其適用于 TL431。 為了使這成為可能，LM317 上的穩壓器為此電平轉換提供正電壓。

只需改變穩壓器的輸出電壓（改變 R8 或 R9 的值）即可改變電路的設定溫度。

電阻器 R1 的主要作用是將任何瞬態電流限制在對 MOSFET Q1 和二極管 D2 都安全的值。然而，如果應用允許，這個角色可以擴展到電路的某些功能：R1 可以用作一個加熱點。但是你應該記住，這個地方內部沒有熱傳感器，所以它附近的規定可能要粗暴得多。

在接下來的正半波期間，C1 上保存的負電壓使 TL431 決定 MOSFET Q1 是否必須導通或關斷。

當 Q1 導通時，pnp 晶體管 Q3 上的電路保持 Q1 的漏極電壓非常接近 R4 上的電壓。這是因為 MOSFET Q1 和晶體管 Q3 構成了一個負反饋放大器，它由 R3 和 R4 的值之比決定 Q1 的工作點。

如圖 1 所示，MOSFET Q1 與電阻 R1（一方面）和電阻 R3、R4（另一方面）組成一個橋式電路，如果漏極電壓等于或接近，則恢復其平衡Q3的基極電壓。

玩轉 R3/R4 比率將允許您更改 Q1 和 R1 散發的熱量的比率。

當 R3 = R4 時，Q1 和 R1 上消耗的電功率相等；一般而言，當 Q1 單獨無法提供足夠的熱量時，R1 可用作較大物體的附加加熱器。

在任何情況下，請記住 Q1、D2 和 R1 的額定值。

應觀察時間常數之間的這些關系：

(R6+R7)C1 >> T/2 >> R1C1,

其中 T 代表輸入交流電的周期。

在高溫下將加熱器用于關鍵應用時，應注意謹慎，因為某些 SiC MOSFET 可能不可靠 [1]。

注意：由于 TL431 上的電壓約為 0.9V 至 1V，因此 Q1 的柵極閾值電壓（在工作溫度下！）應高于該值。

審核編輯：湯梓紅