transistor de unión bipolar vs FET

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Sé que esta pregunta puede sonar obvia, pero aún no puedo encontrar una respuesta.

¿Cuál es el propósito y las aplicaciones más adecuadas para los transistores de efecto de campo?

Quiero decir, tenemos transistores NPN de unión bipolar. Puede usarse para controlar un circuito de alta corriente con una señal de baja corriente, por ejemplo, habilitando el relé a través de una salida de pin del microcontrolador. Las características más importantes (por favor, no hay holywars en esta declaración) son el voltaje de trabajo, h fe y la disipación de potencia. Podemos suponer que un transistor NPN con h fe = 50 para el voltaje fijo y la corriente del emisor de base 10mA pasa hasta 500mA desde el colector al emisor. En general, podemos decir que la corriente del emisor-colector está determinada por la corriente del emisor de base.

[Descargo de responsabilidad: No estoy seguro de las siguientes afirmaciones y aclarar es el propósito de publicar esta pregunta]: Ok, ahora echemos un vistazo a los transistores FET. La corriente de la fuente de drenaje está determinada por el voltaje de la puerta de drenaje:

Elsegundocuadro(arribadelaletraб)esladependenciadelacorrientedefuente-drenajedelvoltajedelapuerta-drenaje.Entonces,

  • Mientrasquelaamplificacióndecorriente"útil" de los transistores de unión bipolar está determinada por la corriente entre dos clavijas, la amplificación de corriente de los transistores FET está determinada por el voltaje entre dos clavijas;
  • El transistor FET consume mucha menos energía porque la resistencia al drenaje de la puerta es muy alta;

Suponiendo que estas dos afirmaciones son correctas, no entiendo bien cómo quiero usar estos transistores, y cuándo debería preferirlos a los bipolares.

Gracias de antemano.

    
pregunta Alexey Malev

4 respuestas

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Si deseas evitar las guerras santas, deberás evitar hacer declaraciones simplistas e incompletas :-).

Los transistores bipolares son impulsados por corriente.

Los MOSFET son impulsados por voltaje.

En ambos casos, la distribución de los parámetros durante la fabricación es tal que un circuito casi siempre se basará en la retroalimentación para producir un voltaje o una ganancia de corriente dados.

Los MOSFET tienden a ser un poco más costosos en el extremo inferior para las aplicaciones de "jalea". Pero, para cambiar más de unos pocos ~ 100 mA, los MOSFET son generalmente más baratos o más baratos que los transistores funcionalmente equivalentes, son más fáciles de manejar desde un uC (microcontrolador) como un interruptor digital que los transistores bipolares y tienden a tener características significativamente muy superiores.

Un transistor bipolar "encendido" exhibe un voltaje de saturación. Esto puede ser de varias décimas de voltio y para alcanzarla por debajo de 0,1 V generalmente se requiere una alta relación entre la base y el colector que es indeseablemente alta. En 1 A, 0.1 \ $ V_ {sat} \ $ (voltaje de saturación) disipa 0.1 W y es el equivalente de un transistor R = V / I = 0.1 / 1 = 100 \ $ m \ Omega \ $. Pero a 10A, las cifras son de 1 vatio de disipación y 10 \ $ m \ Omega \ $. El 0.1V es muy difícil de alcanzar en los niveles actuales más altos.

El \ $ R_ {DSon} \ $ (Drain-Source en la resistencia) de MOSFET es generalmente menor a 0.1 \ $ \ Omega \ $ y puede obtener dispositivos con 10 \ $ m \ Omega \ $ o incluso sub 1 \ $ m \ Omega \ $.

A medida que aumentan las velocidades de conmutación, los MOSFET necesitan un controlador de puerta para cargar y descargar la capacitancia de la puerta. Estos pueden ser relativamente baratos.

Más pronto ...

    
respondido por el Russell McMahon
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La respuesta más obvia que viene a la mente es cuando se trata de cambiar una carga media. Un emisor-colector BJT se saturará posiblemente a tan solo 200 mV mientras se conmutan (digamos) 10 amperios. La disipación de potencia es de 2 vatios.

Un MOSFET decente podría tener una resistencia de encendido de 5 miliohmios y la caída de voltaje será de 50 mV a 10 amperios. La disipación de potencia es de 0.5 vatios. ¡Yo elegiría el MOSFET!

Si vas a una aplicación mucho más "poderosa", el IGBT gana porque los MOSFET no pueden lograr fácilmente una resistencia de encendido suficientemente baja a (digamos) 500 amperios pero los MOSFET se están introduciendo en esta área año tras año.

    
respondido por el Andy aka
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Una gran cosa sobre los MOSFET que he notado es que son mucho mejores para cambiar las cosas. Puedo aplicar una tensión a la compuerta sin preocuparme por limitar la corriente. Sin embargo, cuando uso un BJT, necesito poner una resistencia limitadora de corriente en serie con la base. De lo contrario, la señal de conmutación puede descargar cargas de corriente a través del BJT a tierra.

Por ejemplo, si necesito cambiar una carga que necesita más corriente de la que puede proporcionar mi microcontrolador, buscaré los MOSFET de canal N de señal pequeña. Los uso porque sé que el circuito de conmutación de carga que hago no requerirá una resistencia en serie con la puerta.

¿Responde esto a tu pregunta?

    
respondido por el Ryan Jensen
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Los

MOSFET son dispositivos de mayoría de portadores y pueden apagarse (especialmente apagados) mucho más rápido que los BJT.

Además, los MOSFET están controlados por voltaje y, por lo tanto, no requieren una corriente de control de estado estable para mantenerlos. Requieren grandes corrientes de pico para cargar y descargar la capacitancia de la compuerta. (Y la capacitancia de Miller como las transiciones de FET a través de la región lineal.

Cuando está activado, un FET es resistivo. Un transistor bipolar tiene una tensión de saturación más plana. Para dispositivos de tamaño similar, el FET tendrá una pérdida de conducción más baja a corrientes bajas, y el bipolar tendrá pérdidas de conducción más bajas cuando su voltaje de saturación sea menor que el * RDSon actual del FET.

Los bipolares son generalmente más baratos. (Aunque no siempre).

Los IGBT tienen algunas de las características de ambos dispositivos y también pueden ser una buena opción.

El dispositivo que debe usar depende de los requisitos de la aplicación.

    
respondido por el John D

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