FET gegen Bipolartransistor

Ich weiß, dass diese Frage offensichtlich klingt, aber ich kann immer noch keine Antwort finden.

Was ist der Zweck und die am besten geeigneten Anwendungen für Feldeffekttransistoren?

Ich meine, wir haben NPN-Transistoren mit bipolarem Übergang. Es kann verwendet werden, um eine Hochstromschaltung mit einem Niedrigstromsignal zu steuern, beispielsweise um das Relais über einen Mikrocontroller-Pin-Ausgang zu aktivieren. Die wichtigsten Merkmale (bitte keine holywars auf dieser Anweisung) arbeiten Spannung, h _fe und Verlustleistung. Wir können annehmen, dass ein NPN-Transistor mit h _fe = 50 für feste Spannung und Basis-Emitter-Strom 10 mA von Kollektor zu Emitter bis zu 500 mA durchläuft. Im Allgemeinen können wir sagen, dass der Kollektor-Emitter-Strom durch den Basis-Emitter-Strom bestimmt wird.

[Haftungsausschluss: Ich bin mir bei den folgenden Aussagen nicht sicher und es ist der Zweck, diese Frage klar zu stellen]: Ok, jetzt schauen wir uns die FET-Transistoren an. Der Source-Drain-Strom wird durch die Gate-Drain-Spannung bestimmt:

Das zweite Diagramm (über dem Buchstaben б) ist die Abhängigkeit des Source-Drain-Stroms von der Gate-Drain-Spannung. Damit,

• Während die "nützliche" Stromverstärkung der Bipolartransistoren durch den Strom zwischen zwei Pins bestimmt wird, wird die Stromverstärkung der FET-Transistoren durch die Spannung zwischen zwei Pins bestimmt.
• Der FET-Transistor verbraucht viel weniger Energie, da der Gate-Drain-Widerstand sehr hoch ist.

Unter der Annahme, dass diese beiden Aussagen richtig sind, verstehe ich nicht ganz, wie ich diese Transistoren verwenden möchte und wann ich sie bipolaren vorziehen sollte.

Danke im Voraus.

Wenn Sie heilige Kriege vermeiden möchten, müssen Sie vermeiden, vereinfachende und unvollständige Aussagen zu machen :-).

Bipolartransistoren sind stromgesteuert.

MOSFETs sind spannungsgesteuert.

In beiden Fällen ist die Verteilung der Parameter während der Herstellung so, dass eine Schaltung fast immer auf Rückkopplung angewiesen ist, um eine bestimmte Spannungs- oder Stromverstärkung zu erzeugen.

MOSFETs sind für "Jelly Bean" -Anwendungen am unteren Ende tendenziell etwas teurer. Für das Schalten von mehr als ein paar ~ 100 mA sind MOSFETs normalerweise genauso billig oder billiger als funktional äquivalente Transistoren, lassen sich leichter von einem uC (Mikrocontroller) als digitalem Schalter ansteuern als Bipolartransistoren und weisen tendenziell deutlich bessere Eigenschaften auf.

Ein "Ein" -Bipolartransistor weist eine Sättigungsspannung auf. Dies kann mehrere Zehntel Volt betragen, und um es viel unter 0,1 V zu bringen, ist normalerweise ein hohes Verhältnis von Basis zu Kollektorstrom erforderlich, das unerwünscht hoch ist. Bei 1 A führt eine 0,1 (Sättigungsspannung) 0,1 W ab und entspricht einem R = V / I = 0,1 / 1 = 100 Transistor. Aber bei 10A sind die Zahlen 1 Watt Verlustleistung und 10 . Die 0,1 V sind bei höheren Strompegeln sehr schwer zu erreichen.$V_{sat}$$m\Omega$$m\Omega$

Der (Drain-Source on Resistance) von MOSFETs liegt normalerweise unter 0,1 und Sie können Geräte mit 10 oder sogar unter 1 .$R_{DSon}$$\Omega$$m\Omega$$m\Omega$

Mit steigenden Schaltgeschwindigkeiten benötigen MOSFETs einen Gate-Treiber zum Laden und Entladen der Gate-Kapazität. Diese können relativ billig sein.

Mehr in Kürze ....

Die naheliegendste Antwort, die mir in den Sinn kommt, ist der Versuch, eine mittlere Last zu wechseln. Ein BJT-Kollektor-Emitter wird beim Schalten (z. B.) von 10 Ampere bei möglicherweise nur 200 mV gesättigt - die Verlustleistung beträgt 2 Watt.

Ein anständiger MOSFET kann einen Einschaltwiderstand von 5 Milliohm haben und der Spannungsabfall beträgt 50 mV bei 10 Ampere - die Verlustleistung beträgt 0,5 Watt. Ich würde den MOSFET wählen!

Wenn Sie zu einer viel "leistungsstärkeren" Anwendung wechseln, gewinnt der IGBT, weil MOSFETs nicht ohne weiteres einen ausreichend niedrigen Einschaltwiderstand von beispielsweise 500 Ampere erreichen können, aber MOSFETs schleichen sich Jahr für Jahr in diesen Bereich ein.

Eine großartige Sache an MOSFETs, die mir aufgefallen ist, ist, dass sie viel besser zum Schalten von Dingen geeignet sind. Ich kann eine Spannung an das Gate anlegen, ohne mir Gedanken über die Begrenzung des Stroms machen zu müssen. Wenn ich jedoch einen BJT verwende, muss ich einen Strombegrenzungswiderstand in Reihe mit der Basis schalten. Andernfalls kann das Schaltsignal Stromlasten durch den BJT auf Masse leiten.

Wenn ich zum Beispiel eine Last schalten muss, die mehr Strom benötigt, als mein Mikrocontroller liefern kann, greife ich nach meinen Kleinsignal-N-Kanal-MOSFETs. Ich benutze sie, weil ich weiß, dass für die von mir hergestellte Lastschaltschaltung kein Widerstand in Reihe mit dem Gate erforderlich ist.

Beantwortet das deine Frage?

MOSFETs sind Majority-Carrier-Geräte und können viel schneller als BJTs ausschalten (insbesondere ausschalten).

Außerdem sind MOSFETs spannungsgesteuert und benötigen daher keinen stationären Steuerstrom, um sie eingeschaltet zu halten. Sie benötigen große Spitzenströme, um die Gatekapazität zu laden und zu entladen. (Und die Miller-Kapazität beim Übergang des FET durch den linearen Bereich.

Wenn eingeschaltet, ist ein FET resistiv. Ein Bipolartransistor hat eine flachere Sättigungsspannung. Bei Bauelementen ähnlicher Größe weist der FET bei niedrigen Strömen einen geringeren Leitungsverlust auf, und der Bipolar weist geringere Leitungsverluste auf, wenn seine Sättigungsspannung geringer ist als der Strom * RDSon des FET.

Bipolare sind in der Regel günstiger. (Nicht immer.)

IGBTs haben einige der Eigenschaften beider Geräte und können auch eine gute Wahl sein.

Welches Gerät Sie verwenden sollten, hängt von den Anwendungsanforderungen ab.