Когда MOSFET более подходит в качестве переключателя, чем BJT?

57

В своих экспериментах я использовал только BJT в качестве переключателей (для включения и выключения таких элементов, как светодиоды и тому подобное) для моих выходов MCU. Однако мне неоднократно говорили, что MOSFET в режиме улучшения N-канала - лучший выбор для коммутаторов (см. Здесь и здесь , для примеров), но я не уверен, что понимаю, почему. Я знаю, что МОП-транзистор не тратит впустую ток на затворе, как это делает база BJT, но это не проблема для меня, так как я не использую батареи. Для MOSFET также не требуется резистора, включенного последовательно с затвором, но обычно требуется резистор понижения напряжения, чтобы затвор не плавал при перезагрузке MCU (верно?). Никаких сокращений количества деталей.

Похоже, не существует большого переизбытка полевых МОП-транзисторов логического уровня, которые могут переключать ток, который могут дешевые BJT (~ 600-800 мА для 2N2222, например), и те, которые существуют (например, TN0702) трудно найти и значительно дороже.

Когда MOSFET более уместен, чем BJT? Почему мне постоянно говорят, что я должен использовать МОП-транзисторы?

— отметка
источник

5

Ограничения батареи не единственная причина для экономии энергии. А как насчет отвода тепла? Как насчет стоимости, чтобы работать? Как насчет срока службы продукта (который может быть ограничен нагревом)?

— Галламин

На протяжении десятилетий, когда МОП-транзисторы были еще новыми устройствами, я помню одну статью, в которой производитель МОП-транзисторов указал, что они сделали настоящее достижение, чтобы показать, что запчасти действительно идут вперед: они построили и поставляли VN10KM, это было специально разработано и предназначено для того, чтобы вписаться в обычную экологическую нишу, которую в настоящее время занимает почтенный 2N2222.

— Джон Р. Штром

11

BJT гораздо лучше, чем MOSFET для управления маломощными светодиодами и аналогичными устройствами от микроконтроллеров. МОП-транзисторы лучше подходят для приложений большой мощности, поскольку они могут переключаться быстрее, чем BJT, что позволяет им использовать меньшие индукторы в источниках питания с переключением, что повышает эффективность.

— Леон Хеллер
источник

21

что именно делает BJT «намного более подходящим» для вождения светодиодов? Есть тонны светодиодных драйверов, которые используют переключатели MOSFET.

— Mark

2

Более быстрое переключение не обязательно связано с мощными приложениями. Пары Дарлингтона (BJT) и т. Д. Могут использоваться для переключения высокой мощности. Ваш ответ не доходит до сути проблемы.

— галламин

1

Мощность Дарлингтона медленнее по сравнению с МОП-транзисторами! Быстрое переключение желательно, чтобы минимизировать размер индуктора и повысить эффективность.

— Леон Хеллер

2

@Mark: Одно из основных ограничений BJT заключается в том, что им требуется базовый ток, пропорциональный максимально возможному току коллектора. При управлении чем-то, чей максимальный ток намного превышает ожидаемый ток (например, двигатель), это может быть очень расточительным. Тем не менее, при управлении светодиодом ток может быть достаточно хорошо предсказан; потеря 2,5% своей силы на базе не имеет большого значения.

— суперкат

5

@Mark: в некоторых приложениях 2,5% могут иметь большое значение, но во многих приложениях гораздо больше беспокоит 10 мА, потребляемая светодиодом, чем 250 мА, потребляемая в базе транзистора, управляющего им. Я сам не использовал бы термин «намного» более подходящий, но BJT часто немного дешевле, чем MOSFET, и это само по себе делает их «более подходящими», при прочих равных условиях. Кроме того, в некоторых приложениях может быть проще подключить BJT для цепи постоянного тока, чем MOSFET.

— суперкат

22

BJT теряет некоторый ток всякий раз, когда он включен, независимо от того, что нагрузка тянет что-либо. В устройстве с батарейным питанием использование BJT для питания чего-либо, чья нагрузка сильно варьируется, но часто является низкой, приведет к тому, что вы будете тратить много энергии. Если BJT используется для питания чего-либо с предсказуемым током, хотя (как светодиод), эта проблема не так уж и плоха; можно просто установить ток базового эмиттера равным небольшой доле тока светодиода.

— Supercat
источник

18

$R_{ds(on)}$ $V_{ce(sat)}$

$V_{ce(sat)}$ $0.4V - 1V$

$R_{ds(on)}$ $1.25 \Omega$

Вы можете видеть, что VN2222 будет рассеиваться гораздо меньше через сток-исток.

Также, как было объяснено ранее, МОП-транзистор представляет собой устройство с электропроводностью - напряжение на затворе пропускает ток через устройство. Поскольку затвор является высокоимпедансным по отношению к источнику, вам не требуется постоянный ток затвора для смещения устройства - вам нужно только преодолеть внутреннюю емкость, чтобы зарядить затвор, тогда потребление затвора становится минимальным.

— Адам Лоуренс
источник

1

Трудно управлять VN2222 от 3.3 В MCU, и они не совсем доступны.

— Mark

8

R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$

7.5 Ω

$7.5\Omega$

1.25 Ω

$1.25\Omega$

R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$

100 m Ω

$100 m\Omega$

1

@Mark - Supertex может быть не Fairchild или NXP, но VN2222 легко доступен у DigiKey и Mouser.

— Stevenvh

14

BJT более подходят в некоторых ситуациях, потому что они часто дешевле. Я могу купить TO92 BJT по 0.8p каждый, но MOSFET не запускаются до 2p каждый - это может показаться не так много, но это может иметь большое значение, если вы имеете дело с чувствительным к затратам продуктом со многими из них.

— Томас О
источник

2

Устройства FET, почти не имеющие входного тока (тока затвора), являются наилучшим выбором для светодиодов, управляемых микроконтроллером, поскольку микроконтроллеру не нужно подавать большой ток через его матрицу, сохраняя при этом его охлаждение (меньшее рассеяние тепла на кристалле) в то время как ток светодиода почти все проходит через внешний канал FET. Да, это также верно, что Ron типичных устройств FET очень низкое, сохраняя низкое падение напряжения на FET, что является преимуществом для применения с низким энергопотреблением.

Однако, когда речь заходит о помехоустойчивости на затворе MOSFET, есть некоторый недостаток, который может не иметь места для BJT. Любой потенциал (шум), приложенный к воротам MOSFET, заставит канал работать до некоторой степени. Использование Mosfet для управления катушками реле с низким Vt (порогом) не очень (но все же адекватно). В этом случае, если ваш микроконтроллер управляет FET, вы можете получить FET с более высоким Vt (порог).

— dr3patel
источник

1

МОП-транзисторы более устойчивы к высоким текущим требованиям. Например, Mosfet с номиналом 15 А может пропускать ток в 60 А (например, IRL530) в течение короткого периода времени. BJT с номиналом 15А может пропускать только импульсы 20А. Также Mosfets имеют лучшее тепловое соединение с сопротивлением корпуса, даже если он имеет меньшую матрицу.

— Андрюс Гитармод
источник

2

Можете ли вы предоставить источник, почему это должно быть общим правилом?

— Джонас Стейн