Kapan MOSFET lebih tepat sebagai saklar daripada BJT?

Dalam eksperimen saya, saya hanya menggunakan BJT sebagai sakelar (untuk menghidupkan dan mematikan hal-hal seperti LED dan semacamnya) untuk keluaran MCU saya. Saya sudah berulang kali diberitahu, bahwa MOSFET mode-peningkatan saluran-N adalah pilihan yang lebih baik untuk switch (lihat di sini dan di sini , untuk contoh), tapi saya tidak yakin saya mengerti mengapa. Saya tahu bahwa MOSFET tidak membuang arus di gerbang, di mana basis BJT melakukannya, tetapi ini bukan masalah bagi saya, karena saya tidak menggunakan baterai. Sebuah MOSFET juga tidak memerlukan resistor secara seri dengan gerbang, tetapi umumnya TIDAK memerlukan resistor pull-down sehingga gerbang tidak mengambang ketika MCU di-boot ulang (kan?). Tidak ada pengurangan jumlah bagian, lalu.

Tampaknya tidak ada surplus MOSFET tingkat logika yang dapat mengubah arus yang dapat dilakukan BJT murah (~ 600-800mA untuk 2N2222, misalnya), dan yang sudah ada (TN0702, misalnya) adalah sulit ditemukan dan secara signifikan lebih mahal.

Kapan MOSFET lebih tepat daripada BJT? Mengapa saya terus-menerus diberitahu bahwa saya harus menggunakan MOSFET?

BJT jauh lebih cocok daripada MOSFET untuk mengendarai LED berdaya rendah dan perangkat serupa dari MCU. MOSFET lebih baik untuk aplikasi daya tinggi karena mereka dapat beralih lebih cepat daripada BJT, memungkinkan mereka untuk menggunakan induktor yang lebih kecil dalam pasokan mode switch, yang meningkatkan efisiensi.

BJT membuang-buang arus saat dinyalakan, terlepas dari apakah bebannya menarik sesuatu. Dalam perangkat bertenaga baterai, menggunakan BJT untuk memberi daya pada sesuatu yang bebannya sangat bervariasi tetapi sering kali rendah akan menghabiskan banyak energi. Jika BJT digunakan untuk memberi daya pada sesuatu dengan hasil arus yang dapat diprediksi, (seperti LED), masalah ini tidak seburuk itu; satu hanya dapat mengatur basis-emitor saat ini menjadi sebagian kecil dari arus LED.

$R_{ds(on)}$$V_{ce(sat)}$

$V_{ce(sat)}$$0.4V - 1V$

$R_{ds(on)}$$1.25 \Omega$

Anda dapat melihat bahwa VN2222 akan menghilang jauh lebih sedikit di sumber-drain.

Juga, seperti yang dijelaskan sebelumnya, MOSFET adalah perangkat transkonduktansi - tegangan pada gerbang memungkinkan arus melalui perangkat. Karena gerbang memiliki impedansi tinggi ke sumbernya, Anda tidak memerlukan arus gerbang konstan untuk membiasakan perangkat - Anda hanya perlu mengatasi kapasitansi yang melekat untuk mendapatkan gerbang terisi penuh kemudian konsumsi gerbang menjadi sangat kecil.

BJT lebih cocok dalam beberapa situasi karena mereka seringkali lebih murah. Saya dapat membeli TO92 BJT dengan harga masing-masing 0,8p tetapi MOSFET tidak mulai sampai masing-masing 2p - mungkin kedengarannya tidak banyak tetapi dapat membuat perbedaan besar jika Anda berurusan dengan produk yang sensitif biaya dengan banyak dari ini.

Perangkat FET yang hampir tidak memiliki arus input (gerbang saat ini) adalah pilihan terbaik untuk LED yang dikendalikan oleh mikro-controller karena mikro-controller tidak perlu menyediakan banyak arus melalui die-nya, menjaga dirinya tetap dingin (lebih sedikit disipasi panas pada chip) sementara arus LED hampir semuanya didorong melalui saluran FET eksternal. Ya, itu juga benar bahwa Ron dari perangkat FET yang khas sangat rendah menjaga penurunan tegangan rendah di FET yang menguntungkan untuk aplikasi daya rendah.

Namun, ada beberapa kelemahan dalam hal kekebalan terhadap kebisingan di gerbang MOSFET, yang mungkin tidak berlaku untuk BJT. Setiap potensi (noise) yang diterapkan di gerbang MOSFET akan membuat saluran melakukan sampai batas tertentu. Tidak terlalu (tapi masih memadai) untuk menggunakan MOSFET untuk menggerakkan koil relay dengan Vt rendah (ambang batas). Jika demikian, jika Mikrokontroler Anda mengendalikan FET, Anda mungkin ingin mendapatkan FET dengan Vt (ambang) yang lebih tinggi.

MOSFET lebih kuat untuk kebutuhan saat ini yang tinggi. Misalnya 15A berperingkat Mosfet dapat melewati 60A (fe IRL530) dari arus untuk waktu yang singkat. 15A dengan nilai BJT hanya dapat melewati pulsa 20A. MOSFET juga memiliki sambungan termal yang lebih baik untuk menahan case meskipun memiliki die yang lebih kecil.