1) Силовые полевые и Дарлингтоны - два разных животного. BJT лучше всего работает как линейное устройство, которое точно контролируется ТОКОМ. BJT по своей природе имеют более высокую пропускную способность, чем FET, и, как правило, дешевле для идентичной передачи тока. Кроме того, BJT могут создавать отличные и дешевые источники постоянного тока, делая простой, но точный источник постоянного тока для чувствительных устройств с управлением током, таких как светодиоды. Конфигурации BJT и, в частности, конфигурации Darlington, позволяют точно контролировать выходной ток в диапазоне 0–10 A +, как правило, менее 2 мА от MCU с простым резистором, устанавливающим ток, на базу, подключенную к выводу микроконтроллера.
2) Для точности при использовании PNP Darlington ток базы привязан к земле, штырь микроконтроллера все еще может быть использован, выход просто низок для заземления резистора базы. Если напряжение основного источника питания изменяется, для компенсации обратной связи необходимо использовать резистор измерения тока. Токи выводов микроконтроллера меняются в зависимости от способности источника / погружения, и разные семейства MCU будут иметь разные возможности. Типичный AVR на 5 В может выдавать / поглощать до 20-30 мА / вывод, являющийся TTL, а Arduino на основе SAM, такие как DUE, имеют два типа выводов: низкий и высокий ток, большой ток, который может выдавать только 15 мА / сток 9 мА ( CMOS с низким энергопотреблением), так что имейте это в виду, если вы не используете операционный усилитель в качестве буфера.
3) В то время как BJT хороши для усиления малых сигналов с низким уровнем искажений и точного контроля больших токов, BJT делают плохие переключатели, потому что, даже если они насыщены, они имеют падение напряжения Vce более 2 В, это означает значительное рассеяние мощности при высоких токах, что означает значительное производство тепла. Даже если у вас есть Дарлингтон, который может выдержать 20 А до снижения усиления, имея всего 0,96 А и температуру окружающей среды 30 С, вы будете иметь температуру соединения 150 С без теплоотвода.
4) Мощные полевые МОП-транзисторы почти противоположны действующим BJT, они прекрасно работают в качестве переключателей, но, если они не спроектированы с осторожностью, создают плохие устройства линейного контроля тока и усилители. Это связано с относительно большой емкостью затвора, которая ограничивает способность мощного полевого транзистора иметь высокую пропускную способность. Специальные ИС драйвера затвора могут обрабатывать большие токи заряда / разряда при подаче питания на затвор мосфета на высоких частотах, но также увеличивают стоимость / сложность проекта.
5) Mosfets обычно имеют гораздо меньшие «линейные» области, чем BJT, и имеют практически нулевое сопротивление «on», если соблюдаются условия Vgs для насыщения MOSFET. При «включенном» падении напряжения Vds в области мВ единственная значительная мощность, которая рассеивается, - это когда МОП-транзистор находится в состоянии перехода из выключенного состояния во включенное и обратно. Типичный мощный полевой МОП-транзистор может иметь непрерывный Id 40 А или более, и ему не требуется радиатор, пока вы не достигнете половины этого значения, потому что сопротивление полевого МОП-транзистора обычно находится в области миллиомов. При температуре окружающей среды 30 ° C корпус TO-220 Mosfet с 0,01 Ом RDSon (10 миллиом) может рассеивать те же 2,4 Вт, что и BJT на основе TO-220 без теплоотвода, но будет проходить через 15,49 А без радиатор при той же температуре 150С на стыке!
6) Использование Darlington в корпусе TO-220 с радиатором соответствующего размера может линейно управлять большими токами точно с помощью нескольких мА, идущих / идущих (NPN / PNP) к / от их оснований. Дарлингтон также может быть использован для точного усиления малых токов / сигналов с очень низким искажением из-за их больших «линейных» областей (отлично подходит для прецизионных источников постоянного тока и мощности). Дарлингтоны особенно хорошо подходят в качестве источника постоянного тока, где пульсация выходного сигнала от импульсного источника питания будет проблемой для вашей конструкции. Однако это связано с большими перепадами напряжения на коллекторе и эмиттере на 2 В или более, что приводит к значительному рассеиванию мощности. BJT также подвержены тепловому разрушению, при этом продуманный температурный коэффициент не является продуманным дизайном.
7) Благодаря тщательному дизайну, mosfet можно заставить работать в его меньшей «линейной» области, но рассеивать потери мощности, аналогичные BJT, при работе в этой «линейной» области. Однако МОП-транзисторы обычно являются устройствами с отрицательным температурным коэффициентом (они защищены от перегрузки по току). Они являются устройствами, чувствительными к статическому электричеству (как и все CMOS), поэтому следует соблюдать меры предосторожности и использовать оборудование для защиты от статического электричества при работе с полевыми транзисторами.
BJT PRO :
- относительно прост в использовании, прост в управлении
- дешево
- требуется небольшая схема поддержки
- DC к работе на радиочастоте
- не чувствителен к электростатическим разрядам, для работы с ним не требуется предохранительное оборудование от электростатических разрядов
BJT CONS :
- неэффективный
- имеют относительно высокие рассеиваемые мощности (радиаторы почти необходимы)
- Положительный темп может привести к тепловому убеганию и разрушению транзистора
- Нужны высокие балластные резисторы низкой мощности для параллельного подключения
Мощность MOSFET ПРОФИ :
- Очень низкое значение RDSon позволяет использовать конструкции с высоким током и низким рассеиванием мощности.
- ток затвора возникает только во время зарядки / разрядки ёмкости затвора
- Подходит для коммутации с высокой плотностью тока с маленькими / без радиаторов
- можно подключить параллельно без «балластных» резисторов (только для коммутации)
- Доступны полевые МОП-транзисторы с логическим уровнем со встроенными драйверами насоса заряда затвора
- Большинство отрицательных темко-устройств
Силовые MOSFET МИНУСЫ :
- Относительно большая емкость затвора ограничивает частоту от постоянного тока до ~ 10 МГц
- Требуются специальные ИС привода затвора для высокочастотных / мощных полевых транзисторов
- Устройства с высокой чувствительностью к электростатическим разрядам, требующие приобретения оборудования для предотвращения электростатических разрядов
- У полевых МОП-транзисторов логического уровня довольно медленное время перехода Ton + Toff = avg ~ 44 нс (около 22,7 МГц вблизи верхнего предела) - на самом деле это не плохо, если частота MCU> ~ 44 МГц
Надеемся, что это может лучше прояснить пригодность BJT против MOSFET для решения конкретной задачи.