Частичный ответ - может быть очень длинным - может добавить больше позже:
Выбор в этом контексте, как правило, биполярный или MOSFET. Как только вы доберетесь до JFET, вы также можете подумать о SCR / TRIAC, IGBT, .... Вы можете добавить биполярный Дарлингтон в смесь.
Коротко: идет что-то вроде -
Небольшие биполяры, скажем, до 500 мА и напряжение нагрузки 30 В, имеют низкую стоимость, могут приводиться в действие при повышении напряжения на 1 В, требуются токи возбуждения, которые доступны в большинстве процессоров и широко доступны.
Отвод тепла при работе в режиме включения / выключения обычно не требуется или является скромным (обычно достаточно скромной меди на печатной плате), и обычно подходят пакеты размеров SOT23 или TO92. Когда приводятся в действие линейные нагрузки и рассеивание увеличивается, требуются более низкие продукты ВИ и / или лучшее теплоотвод и / или более крупные упаковки.
Частоты 10 кГц доступны с одним резисторным приводом, 100 кГц с немного более сложным RC-приводом и низкими МГц с большей осторожностью. Выше снова получит специалист
Простота использования в этом диапазоне обычно так же хороша или лучше, чем у MOSFETS, а стоимость ниже.
Для токов от 500 мА до 10 ампер при напряжении от 10 до 100+ МОП-транзистор часто проще использовать в целом. Для постоянного или низкочастотного переключения (скажем, <1 кГц) прямой привод затвора постоянного тока на типичных уровнях микроконтроллера возможен с выбранными частями.
Поскольку частоты увеличиваются, требуются более сложные драйверы для зарядки и разрядки емкости затвора (обычно около NF) в моменты времени, которые достаточно коротки, чтобы поддерживать потери на переключение во время перехода достаточно низкими, чтобы быть приемлемыми. В диапазоне от 10 кГц до 100 кГц достаточно простых драйверов, обычно с 2 или 3 BJT для желе. (Так что вам нужно 2 или 3 BJTS, если вы используете MOSFET). Микросхемы для специализированных драйверов доступны, но обычно не нужны или не оправдывают затраты
Для более высоких напряжений и / или более высоких частот биполярные импульсы снова начинают выигрывать.
Существуют специализированные биполяры, такие как устройства вывода телевизионной линии (что это? :-)), которые работают при напряжении около 1 кВ с бета-значением около 3 (!!!). Так как базовая мощность ~ = Vdrive x Idrive и Vload >>> Vbase, не слишком важно, что Ibas ~ = Iload.
IGBT - это попытка (обычно успешная) бегать с зайцами и охотиться с гончими - он использует входной каскад MOSFET для получения низкой мощности привода и биполярный выходной каскад для получения высокого напряжения при работе на высоких частотах.
Транзисторы Дарлингтона (два биполяра «последовательно») (собственно, вероятно, «пара Дарлингтона») имеют очень высокие беты (1000+ общих) со штрафом Vdrive = 2 x Vbe (в отличие от 1 x Vbe для одного BJT) и Vsat> Vbe выходного транзистора и выраженное нежелание выключаться при сильном насыщении. Ограничение базового диска для остановки замедления насыщения еще больше увеличивает Vast_minimum.
Мой любимый старый, но полезный импульсный регулятор MC34063 включает в себя удивительно мощный выходной драйвер, который представляет собой пару Дарлингтона. Это может быть полезно, но следует избегать насыщения при его полной [tm] ~ 100 кГц полной скорости, поэтому эффективность снижается при низком значении Vsupply, когда напряжение + выходного насыщения значительно снижает напряжение привода нагрузки.
Небольшой транзистор Дарлингтона может работать от, скажем, 1,5 В (лучше) при обычно <= 1 мА на ампер нагрузки. Если выходное насыщение приемлемо, они могут быть очень полезны.
В полезных и популярных микросхемах шестнадцатеричных и восьмеричных драйверов ULN200x и ULN280x используются дарлингтоны с открытым коллектором с номинальной мощностью 500 мА на канал (не все сразу, в идеале). Существует несколько версий входного напряжения, и некоторые из них подходят для прямого привода процессора даже без резистора. ULM2003 и ULN2803 являются самыми известными, но не обязательно самыми полезными в приложениях с процессорами.
Соображения включают, но не ограничиваются, уровнем мощности, напряжением привода, напряжением нагрузки, доступным уровнем привода, скоростью переключения, требуемой простотой, теплоотводом, эффективностью, производственным объемом и коммерческим / хобби, стоимостью, ....
При низких уровнях мощности и умеренных напряжениях - скажем, 10 вольт и ниже 500 мА (и, возможно, до нескольких ампер), небольшие биполярные могут быть хорошим выбором. Ток привода составляет примерно I / бета (бета = усиление тока), а бета 0f 100–250 при 500 мА доступен с деталями с лучшими характеристиками и 500+ со специализированными. Например, BC337-400 (мой любимый напиток TO92 BJT) имеет бета 250-600, у которой sqrt (250 x 600) ~~ = 400, отсюда и название детали. «Гарантированная» бета-версия 250 (проверьте таблицу данных) допускает нагрузку 250 мА на мА накопителя. Привод на 2 мА, доступный на большинстве, но не на всех процессорах, позволяет получить ток нагрузки 500 мА, хотя большее количество накопителей не сбивается. Это достижимо при напряжениях привода, скажем, 1 В или более, поэтому процессор, работающий на 3 В 3 или даже 2 В, вероятно, справится с этим нормально. МОП-транзисторы с достаточно низким Vgsth (пороговым напряжением затвора) могут работать при этих напряжениях привода, но они становятся более редкими и более специализированными при напряжении ниже нескольких вольт. Требуемое минимальное напряжение привода обычно составляет вольт или несколько выше Vgsth (см. Таблицу данных в КАЖДОМ случае).
Биполярные падения напряжения в состоянии (Vsat) зависят от тока нагрузки, тока привода и конкретного типа устройства. Vsat в несколько десятых вольта при номинальном токе было бы очень хорошим, 500 мВ, вероятно, типичным и выше, ни в коем случае неизвестным. МОП-транзистор имеет сопротивление Rdson, а не Vsat. Rdson зависит от напряжения привода, тока нагрузки и устройства (как минимум). Rdson увеличивается с температурой и может удвоиться по сравнению с температурой окружающей среды. Будьте внимательны - листы данных ОБЫЧНО обманывают и дают Rdson с импульсными нагрузками и говорят, что рабочий цикл 1% и достаточно низкая частота обеспечивают охлаждение матрицы между импульсами. Очень непослушный. Двойное публикуемое значение, как правило, при использовании «в гневе», хотя некоторые части справляются, скажем, только на 20% больше, чем температура окружающей среды до максимальной - см. Таблицу данных в каждом случае.
Биполярное излучение, скажем, 100 мВ Vsat при 500 мА, имеет эквивалентное сопротивление R = V / I = 0,1 / 0,5 = 200 мОм. Цифра Tjis очень легко улучшается с помощью MOSFETS, причем Rdson, скажем, 50 мОм, является обычным, менее 5 мОм, доступным и менее 1 мОм, доступным для людей с особыми потребностями и большими кошельками.
Добавлено: Это длинное и полезное, когда вам нужно расширение на 2 пункта из ответа Энди Аки.
@Анди в своем ответе делает два очень хороших замечания, которые отсутствуют в моем ответе выше. Я больше сосредоточился на переключении и управлении нагрузкой.
Энди указывает (не совсем в этих словах), что:
(1) Напряжение между входом и выходом на «повторителе источника» MOSFET менее определено и в большей степени зависит от устройства, чем с BJT. При использовании в качестве эмиттерного повторителя, где напряжение «ссылка» применяется к базовому и выходного напряжения, взятого из эмиттера, БЮТ капли «о» 0.6В постоянного тока от основания до коллектора в обычном режиме работы. В экстремальных конструкциях можно ожидать напряжения от 0,4 В и до 0,8 В (очень низкий ток или очень высокий). Последователь источника MOSFET со ссылкой на затвор и выходной сигнал от источника будет падать как минимум на Vgsth от затвора к источнику + любое дополнительное напряжение затвора, необходимое для поддержки потребляемого тока - обычно от 0,1 до 1 Вольт больше, но может быть 2 В + при высокой нагрузке или примеры устройств с низкой спецификацией. Vgsth зависит от устройства и варьируется от 0. 5 В, чтобы сказать 6 В + и, как правило, от 2 до 6 В. Таким образом, падение источника сигнала может составлять примерно от 0,5 В (редко) до 7 В + (редко).
(2) Транзистор - это устройство с 1 квадрантом (например, NPN = Gate + ve, коллектор + ve, оба с излучателем для включения, НО «неопределенный» отрицательный локус оси Y (базовый НОЛЬ, отрицательный коллектор, имеет тенденцию быть непроводящим для напряжение, зависящее от устройства, но обычно "несколько вольт". MOSFET с обратным смещением представляет диод с прямой диодной подложкой на клеммах источника стока, когда MOSFET выключен, и хорошее приближение к маленькому конденсатору, когда MOSFET выключен, но смещен вперед. сигнал переменного тока с пиковым пиком более 0,8 В все больше срезается на полупериодах обратного смещения при увеличении напряжения.Этот эффект можно преодолеть, подключив два полевых МОП-транзистора одного типа в последовательную оппозицию. Вентили подключены как Vin, источники подключены как плавающая средняя точка, стекает как vin и vout любой полярности.Такое расположение делает по-настоящему удивительным и полезным переключение, а также приводит к некоторому головокружению от тех, кто не понимает, что MOSFET включен в квадрантах 1 и 3 (для квадранта FET в N-канале 1 = DS +, SG +. Квадрант 3 = DS - СГ +).