Kiedy MOSFET jest bardziej odpowiedni jako przełącznik niż BJT?

W moich eksperymentach użyłem tylko BJT jako przełączników (do włączania i wyłączania rzeczy takich jak diody LED itp.) Dla moich wyjść MCU. Wielokrotnie mówiono mi jednak, że tranzystory MOSFET w trybie N-channel są lepszym wyborem dla przełączników (patrz tutaj i tutaj , przykłady), ale nie jestem pewien, dlaczego rozumiem. Wiem, że MOSFET nie marnuje prądu na bramę, w której znajduje się baza BJT, ale nie jest to dla mnie problemem, ponieważ nie pracuję na bateriach. MOSFET nie wymaga również rezystora połączonego szeregowo z bramką, ale na ogół NIE wymaga rezystora rozwijanego, aby brama nie unosiła się po ponownym uruchomieniu MCU (prawda?). Zatem nie ma zmniejszenia liczby części.

Wydaje się, że nie ma wielkiej nadwyżki tranzystorów MOSFET na poziomie logicznym, które mogłyby przełączać prąd, tak jak tanie BJT (na przykład ~ 600-800 mA dla 2N2222), a te, które istnieją (na przykład TN0702) to trudne do znalezienia i znacznie droższe.

Kiedy MOSFET jest bardziej odpowiedni niż BJT? Dlaczego ciągle mi mówi się, że powinienem używać MOSFET?

BJT są znacznie bardziej odpowiednie niż MOSFET do napędzania diod LED małej mocy i podobnych urządzeń z MCU. Tranzystory MOSFET są lepsze do zastosowań o dużej mocy, ponieważ mogą przełączać się szybciej niż BJT, umożliwiając im stosowanie mniejszych cewek w zasilaczach impulsowych, co zwiększa wydajność.

BJT marnuje trochę prądu przy każdym włączeniu, niezależnie od tego, czy obciążenie coś pobiera. W urządzeniu zasilanym bateryjnie użycie BJT do zasilania czegoś, którego obciążenie jest bardzo zmienne, ale często niskie, spowoduje marnowanie dużej ilości energii. Jeśli jednak BJT jest używany do zasilania czegoś z przewidywalnym poborem prądu (jak LED), problem ten nie jest taki zły; po prostu można ustawić prąd bazowy emitera na niewielki ułamek prądu LED.

Dobry MOSFET z kanałem N będzie miał bardzo niski (rezystancja równoważna dren-źródło), gdy zostanie właściwie ustawiony, co oznacza, że ​​po włączeniu zachowuje się bardzo podobnie do rzeczywistego przełącznika. Przekonasz się, że napięcie na MOSFET, gdy jest włączony, będzie niższe niż (napięcie nasycenia kolektor-emiter) BJT. V c e ( s a t $R_{ds(on)}$$V_{ce(sat)}$

2N2222 ma od zależności od prądu naprężającego. 0,4 V - 1 $V_{ce(sat)}$$0.4V - 1V$

VN2222 MOSFET ma maksymalną z . 1,25 $R_{ds(on)}$$1.25 \Omega$

Widać, że VN2222 rozproszy się znacznie mniej w źródle drenażu.

Jak już wcześniej wyjaśniono, MOSFET jest urządzeniem nadprzewodnikowym - napięcie na bramce przepuszcza prąd przez urządzenie. Ponieważ bramka ma wysoką impedancję do źródła, nie potrzebujesz stałego prądu bramki, aby polaryzować urządzenie - potrzebujesz tylko pokonać wrodzoną pojemność, aby brama została naładowana, a wtedy zużycie bramki staje się maleńkie.

BJT są bardziej odpowiednie w niektórych sytuacjach, ponieważ często są tańsze. Mogę kupić TO92 BJT za 0,8 pensa za każdy, ale MOSFET-y zaczynają się dopiero za 2 pensy za każdy - może to nie brzmieć dużo, ale może mieć dużą różnicę, jeśli masz do czynienia z produktem wrażliwym na koszty z wieloma z nich.

Urządzenia FET o prawie zerowym prądzie wejściowym (prądzie bramkowym) są najlepszym wyborem dla diod LED napędzanych przez mikrokontroler, ponieważ mikrokontroler nie musi dostarczać dużego prądu przez matrycę, utrzymując się w niskiej temperaturze (mniejsze rozpraszanie ciepła na chipie) podczas gdy prąd LED jest prawie w całości napędzany przez zewnętrzny kanał FET. Tak, prawdą jest również to, że Ron typowych urządzeń FET jest bardzo niski, utrzymując niski spadek napięcia na FET, co jest korzystne w przypadku zastosowania małej mocy.

Istnieje jednak pewna wada, jeśli chodzi o odporność na zakłócenia na bramce MOSFET, co może nie mieć miejsca w przypadku BJT. Jakikolwiek potencjał (szum) zastosowany w bramce MOSFET-u sprawi, że kanał zachowa się do pewnego stopnia. Używanie Mosfet do napędzania cewek przekaźnikowych niskim Vt (próg) nie jest zbyt wysokie (ale nadal wystarczające). W takim przypadku, jeśli Twój mikrokontroler steruje FET, możesz chcieć uzyskać FET o wyższym Vt (próg).

Tranzystory MOSFET są bardziej odporne na wysokie wymagania prądowe. Na przykład Mosfet z oceną 15A może przepuszczać prąd o natężeniu 60A (np. IRL530) przez krótki okres. BJT o znamionowej wartości 15 A może przepuszczać tylko 20 A impulsów. Również Mosfety mają lepsze połączenie termiczne z opornością obudowy, nawet jeśli ma mniejszą matrycę.