MOSFET이 BJT보다 스위치로 더 적합한 때는 언제입니까?

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). 즉, 전류를 두 배 할 때마다 전력 손실과 부품의 열 생성이 4 배 됩니다. 고속 스위칭을 사용하는 MOSFET의 높은 게이트 커패시턴스는 BJT에 대한 낮은 구동 전류 (예 : 50mA)와 달리 MOSFET에 대한 큰 게이트 드라이버와 매우 높은 구동 전류 (예 : +/- 500mA)가 있어야 함을 의미합니다. 따라서 스위칭 주파수가 빠르다는 것은 BJT의베이스를 구동하는 것과 달리 MOSFET의 게이트 구동에서 더 많은 손실을 의미합니다.

2) 여기에 “마이그레이션하는 몇 가지 경우가 있습니다. ht 여전히 MOSFET 대신 BJT를 선택합니다.

(굵은 체로 표시된보다 적절한 이유는 다소 주관적입니다.)

1. 더 높은 스위칭 주파수가 필요합니다.
   1. 위를 참조하세요.
   2. (요즘은 MOSFET이 너무 빠르게 전환 될 수 있기 때문에 거의 문제가되지 않습니다.) 실제 고주파 디자인 경험이 많은 사람은 부담없이 들으실 수 있지만 아래 교과서에 따르면 BJT가 더 빠릅니다.
2. 연산 증폭기.
   1. 아래에서 더 인용하는 교과서 에서는 BJT가 여기에 유용하다고 말합니다 (연산 증폭기를 만드는 데 사용됨) (강조 추가됨).
      

      두 트랜지스터 유형은 각각 고유하고 고유 한 장점이 있음을 알 수 있습니다. 바이폴라 기술 는 op 앰프 .

3. [결과는 다를 수 있습니다.] 비용과 가용성에 관심이 많습니다.
   1. 부품을 선택할 때 때로는 많은 부품이 주어진 설계 목표에 적합하며 BJT는 때때로 더 저렴할 수 있습니다. 그렇다면 사용하십시오. BJT가 MOSFET보다 훨씬 더 길었기 때문에 부품을 구매하는 다소 제한적이고 주관적인 경험에 따르면 BJT는 정말 저렴하고 선택할 수있는 잉여 및 저렴한 옵션이 더 많이 있습니다. 특히 검색 할 때 손으로 쉽게 납땜 할 수있는 구멍 (THT) 부품 .
   2. 그러나 귀하의 경험은 아마도 귀하가 세계 어디에 있느냐에 따라 다를 수 있습니다 (확실하지 않습니다). . DigiKey와 같은 현대의 평판이 좋은 공급 업체의 현대 검색은 그 반대를 보여주고 MOSFET이 다시 승리합니다. 2020 년 10 월 DigiKey에서 검색하면 37808이 표시됩니다. MOSFET의 결과 , 11537 개가 THT 이고 BJT의 경우 18974 개 결과 , 8849 개가 THT 입니다.
   3. [훨씬 더- 관련성] MOSFET을 구동하는 데 자주 필요한 게이트 드라이버 IC 및 회로 ( low)는 MOSFET 기반 설계에 비용을 추가 할 수 있습니다.
4. 설계의 단순성을 원합니다.
   1. 모든 BJT는 사실상 ” 논리 수준 “입니다 (실제로는 BJT에 대한 개념이지만 저를 참으십시오), 전압 구동이 아닌 전류 구동이기 때문입니다. 대부분의 경우 V_GS 또는 게이트-소스 전압 ( 10V ~ 12V가 완전히 켜야하는 MOSFET)과 대조됩니다. 3.3V 또는 5V 마이크로 컨트롤러를 사용할 때 이러한 고전압으로 MOSFET 게이트를 구동하는 회로를 만드는 것은 특히 신규 사용자에게 고통 입니다. 냄새 나는 것을 켜기 위해 더 많은 트랜지스터, 푸시 풀 회로 / 하프 -H- 브리지, 차지 펌프, 값 비싼 게이트 드라이버 IC 등이 필요할 수 있습니다. 이것을 BJT와 비교해보십시오. 저항 하나만 있으면 3.3V 마이크로 컨트롤러가 전원을 켤 수 있습니다. 특히 “Darlington BJT 트랜지스터이므로 거대한 Hfe 게인 (약 500 ~ 1000 이상)이며 매우 낮은 (< 1 ~ 10mA) 전류로 켤 수 있습니다.
   2. 따라서 단순한 BJT 트랜지스터를 스위치로 사용하는 대신 MOSFET 트랜지스터를 스위치로 올바르게 구동하기 위해 설계가 훨씬 더 복잡해질 수 있습니다. 그런 다음 해결책은 ” 로직 레벨 ” MOSFET : 이는 게이트가 마이크로 컨트롤러 ” 논리 수준 ” (예 : 3.3V 또는 5V) 그러나 문제는 로직 레벨 MOSFET이 여전히 더 드물고 선택할 수있는 옵션이 적고 훨씬 비싸고 상대적으로 말하면 여전히 높은 게이트 커패시턴스를 가질 수 있다는 것입니다. 고속 s를 시도 할 때 극복하기 위해 매혹적인. 즉, 로직 레벨 MOSFET을 사용하더라도 푸시 풀 게이트 드라이버 회로 / 하프 H 브리지 또는 고전류, 고가의 게이트 드라이버 IC를 얻기 위해 더 복잡한 설계로 다시 돌아 가야 할 수 있습니다. 로직 레벨 MOSFET의 고속 스위칭을 활성화합니다.

도서 (ISBN-13 : 978-0199339136) Microelectronic Circuits (The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering) , 7th Edition, Adel S. Sedra 및 Kenneth C. Smith, ” 부록 G : MOSFET과 BJT 비교 ” ( 여기에서 온라인보기 ), 몇 가지 추가 통찰력을 제공합니다 (강조 추가됨) :

G.4 MOS 및 바이폴라 트랜지스터 결합-BiCMOS 회로

위의 논의에서 BJT가 훨씬 더 높은 트랜스 컨덕턴스의 MOSFET보다 이점이 있음이 분명합니다. (gm) DC 바이어스 전류의 동일한 값에서. 따라서 증폭기 단계 당 더 높은 전압 이득을 실현하는 것 외에도 바이폴라 트랜지스터 증폭기는 MOS 대응 제품에 비해 우수한 고주파 성능을 제공합니다.

반면, MOSFET 게이트의 거의 무한한 입력 저항으로 인해 입력 저항이 매우 높고 입력 저항이 매우 높은 증폭기를 설계 할 수 있습니다. 입력 바이어스 전류가 거의 제로에 가깝습니다. 또한 앞서 언급했듯이 MOSFET은 스위치의 탁월한 구현을 제공합니다. 이는 CMOS 기술을 통해 아날로그 회로 기능을 구현할 수있게 해주었습니다. 바이폴라 트랜지스터로는 불가능합니다.

두 트랜지스터 유형 각각에는 고유하고 고유 한 장점이 있음을 알 수 있습니다. 바이폴라 기술은 매우 높은 품질의 범용 회로 빌딩 블록을 설계하는 데 매우 유용했습니다. 연산 증폭기로. 반면에 CMOS는 매우 높은 패킹 밀도 와 디지털 및 아날로그 회로 모두에 대한 적합성, 대규모 집적 회로 구현을 위해 선택한 기술이되었습니다. 그러나 CMOS 회로의 성능은 설계자가 높은 gm과 우수한 전류 구동 기능을 필요로하는 기능에 사용할 수있는 (동일한 칩에) 바이폴라 트랜지스터를 사용할 수 있다면 개선됩니다. A CMOS 회로와 동일한 칩에 고품질 바이폴라 트랜지스터를 제작할 수있는 기술을 BiCMOS 라고합니다. 이 책의 적절한 위치에서 우리는 흥미롭고 유용한 BiCMOS 회로 블록.

이 대답은 다음을 반복합니다. 현대 통합 회로에서 BJT가 사용됩니까? ts가 MOSFET과 동일한 정도입니까? .

” 부록 G ” 는 ” 예제를 참조 할 수도 있습니다. G.3 “. 이 예에서는 전환 주파수 , f_T가 15.3만큼 높은 NPN BJT 트랜지스터를 보여줍니다. 1mA의 콜렉터 전류 I_C 인 GHz . 이는 드레인 전류에서 전환 주파수가 9.7GHz 에 불과한 NMOS 트랜지스터 (N 채널 MOSFET)와 대조됩니다. I_D, 1mA.

설명

• 왜 항상 MOSFET을 사용하고 잊어 버리지 않는 이유 BJT에 대해?
• ‘ 내 답변에 새 섹션을 추가했습니다. 주로 저는 다음과 같이 생각합니다. 1) 사용 편의성 : BJT는 일반적으로 운전하기 훨씬 쉬우 며 특수 게이트 드라이버 나 멋진 푸시 풀 회로가 필요하지 않습니다. ‘ 2) 비용 (이것에 대해서는 확실하지 않지만 요인이 될 수 있음), 3) 가용성 (오늘날 Digikey에서는 BJT보다 더 많은 MOSFET을 사용할 수 있지만 일부 지역에서는 BJT가 주변에 있기 때문에 그 반대가 여전히 사실 일 수 있습니다. 더 이상?-완전히 확실하지 않음). 그래서 제게는 대부분 # 1에 불과합니다. BJT는 대부분 운전하기가 더 쉽습니다.
• @ Quantum0xE7, 제가 ‘ 여기에 게시 한 것 이상으로, 저는 ‘ 정말 확실하지 않은 것 같습니다. 저는 ‘ 자신이 더 많이 알고 싶습니다.
• FET가 더 적은 전류를 필요로하고 우리는 실제로 스위치를 만들려고하기 때문에 FET는 BJT보다 쉽고 빠르게 전환 할 수 있습니다. 이것이 사실이 아닙니까?
• @ Quantum0xE7, 정상 상태의 경우 확실히 사실입니다. MOSFET 게이트를 한 번 충전하고 거기에 유지하면 ‘ 완료됩니다 (그리고 느린 풀업 / 풀다운 저항은 괜찮습니다)! 고속 스위칭의 경우 확실히 사실이 아닙니다. 위의 두 섹션을 참조하세요. 1) MOSFET 섹션 : ” MOSFET는 빠르게 전환할수록 효율성 이득을 잃기 시작합니다. ” 및 2) BJT 섹션 : ” 디자인의 단순성을 원합니다. ” . 참고 :이 경우 ‘ ” 스위치 “를 해석하여 모터, LED, 전압 변환기 및 스위치 모드 전원 공급 장치를 구동하는 데 사용되는 -speed PWM 스위칭.

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