Коли MOSFET доцільніше використовувати як комутатор, ніж BJT?

57

У своєму експерименті я використовував лише BJT як перемикачі (для включення та вимкнення таких речей, як світлодіоди та подібні) для моїх виходів MCU. Однак мені вже неодноразово говорили, що MOSFETs в режимі покращення N-каналів є кращим вибором для комутаторів (див. Приклади тут і тут ), але я не впевнений, що розумію, чому. Я знаю, що MOSFET не витрачає струму на ворота, де працює база BJT, але це не є проблемою для мене, оскільки я не працюю на батареях. MOSFET також не вимагає резистора послідовно із затворами, але, як правило, потрібен резистор, що випадає, щоб затвор не плавав при перезавантаженні MCU (правда?). Тоді не зменшення кількості частин.

Здається, не існує великого надлишку MOSFET на логічному рівні, який може перемикати струм, який можуть дешеві BJT (наприклад, ~ 600-800mA для 2N2222), і ті, які існують (наприклад, TN0702) важко знайти і значно дорожче.

Коли MOSFET доцільніше, ніж BJT? Чому мені постійно кажуть, що я повинен використовувати MOSFET?

— Позначити
джерело

5

Обмеження акумулятора - не єдина причина економії енергії. А як щодо тепловідведення? Що з витратами на експлуатацію? Що з терміном експлуатації продукту (який може бути обмежений теплом)?

— галамін

Повертаючись десятиліттями, коли MOSFET були ще новими пристроями, я пам'ятаю, як побачив одну статтю, в якій виробник MOSFET зазначив, що вони справді досягли успіху, щоб показати, що деталі справді йдуть: Вони побудували і відправляли VN10KM, яка була спеціально розроблена і призначена для розміщення у звичайній екологічній ніші, яку зараз займає поважний 2N2222.

— Джон Р. Стром

11

BJT набагато більше підходять, ніж MOSFET для керування світлодіодними потужностями малої потужності та подібними пристроями з MCU. MOSFET краще для додатків з високою потужністю, оскільки вони можуть перемикатися швидше, ніж BJT, що дозволяє їм використовувати менші індуктори в джерелах комутаційного режиму, що підвищує ефективність.

— Леон Хеллер
джерело

21

що саме робить BJT «набагато придатнішим» для світлодіодного водіння? Є багато світлодіодних драйверів, які використовують перемикачі MOSFET.

— Марк

2

Швидше перемикання не обов'язково має нічого спільного з додатками з високою потужністю. Пари Дарлінгтона (BJT) тощо можуть використовуватися для переключення великої потужності. Ви відповідаєте, не доходить до суті проблеми.

— галамін

1

Харчування Дарлінгтонів повільне порівняно з MOSFET! Швидке перемикання бажано для мінімізації розміру індуктора та підвищення ефективності.

— Леон Хеллер

2

@Mark: Одне з головних обмежень BJT полягає в тому, що їм потрібен базовий струм, пропорційний максимально можливому струму колектора. Якщо керувати чимось, максимальний струм якого набагато перевищує очікуваний струм (наприклад, двигун), це може бути дуже марно. Хоча при керуванні світлодіодом, струм можна досить добре передбачити; витрачати 2,5% енергії на базі - це не велика справа.

— supercat

5

@ Марк: У деяких додатках 2,5% може бути великою справою, але в багатьох додатках людина буде набагато більше турбуватися про 10mA, споживаний світлодіодом, ніж за 250uA, що споживається в базі транзистора, який керує ним. Я сам не використовував би термін «набагато більше», але BJT часто трохи дешевше, ніж MOSFET, і саме по собі робить їх «більш підходящими», всі інші рівні. Крім того, у деяких додатках може бути простіше підключити BJT для контуру постійного струму, ніж MOSFET.

— supercat

22

BJT витрачає струм щоразу, коли вони включаються, незалежно від того, чи навантажує щось навантаження. У пристрої, що працює на акумуляторі, використовуючи BJT для живлення чогось, навантаження якого сильно змінюється, але часто низьке, в кінцевому підсумку витрачається багато енергії. Якщо BJT використовується для живлення чогось із передбачуваним струмовим малюнком, хоча (як світлодіод), ця проблема не така вже й погана; можна просто встановити струм базового випромінювача невеликою часткою світлодіодного струму.

— суперкат
джерело

18

Хороший N-канальний MOSFET матиме дуже низький (еквівалентний опір стоку-джерела) при належному зміщенні, це означає, що він працює дуже схоже на фактичний перемикач при включенні. Ви побачите, що напруга в MOSFET, коли увімкнено, буде нижчим, ніж (напруга насичення колектора-випромінювача) BJT. $R_{ds(on)}$ $V_{ce(sat)}$

2N2222 має від залежно від струму зміщення. $V_{ce(sat)}$ $0.4V - 1V$

VN2222 MOSFET має максимальну з . $R_{ds(on)}$ $1.25 \Omega$

Ви можете бачити, що VN2222 розсіюватиметься набагато менше через джерело зливу.

Також, як раніше було пояснено, MOSFET - це пристрій надпровідності - напруга на затворі дозволяє проводити струм через пристрій. Оскільки затвор має високий імпеданс до джерела, вам не потрібен постійний струм затвора для зміщення пристрою - вам потрібно лише подолати притаманну ємність, щоб затвор заряджався, тоді споживання воріт стає незначним.

— Адам Лоуренс
джерело

1

Хоча важко керувати VN2222 з 3,3 В MCU, і вони не зовсім доступні.

— Марк

8

R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$ для VN2222 становить , а не 1,25. Навіть не буде вражаючою, ви можете знайти десятки логічних FET з менше

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 може не бути Fairchild або NXP, але VN2222 доступний у DigiKey та Mouser.

— stevenvh

14

BJT підходять в деяких ситуаціях, оскільки вони часто дешевші. Я можу придбати TO92 BJT для 0,8p кожен, але MOSFET не починається до 2p кожен - це може здатися не так багато, але це може призвести до великої різниці, якщо ви маєте справу з продуктом, який відрізняється економією та багатьма з них.

— Томас О
джерело

2

Пристрої FET, які майже не мають вхідного струму (струм затвора), є найкращим вибором для світлодіодів, керованих мікроконтролером, оскільки мікроконтролеру не потрібно подавати великий струм через штамп, зберігаючи прохолоду (менше тепловіддачі на мікросхемі) тоді як світлодіодний струм майже весь рухається через зовнішній канал FET. Так, правда також, що Рон типових пристроїв FET дуже низький, утримуючи низький перепад напруги через FET, що є вигідним для застосування з низькою потужністю.

Однак є певний недолік, коли мова заходить про захист від шуму біля воріт MOSFET, що, можливо, не стосується BJT. Будь-який потенціал (шум), застосований до воріт MOSFET, змусить канал вести деяку міру. Використовувати Мосфет для приведення котушок реле з низьким Vt (поріг) не дуже (але все-таки адекватно). У такому випадку, якщо ваш мікроконтролер керує FET, ви можете отримати FET з більш високим Vt (поріг).

— dr3patel
джерело

1

MOSFET є більш надійними для високих вимог струму. Наприклад, Мосфет 15А з можливістю передачі струму 60А (fe IRL530) за короткий період. BA з оцінкою 15А може пропускати тільки імпульси 20А. Крім того, Мосфети мають кращий тепловий зв'язок до опору корпусу, навіть якщо він має менші штампи.

— Андрій Гітармод
джерело

2

Чи можете ви надати джерело, чому це має бути загальним правилом?

— Йонас Штейн