¿Cuál es la diferencia entre los MOSFET y los BJT?

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TIP120 es un BJT , que es una familia diferente de transistores de FETs . A continuación se muestra una versión amplia y simplificada de dibujos animados de cómo funcionan ambos. Lo siguiente asume NPN y NMOS, como se especifica en la pregunta. PNP y PMOS invertirían algo de esto.

Un BJT tiene una impedancia base muy baja; Básicamente, hay un diodo entre la base y el emisor. Esto significa que si el transistor está "encendido", la base del transistor estará ~ .7V por encima del emisor. Si intenta conducir la base más alto que eso (por ejemplo, a 3.3V o 5V con un pin de E / S del microcontrolador) fluirá una cantidad de corriente indeseablemente grande, y sucederán cosas malas. Debe tener algo entre el pin de E / S y la base del transistor para limitar esa corriente. Así la resistencia. El lado del procesador de la resistencia va a 5V (o cualquiera que sea el riel lógico de su microcontrolador), y el lado del transistor va a ~ .7V. Este diferencial de voltaje, dividido por la resistencia, le da la corriente que se inyecta en la base. Eso, además de las características del transistor, le indica la cantidad de corriente que ahora puede fluir a través del colector-emisor BJT.

Un FET tiene una impedancia de puerta muy alta, por lo que no fluye corriente a la puerta cuando está encendida. Se aplica voltaje entre la puerta y la fuente, y el "interruptor" se cierra. Por lo general, la compuerta puede llegar hasta 20 V por encima de la fuente, por lo que manejar un FET con un microcontrolador no suele ser un problema. En cambio, tiene la preocupación opuesta: ¡algunos FET necesitan más voltaje de compuerta que el que algunos procesadores pueden suministrar!

Ahora, hay todo tipo de detalles adicionales. A veces se pone una resistencia en serie con la puerta de un FET, para fines de filtrado. En realidad, existe un flujo de corriente hacia la puerta de un FET, especialmente en el encendido y apagado, lo que puede ser importante para algunas aplicaciones. Y los BJT y los FET pueden manejarse en un modo analógico, donde no están completamente activados o desactivados, sino en algún punto intermedio. A veces eso es bueno, a veces es malo.

Cuando llevo puesto mi sombrero de microcontrolador, tiendo a usar FET siempre que sea posible. En general , son más fáciles de trabajar y sus pérdidas son menores. Los BJT a veces son más baratos y es más probable que sean la opción para las aplicaciones de control analógico.

Una breve comparación de mosfets y transistores BJE incluiría lo siguiente:

caída de tensión

• Los transistores tienen una caída de voltaje considerable en el emisor y el colector, está en el rango de 1-2v (e incluso más alto para Darlington ).
• Por otra parte, los mosfets no tienen una caída de voltaje específica, sino una resistencia de encendido de la fuente de drenaje (Rds-on) que está en el rango de miliOhm y produce una baja caída de voltaje.

unidad base / puerta

• Los transistores normalmente necesitan una resistencia a la base (una resistencia en el emisor puede tener un efecto similar) para limitar la corriente del emisor de base a niveles seguros. Una regla general es que un transistor necesita alrededor de 1/10 a 1/20 de la corriente del colector conducida a la base para estar saturado y tener una baja caída de voltaje Vce (que se desea para un transistor utilizado como interruptor) . Para un Darlington esa corriente es considerablemente más baja debido a la alta ganancia.
• Los mosfets prácticamente no necesitan corriente en la compuerta para el funcionamiento estático (es solo una pequeña cantidad de corriente mientras se enciende / apaga) pero necesitan conducir la compuerta a un nivel de voltaje suficientemente alto (depende del modelo) para el Mosfet para encender completamente y tener un Rds-on bajo.
  Cuando se usa el mosfet para una rápida conmutación PWM (a diferencia del funcionamiento estático), generalmente se requiere un controlador adecuado (con suficiente capacidad de corriente) y la razón es que la compuerta del mosfet tiene una capacidad que debe cargarse para que el mosfet pueda encendido y descargado para que el mosfet se apague, mientras más rápido pueda cargar y descargar la capacitancia de la compuerta, más rápido el mosfet cambiará entre los estados de encendido / apagado, pasando el menor tiempo posible en el estado que se encuentra entre estos dos donde el poder disipado será alto (este resultado se sobrecalentará).