Khi nào thì một MOSFET thích hợp như một công tắc hơn là một BJT?

57

Trong thử nghiệm của mình, tôi chỉ sử dụng các BJT làm công tắc (để bật và tắt những thứ như đèn LED và những thứ khác) cho đầu ra MCU của tôi. Tuy nhiên, tôi đã nhiều lần nói rằng MOSFET chế độ tăng cường kênh N là lựa chọn tốt hơn cho các công tắc ( ví dụ, xem tại đây và ở đây ), nhưng tôi không chắc tại sao tôi hiểu tại sao. Tôi biết rằng MOSFE không lãng phí dòng điện trên cổng, nơi mà cơ sở của BJT làm, nhưng đây không phải là vấn đề đối với tôi, vì tôi không chạy bằng pin. Một MOSFET cũng không yêu cầu điện trở nối tiếp với cổng, nhưng nhìn chung DOES yêu cầu điện trở kéo xuống để cổng không nổi khi MCU được khởi động lại (phải không?). Không giảm số lượng bộ phận, sau đó.

Dường như không có sự dư thừa lớn của các MOSFE mức logic có thể chuyển đổi dòng điện mà các BJT giá rẻ có thể (ví dụ: ~ 600-800mA cho 2N2222) và các ví dụ tồn tại (ví dụ TN0702) khó tìm và đắt hơn đáng kể.

Khi nào thì một MOSFET thích hợp hơn một BJT? Tại sao tôi liên tục được thông báo rằng tôi nên sử dụng MOSFET?

— dấu
nguồn

5

Hạn chế về pin không phải là lý do duy nhất để tiết kiệm điện. Còn tản nhiệt thì sao? Điều gì về chi phí để hoạt động? Tuổi thọ của sản phẩm (có thể bị giới hạn bởi nhiệt) thì sao?

— gallamine

Trở lại nhiều thập kỷ, khi MOSFE vẫn là thiết bị mới, tôi nhớ đã thấy một bài báo trong đó một nhà sản xuất MOSFET chỉ ra rằng họ đã thực hiện một thành tựu thực sự, để cho thấy các bộ phận đang thực sự xuất hiện: Họ đã chế tạo và đang vận chuyển VN10KM, được thiết kế đặc biệt và dự định phù hợp với hốc sinh thái thông thường hiện đang bị chiếm giữ bởi 2N2222 đáng kính.

— John R. Strohm

11

Các BJT phù hợp hơn nhiều so với MOSFE để điều khiển đèn LED công suất thấp và các thiết bị tương tự từ MCU. MOSFE tốt hơn cho các ứng dụng năng lượng cao vì chúng có thể chuyển đổi nhanh hơn so với BJT, cho phép chúng sử dụng cuộn cảm nhỏ hơn trong các nguồn cung cấp chế độ chuyển đổi, giúp tăng hiệu quả.

— Leon Heller
nguồn

21

Chính xác thì điều gì làm cho một chiếc BJT 'phù hợp hơn nhiều' cho việc lái xe LED? Có hàng tấn trình điều khiển LED sử dụng các công tắc MOSFET.

— Đánh dấu

2

Chuyển đổi nhanh hơn không nhất thiết phải liên quan đến các ứng dụng năng lượng cao. Các cặp Darlington (BJT), vv có thể được sử dụng để chuyển đổi công suất cao. Bạn trả lời không đi vào trọng tâm của vấn đề.

— gallamine

1

Power Darlington chậm so với MOSFET! Chuyển đổi nhanh là mong muốn để giảm thiểu kích thước cuộn cảm và tăng hiệu quả.

— Leon Heller

2

@Mark: Một trong những hạn chế chính của BJT là chúng yêu cầu dòng cơ sở tỷ lệ thuận với dòng thu tối đa có thể. Khi điều khiển một cái gì đó có dòng điện tối đa lớn hơn nhiều so với dòng điện dự kiến (ví dụ như một động cơ), điều này có thể rất lãng phí. Tuy nhiên, khi lái một đèn LED, dòng điện có thể được dự đoán khá tốt; lãng phí 2,5% năng lượng của một người trong căn cứ không phải là một vấn đề lớn.

— supercat

5

@Mark: Trong một số ứng dụng, 2,5% có thể là một vấn đề lớn, nhưng trong nhiều ứng dụng, người ta sẽ lo lắng hơn rất nhiều về 10mA được tiêu thụ bởi một đèn LED so với 250uA tiêu thụ trong cơ sở của bóng bán dẫn điều khiển nó. Bản thân tôi sẽ không sử dụng thuật ngữ "phù hợp" hơn nhiều, nhưng của BJT thường rẻ hơn một chút so với MOSFET và chính điều đó làm cho chúng "phù hợp hơn", tất cả đều khác. Ngoài ra, trong một số ứng dụng, việc nối dây của BJT cho mạch điện không đổi có thể dễ dàng hơn so với MOSFET.

— supercat

22

BJT lãng phí một số dòng điện bất cứ khi nào chúng được bật, bất kể tải có vẽ gì không. Trong một thiết bị chạy bằng pin, sử dụng BJT để cấp nguồn cho thứ gì đó có tải rất cao nhưng thường thấp sẽ gây lãng phí rất nhiều năng lượng. Tuy nhiên, nếu một BJT được sử dụng để cung cấp năng lượng cho thứ gì đó có khả năng rút ra hiện tại có thể dự đoán được (như đèn LED), thì vấn đề này không phải là xấu; người ta có thể chỉ cần đặt dòng phát cực gốc là một phần nhỏ của dòng LED.

— siêu mèo
nguồn

18

Một MOSFET kênh N tốt sẽ có (điện trở tương đương nguồn thoát rất thấp khi bị sai lệch chính xác, điều đó có nghĩa là nó hoạt động rất giống với một công tắc thực tế khi được bật. Bạn sẽ thấy rằng điện áp trên MOSFET khi bật sẽ thấp hơn (điện áp bão hòa collector-emitter) của một BJT. $R_{ds(on)}$ $V_{ce(sat)}$

Một 2N2222 có từ tùy thuộc vào dòng điện phân cực. $V_{ce(sat)}$ $0.4V - 1V$

Một MOS22 VN2222 có tối đa là . $R_{ds(on)}$ $1.25 \Omega$

Bạn có thể thấy rằng VN2222 sẽ tiêu tan ít hơn nhiều trên nguồn thoát nước.

Ngoài ra, như đã giải thích trước đây, MOSFET là một thiết bị dẫn điện - điện áp trên cổng cho phép dòng điện qua thiết bị. Vì cổng có trở kháng cao đối với nguồn, bạn không yêu cầu dòng cổng không đổi để làm lệch thiết bị trên - bạn chỉ cần khắc phục điện dung vốn có để cổng được sạc lên sau đó mức tiêu thụ cổng trở nên rất nhỏ.

— Adam Lawrence
nguồn

1

Tuy nhiên, khó có thể lái VN2222 từ MCU 3,3v và chúng không thực sự có sẵn.

— Đánh dấu

8

R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$ cho VN2222 là , không phải 1.25. Thậm chí sẽ không ngoạn mục, bạn có thể tìm thấy hàng tá FET logic với dưới

7.5 Ω

$7.5\Omega$

1.25 Ω

$1.25\Omega$

R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$

100 m Ω

$100 m\Omega$

— stevenvh

1

@Mark - Supertex có thể không phải là Fairchild hoặc NXP, nhưng VN2222 có sẵn từ DigiKey và Mouser.

— stevenvh

14

BJT phù hợp hơn trong một số trường hợp vì chúng thường rẻ hơn. Tôi có thể mua TO92 BJT với giá 0,8p mỗi lần nhưng MOSFET không bắt đầu cho đến 2p mỗi lần - nghe có vẻ không nhiều nhưng nó có thể tạo ra sự khác biệt lớn nếu bạn giao dịch với một sản phẩm nhạy cảm với nhiều sản phẩm này.

— Thomas O
nguồn

2

Các thiết bị FET hầu như không có dòng điện đầu vào (dòng cổng) là lựa chọn tốt nhất cho đèn LED được điều khiển bởi bộ điều khiển vi mô vì bộ điều khiển vi mô không cần cung cấp nhiều dòng điện qua khuôn của nó, giữ cho nó mát (ít tản nhiệt trên chip) trong khi dòng LED gần như được điều khiển thông qua kênh FET bên ngoài. Vâng, cũng đúng là Ron của các thiết bị FET điển hình rất thấp giữ cho điện áp thấp giảm trên FET, đó là lợi thế cho ứng dụng năng lượng thấp.

Tuy nhiên, có một số bất lợi khi nói đến khả năng chống ồn tại cổng MOSFET, điều này có thể không xảy ra đối với các BJT. Bất kỳ tiềm năng (tiếng ồn) nào được áp dụng tại cổng của MOSFET sẽ làm cho kênh được tiến hành ở một mức độ nào đó. Việc sử dụng Mosfet để điều khiển cuộn dây rơle có Vt (ngưỡng) là không cao (nhưng vẫn đủ). Trong trường hợp đó, nếu Vi điều khiển của bạn đang lái FET, bạn có thể muốn lấy FET với Vt (ngưỡng) cao hơn.

— dr3patel
nguồn

1

MOSFE mạnh hơn cho các yêu cầu hiện tại cao. Ví dụ, Mosfet được xếp hạng 15A có thể vượt qua 60A (fe IRL530) của dòng điện trong một thời gian ngắn. BJT xếp hạng 15A chỉ có thể vượt qua xung 20A. Ngoài ra Mosfet có mối nối nhiệt tốt hơn với trường hợp kháng ngay cả khi nó có khuôn nhỏ hơn.

— Guitarmod
nguồn

2

Bạn có thể cung cấp một nguồn tại sao điều này nên là một quy tắc chung?

— Jonas Stein