В чем разница между MOSFET и BJT

http://www.digikey.com/product-search/en?lang=en&site=US&keywords=tip120

TIP120 — это BJT , семейство транзисторов, отличное от полевых транзисторов . Ниже представлена ​​широкая, упрощенная мультяшная версия того, как они оба работают. Ниже предполагается NPN и NMOS, как указано в вопросе. PNP и PMOS частично инвертируют это.

BJT имеет очень низкий базовый импеданс; по сути, между базой и эмиттером есть диод. Это означает, что если транзистор «включен», база транзистора будет на ~ 0,7 В выше эмиттера. Если вы попытаетесь поднять базу выше этого (скажем, до 3,3 В или 5 В с выводом ввода-вывода микроконтроллера), будет протекать нежелательно большой ток, и произойдет что-то плохое. У вас должно быть что-то между контактом ввода-вывода и базой транзистора, чтобы ограничить этот ток. Итак, резистор. Сторона процессора резистора соответствует 5 В (или любой другой логической шине вашего микроконтроллера), а сторона транзистора - ~ 0,7 В. Этот перепад напряжения, разделенный на сопротивление, дает вам ток, подаваемый в базу. Это, а также характеристики транзистора говорят вам, какой ток теперь может протекать через коллектор-эмиттер биполярного транзистора.

Полевой транзистор имеет очень высокий импеданс затвора, поэтому при включении через затвор не протекает ток. Вы подаете напряжение между затвором и истоком, и «переключатель» замыкается. Затвор обычно может быть на 20 В выше истока, поэтому управление полевым транзистором с помощью микроконтроллера обычно не является проблемой. Вместо этого у вас есть противоположная проблема: некоторым полевым транзисторам требуется большее напряжение затвора, чем могут обеспечить некоторые процессоры!

Теперь есть всевозможные дополнительные детали. Иногда вы включаете резистор последовательно с затвором полевого транзистора для целей фильтрации. На самом деле через затвор полевого транзистора протекает ток, особенно при включении и выключении, что может иметь значение для некоторых приложений. А биполярные транзисторы и полевые транзисторы могут управляться в аналоговом режиме, когда они не полностью включены или выключены, а находятся где-то посередине. Иногда это хорошо, иногда плохо.

Когда я ношу свою шляпу микроконтроллера, я стараюсь использовать полевые транзисторы везде, где это возможно. В целом , с ними легче работать, и их потери ниже. BJT иногда дешевле, и они, скорее всего, будут выбором для приложений аналогового управления.

Краткое сравнение MOSFET и транзисторов BJE будет включать следующее:

падение напряжения

• Транзисторы имеют значительное падение напряжения на эмиттере и коллекторе, оно находится в пределах 1-2в (а у Дарлингтона и выше ).
• МОП-транзисторы, с другой стороны, не имеют определенного падения напряжения, а скорее сопротивление сток-исток в открытом состоянии (Rds-on), которое находится в диапазоне миллиОм и приводит к низкому падению напряжения.

привод базы/ворот

• Транзисторам обычно требуется резистор к базе (резистор в эмиттере может иметь аналогичный эффект), чтобы ограничить ток база-эмиттер до безопасного уровня. Общее эмпирическое правило заключается в том, что транзистору требуется от 1/10 до 1/20 тока коллектора, подводимого к базе, чтобы он был насыщен и имел низкое падение напряжения Vce (что требуется для транзистора, используемого в качестве переключателя) . Для Дарлингтона этот ток значительно ниже из-за высокого коэффициента усиления.
• МОП-транзисторам практически не нужен ток на затвор для статической работы (это всего лишь небольшое количество тока при включении / выключении), но им необходимо управлять затвором при достаточно высоком уровне напряжения (зависит от модели), чтобы MOSFET повернулся полностью включен и имеет низкий Rds-on.
  Когда MOSFET используется для быстрого переключения ШИМ (в отличие от статической работы), обычно требуется соответствующий драйвер (с достаточной пропускной способностью по току), и причина в том, что затвор MOSFET имеет емкость, которая должна быть заряжена, чтобы MOSFET был заряжен. включается и разряжается, чтобы MOSFET выключился, чем быстрее вы сможете заряжать и разряжать емкость затвора, тем быстрее MOSFET будет переключаться между состояниями включения / выключения, проводя как можно меньше времени в состоянии, которое находится между этими двумя, где рассеиваемая мощность будет высокой (это приведет к перегреву).