MOSFET canal N : principe et pilotage avec Arduino ou ESP32

Un MOSFET canal N est un transistor à effet de champ qu’on utilise le plus souvent en interrupteur « low-side » : la charge se place entre l’alimentation positive et le drain, la source va à la masse, et une broche GPIO pilote la grille. Pour qu’Arduino (5 V) ou ESP32 (3,3 V) l’ouvre correctement, il faut un modèle logic-level, une résistance série de grille (environ 100 à 220 Ω), une résistance de pull-down, et une diode de roue libre si la charge est inductive.

Vous voulez allumer une LED de puissance, un ventilateur 12 V, un petit moteur ou une bande LED depuis un Arduino UNO ou un ESP32, sans passer par un module relais et Arduino ? Le MOSFET canal N est l’outil le plus courant pour ça : silencieux, rapide, et capable de laisser passer beaucoup plus de courant qu’une sortie GPIO. Dans ce guide, on voit le principe, le câblage low-side et un exemple de code minimal.

Principe : canal N, drain, source et grille

Un MOSFET a trois broches principales :

• Drain (D) : le côté « entrée » du courant quand on travaille en low-side.
• Source (S) : le côté « sortie » vers la masse (GND) en montage low-side.
• Grille (G, gate) : la commande. Une tension entre grille et source (V_GS) ouvre ou ferme le canal.

En canal N (N-channel), on ouvre le transistor en mettant la grille plus positive que la source. C’est l’inverse du canal P, qu’on ouvre en mettant la grille plus négative que sa source. Pour un microcontrôleur, le canal N en low-side est presque toujours le plus simple : la source reste à GND, donc un signal 0 / 5 V (ou 0 / 3,3 V) commande directement la grille.

La fiche technique donne un seuil V_GS(th) (souvent 1 à 3 V) : c’est la tension où le MOSFET commence à peine à conduire. Pour l’utiliser comme interrupteur, il faut bien plus : regarder la courbe R_DS(on) à V_GS = 4,5 V ou 10 V. Si R_DS(on) reste élevé à 3,3 V ou 5 V, le composant chauffe et la charge ne reçoit pas tout le courant. On parle alors de MOSFET logic-level : prévu pour être bien ouvert dès 3,3 V ou 5 V.

Type	Comment l’ouvrir	Usage typique avec Arduino / ESP32
Canal N	VGS positive (grille au-dessus de la source)	Interrupteur low-side : charge entre +V et drain
Canal P	VGS négative (grille en dessous de la source)	Interrupteur high-side : charge entre drain et GND

Chez Djenni, le N-MOSFET Nexperia BUK78150-55A/CUF (SOT-223, 55 V) illustre un N-MOSFET SMD, et le P-MOSFET Vishay SI4431BDY-T1-E3 (SO-8, −30 V) un P-MOSFET pour le contraste. Les deux se trouvent dans la catégorie Transistors / Régulateurs. Si vous venez du bipolaire, le guide transistor PNP ou NPN aide à situer la différence de principe.

Pilotage low-side avec Arduino (5 V) et ESP32 (3,3 V)

Le schéma classique, celui qu’on retrouve partout :

• La charge (LED + résistance, ventilateur, moteur, bobine…) est branchée entre le + de l’alimentation de puissance et le drain.
• La source du MOSFET est reliée au GND, commun avec le GND du microcontrôleur.
• La grille reçoit le signal GPIO à travers une résistance série d’environ 100 à 220 Ω : elle limite le pic de courant quand la capacité de grille se charge.
• Une résistance de pull-down (10 kΩ typique) entre grille et GND garde le MOSFET fermé au démarrage, quand la broche n’est pas encore configurée.
• Si la charge est inductive (moteur, relais, électrovanne), une diode de roue libre en parallèle sur la charge, cathode vers le +, protège le MOSFET des surtensions à la coupure.

Arduino UNO (5 V)

Les broches numériques de l’Arduino UNO sortent 0 V ou environ 5 V. Beaucoup de MOSFET logic-level s’ouvrent très bien à 5 V. Choisissez une broche GPIO quelconque (par exemple D9), ajoutez la résistance série et le pull-down, et partagez bien le GND avec l’alimentation de la charge.

ESP32 (3,3 V)

Un ESP32-S3-DevKitC-1-N8R8 (ou tout ESP32 / ESP8266) sort du 3,3 V sur ses GPIO. À cette tension, un MOSFET « classique » prévu pour 10 V de grille ne s’ouvre qu’à moitié : il chauffe et la charge reçoit peu de courant. Il faut donc un modèle dont la fiche technique donne un R_DS(on) correct dès 2,5 à 4,5 V. Pour choisir la carte elle-même, voir quelle carte ESP32 choisir.

Dans les deux cas, le courant de la charge ne passe pas par la broche du microcontrôleur : elle ne fournit que le courant de grille, très faible. La puissance vient de l’alimentation de la charge. Pour estimer courant et puissance dissipée (I² × R_DS(on)), le calculateur loi d’Ohm est pratique.

Schéma simple à retenir

Élément	Branche à	Remarque
Charge	Entre +Vcharge et drain	LED, moteur, bande LED, etc.
Source MOSFET	GND commun	Obligatoire : même masse carte + alim
Grille	GPIO via 100–220 Ω	Plus pull-down 10 kΩ vers GND
Diode (si inductif)	Parallèle à la charge, cathode au +	Protège à la coupure

Ne confondez pas avec le montage high-side au canal P, où la charge est entre le drain et la masse, et où la grille doit descendre sous le + de l’alimentation : c’est plus délicat à piloter depuis un GPIO 3,3 V ou 5 V quand la charge est en 12 V.

Exemple de code minimal

Voici un allumage / extinction toutes les 2 secondes, valable pour Arduino et, avec le même principe, pour ESP32 (choisissez une broche GPIO autorisée en sortie) :

const int PIN_MOSFET = 9; // GPIO vers la résistance de grille

void setup() {
  pinMode(PIN_MOSFET, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_MOSFET, LOW); // MOSFET fermé au démarrage
}

void loop() {
  digitalWrite(PIN_MOSFET, HIGH); // ouvre le canal N (low-side)
  delay(2000);
  digitalWrite(PIN_MOSFET, LOW);  // ferme le canal
  delay(2000);
}

Pour doser la luminosité d’une LED ou la vitesse d’un petit moteur à courant continu, remplacez digitalWrite par analogWrite (PWM) sur une broche compatible. Commencez toujours à faible rapport cyclique, et vérifiez que le MOSFET ne chauffe pas anormalement.

Les erreurs les plus fréquentes

• Pas de pull-down : au reset, la grille flotte, le MOSFET peut s’ouvrir un instant et allumer la charge sans que vous l’ayez demandé.
• V_GS trop basse : un MOSFET non logic-level piloté en 3,3 V (voire mal ouvert en 5 V) reste dans sa zone linéaire, chauffe et ne laisse pas passer le courant prévu.
• Pas de diode de roue libre sur une charge inductive : à la coupure, la bobine génère une surtension qui peut détruire le MOSFET.
• Confusion N / P : câbler un P-MOSFET comme un N (ou l’inverse) donne un montage qui ne s’ouvre jamais, ou qui reste toujours ouvert.
• GND non communs : sans masse commune entre la carte et l’alimentation de la charge, le signal de grille n’a pas de référence et le MOSFET ne commute pas correctement.
• Courant trop fort sur breadboard : au-delà d’environ 1 à 2 A, les pistes d’une plaque d’essai fondent ; passez en circuit imprimé, perfboard ou borniers à visser.

Pour une charge secteur 220 V, un MOSFET seul ne suffit pas : on revient alors au module relais et Arduino, avec les règles de sécurité du côté puissance. Et pour alimenter proprement la carte depuis 12 V ou 24 V, un convertisseur buck LM2596 reste le compagnon habituel.

Les produits cités, prix chez Djenni

Prix unitaires affichés sur djenni.ma au 5 novembre 2026 (ils peuvent évoluer, la fiche produit fait foi). Autres références dans Transistors / Régulateurs.

Produit	Rôle	Prix
N-MOSFET Nexperia BUK78150-55A/CUF	N-MOSFET SOT-223, 55 V (logic / SMD)	27 Dhs
P-MOSFET Vishay SI4431BDY-T1-E3	P-MOSFET SO-8, −30 V (contraste N/P)	24 Dhs
Arduino UNO	Carte 5 V pour piloter la grille	120 Dhs
ESP32-S3-DevKitC-1-N8R8	Carte 3,3 V Wi-Fi / Bluetooth	210 Dhs

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Questions fréquentes

Photo de couverture : exemples de MOSFET en différents boîtiers, par Mister rf, Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 4.0 (recadrée).