Kdy je MOSFET vhodnější jako přepínač než BJT?

Odpověď

Odpovědět

Odpověď

Odpověď

Odpovědět

). To znamená, že pokaždé zdvojnásobíte aktuální čtyřnásobně ztráty energie a tvorbu tepla v části. Vysoká kapacita brány na MOSFET s vysokorychlostním přepínáním znamená, že musíte mít velké ovladače brány a velmi vysoké budicí proudy na MOSFET (např .: +/- 500 mA), na rozdíl od nízkých budících proudů do BJT (např: 50 mA). Rychlejší spínací frekvence tedy znamenají více ztrát při řízení brány MOSFET, na rozdíl od řízení základny BJT.

2) Zde je tedy několik případů migrace Stále volíte BJT přes MOSFET:

(tučnější důvody – to je poněkud subjektivní).

1. Potřebujete vyšší spínací frekvence.
   1. Viz výše.
   2. (I když to je málokdy problém, myslím, že MOSFET lze dnes stejně rychle přepínat). Někdo, kdo má spoustu reálných zkušeností s vysokofrekvenčním designem, se může ozvat, ale na základě níže uvedené učebnice jsou BJT rychlejší.
2. Musíte udělat operační zesilovač.
   1. Učebnice, kterou cituji níže , říká, že BJT jsou pro to dobré (používají se k výrobě operačních zesilovačů) zde (zvýraznění přidáno):
      

      Je tedy vidět, že každý ze dvou typů tranzistorů má své vlastní odlišné a jedinečné výhody: Bipolární technologie byl mimořádně užitečný při navrhování velmi kvalitních obvodových stavebních bloků pro všeobecné účely, jako jsou op amps .

3. [Výsledky se mohou lišit] Hodně vám záleží na ceně a dostupnosti.
   1. Při výběru dílů někdy funguje mnoho dílů pro daný konstrukční cíl a BJT mohou být občas levnější. Pokud ano, použijte je. Vzhledem k tomu, že BJT byly mnohem déle než MOSFETy, moje poněkud omezená subjektivní zkušenost s nákupem dílů ukazuje, že BJT jsou opravdu levné a mají na výběr více přebytků a levných možností, zejména při hledání – díry (THT) pro snadné ruční pájení .
   2. Vaše zkušenosti se však mohou lišit, možná dokonce podle toho, kde ve světě se nacházíte (nevím jistě) . Moderní vyhledávání od renomovaných současných dodavatelů, jako je DigiKey, ukazují pravý opak a MOSFETy opět vyhrávají. Hledání na DigiKey v říjnu 2020 ukazuje 37808 výsledky pro MOSFET , přičemž 11537 z nich je THT a pouze 18974 výsledků pro BJTs , přičemž 8849 z nich je THT .
   3. [mnohem více- relevantní] integrované obvody ovladače a obvody brány, které jsou často potřebné k řízení MOSFETů (viz low) může zvýšit náklady na váš design založený na MOSFET.
4. Chcete jednoduchý design.
   1. Všechny BJT jsou účinně “ logické úrovně “ (to opravdu není koncept pro BJT, ale mějte se mnou), protože jsou napájeny proudem, NE napětím. Porovnejte to s MOSFETy, kde většina vyžaduje V_GS neboli Gate to Source Voltage o hodnotě 10V ~ 12V, aby se plně zapnula. Vytvoření obvodů pro řízení MOSFET brány s těmito vysokými napětími při použití mikrokontroléru 3,3 V nebo 5 V je bolest v zadku , zejména pro nováčky. Možná budete potřebovat více tranzistorů, push-pull obvodů / polovičních H můstků, nabíjecích čerpadel, drahých integrovaných obvodů ovladače Gate atd., Jen abyste zapnuli páchnoucí věc. Kontrastujte to s BJT, kde vše, co potřebujete, je jeden rezistor a váš mikrokontrolér 3,3 V jej může dobře zapnout, zvláště pokud se jedná o tranzistor Darlington BJT, takže má obrovský Hfe gain (přibližně 500 ~ 1 000 nebo více) a lze jej zapnout při velmi nízkých (< 1 ~ 10 mA) proudech.
   2. Takže návrhy mohou být mnohem komplikovanější, pokud chcete správně řídit tranzistor MOSFET jako přepínač místo jednoduchého tranzistoru BJT jako přepínač. Řešením pak je použít “ logic-level “ MOSFET, což znamená, že jsou navrženy tak, aby jejich brány byly ovládány pomocí mikrokontroléru “ logických úrovní „, například 3,3 V nebo 5 V. Problém však je: logické MOSFETy jsou stále vzácnější a mají méně možností na výběr, jsou mnohem dražší, relativně řečeno a stále mohou mít vysokou kapacitu brány překonat při pokusu o vysokorychlostní s fascinující. To znamená, že iu MOSFETů na logické úrovni se možná budete muset vrátit zpět ke komplikovanějšímu návrhu, abyste získali push-pull Gate driver obvod / half-H-bridge, nebo vysoce aktuální, drahý, Gate driver IC v aby bylo možné vysokorychlostní přepínání MOSFET na logické úrovni.

Toto kniha (ISBN-13: 978-0199339136) Microelectronic Circuits (The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering) , 7. vydání, Adel S. Sedra a Kenneth C. Smith, v “ Dodatek G: POROVNÁNÍ MOSFETU A BJT “ ( zobrazit online zde ), poskytuje některé další informace (zvýraznění přidáno):

G.4 Kombinace MOS a bipolárních tranzistorů – obvody BiCMOS

Z diskuse výše by mělo být zřejmé, že BJT má oproti MOSFET výhodu mnohem vyšší transkonduktance (gm) při stejné hodnotě stejnosměrného předpětí. Kromě realizace vyšších zisků napětí na stupeň zesilovače mají tedy bipolární tranzistorové zesilovače ve srovnání se svými protějšky MOS vynikající vysokofrekvenční výkon.

Na druhou stranu prakticky nekonečný vstupní odpor na bráně MOSFET umožňuje navrhovat zesilovače s extrémně vysokými vstupními odpory a téměř nulový zkreslený vstupní proud. Jak již bylo zmíněno dříve, MOSFET poskytuje vynikající implementaci přepínače, což díky technologii CMOS umožňuje realizovat řadu funkcí analogových obvodů. to u bipolárních tranzistorů není možné.

Je tedy vidět, že každý ze dvou typů tranzistorů má své vlastní odlišné a jedinečné výhody: Bipolární technologie byla mimořádně užitečná při navrhování velmi kvalitních obvodových stavebních bloků pro všeobecné účely, jako je jako operační zesilovače. Na druhou stranu CMOS s velmi vysokou hustotou balení a vhodností pro digitální i analogové obvody, se stala technologií volby pro implementaci velmi rozsáhlých integrovaných obvodů. Výkon obvodů CMOS však může být vylepšeno, pokud má designér k dispozici (na stejném čipu) bipolární tranzistory, které lze použít ve funkcích, které vyžadují jejich vysokou gramáž a vynikající schopnost pohonu proudem. A technologie, která umožňuje výrobu vysoce kvalitních bipolárních tranzistorů na stejném čipu jako obvody CMOS, se výstižně nazývá BiCMOS . Na příslušných místech v této knize uvádíme zajímavé a užitečné obvodové bloky BiCMOS.

Tato odpověď opakuje toto: Používají se BJT v moderních integrovaných obvodech t ve stejném rozsahu jako MOSFET? .

V “ Dodatku G “ výše citované učebnice, můžete také odkazovat na “ příklad G.3 „. V tomto příkladu ukazují tranzistor NPN BJT dosahující přechodovou frekvenci , f_T až 15,3 GHz s kolektorovým proudem I_C 1 mA. To je v kontrastu s tím, že tranzistor NMOS (N-kanálový MOSFET) dosahuje přechodové frekvence pouze 9,7 GHz při odtokovém proudu, I_D, 1 mA.

Komentáře

• Proč prostě nepoužívat MOSFET stále a zapomenout o BJTs?
• Přidal jsem do své odpovědi novou sekci ‚. Většinou si myslím: 1) snadné použití: BJT se obecně řídí mnohem snadněji a nevyžadují žádné ‚ žádné speciální ovladače brány nebo přepychové obvody push-pull, 2) náklady (není to úplně jisté, ale může to být faktor), 3) dostupnost (dnes na Digikey je k dispozici více MOSFETů než BJT, ale v některých částech světa může stále platit opak, protože BJT existují již déle? – nejste si úplně jisti). Takže pro mě je většinou jen č. 1: BJT je stále mnohem snazší řídit.
• @ Quantum0xE7, nad rámec toho, co jsem zde ‚ zveřejnil, Předpokládám, že si nejsem jistý ‚. ‚ Rád bych věděl víc sám.
• Myslel jsem si, že jelikož FET vyžadují méně proudu a my se opravdu jen snažíme vytvořit přepínač, FET by byly snadnější a rychlejší přepínání než BJT. Není to pravda?
• @ Quantum0xE7, pro ustálený stav určitě je pravda. Jednoduše nabijte bránu MOSFET jednou a podržte ji tam a vy jste ‚ hotovi (a pomalé vytahovací / vytahovací rezistory jsou v pořádku)! Pro vysokorychlostní přepínání rozhodně NENÍ pravda. Viz tyto dvě sekce výše: 1) v sekci MOSFET: “ MOSFETy začínají ztrácet své zvýšení efektivity, čím rychleji je přepnete “ a 2) v sekci BJT: “ Chcete jednoduchý design “ . Poznámka: ‚ m tlumočím “ přepínat “ v tomto případě také na vysokou -rychlé přepínání PWM, které se používá k pohonu motorů, LED diod, měničů napětí a spínaných napájecích zdrojů.

Odpověď

Odpověď