MOSFET이 BJT보다 스위치로 더 적합한 경우는 언제입니까?

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실험에서, BJT 만 MCU 출력을위한 스위치 (LED 등과 같은 것들을 켜고 끄는 스위치)로 사용했습니다. 그러나 N 채널 향상 모드 MOSFET이 스위치에 더 적합한 선택이라고 반복해서 들었지만 ( 예를 들어 여기 및 여기 참조 ) 왜 그런지 잘 모르겠습니다. MOSFET이 BJT의베이스가하는 게이트에서 전류를 낭비하지 않는다는 것을 알고 있지만 배터리를 사용하지 않기 때문에 이것은 문제가되지 않습니다. MOSFET에는 게이트와 직렬로 연결된 저항이 필요하지 않지만 일반적으로 DOES에는 풀다운 저항이 필요하므로 MCU가 재부팅 될 때 게이트가 부유하지 않습니다 (오른쪽?). 부품 수 감소가 없습니다.

값싼 BJT가 할 수있는 전류 (예 : 2N2222의 경우 최대 600-800mA)를 전환 할 수있는 로직 잉여의 MOSFET은 많지 않으며 존재하는 것 (예 : TN0702)은 다음과 같습니다. 찾기 힘들고 훨씬 비싸다.

MOSFET이 BJT보다 적절한시기는 언제입니까? 왜 MOSFET을 사용해야한다고 계속 들립니까?

— 표
소스

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배터리 제한이 전력을 보존하는 유일한 이유는 아닙니다. 방열은 어떻습니까? 운영 비용은 어떻습니까? 제품 수명 (열에 의해 제한 될 수 있음)은 어떻습니까?

— 갈라 민

수십 년 전, MOSFET이 여전히 새로운 장치 였을 때, MOSFET 제조업체가 부품이 실제로 출시되고 있음을 보여주기 위해 MOSFET이 실제로 성취했다고 지적한 한 기사를 본 기억이 있습니다. 이는 현재 2N2222가 보유하고있는 일반적인 생태 학적 틈새 시장에 적합하도록 설계되고 고안되었습니다.

— John R. Strohm 2016 년

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BJT는 MCU에서 저전력 LED 및 유사한 장치를 구동하는 데 MOSFET보다 훨씬 적합합니다. MOSFET은 BJT보다 더 빠르게 스위칭 할 수있어 스위치 모드 전원에서 더 작은 인덕터를 사용할 수있어 고효율 애플리케이션에 더 좋습니다.

— 레온 헬러
소스

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LED 구동에 BJT를 '보다 훨씬 더 적합하게'만드는 것은 무엇입니까? MOSFET 스위치를 사용하는 수많은 LED 드라이버가 있습니다.

— Mark

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빠른 스위칭이 반드시 고전력 애플리케이션과 관련이있는 것은 아닙니다. Darlington 쌍 (BJT) 등을 사용하여 고전력을 전환 할 수 있습니다. 당신은 대답이 문제의 핵심에 도달하지 않는다는 것입니다.

— gallamine

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파워 달링턴은 MOSFET에 비해 느리다! 인덕터 크기를 최소화하고 효율을 높이려면 빠른 스위칭이 바람직합니다.

— 레온 헬러

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@Mark : BJT의 주요 한계 중 하나는 가능한 최대 콜렉터 전류에 비례하는베이스 전류가 필요하다는 것입니다. 최대 전류가 예상 전류 (예 : 모터)보다 훨씬 큰 것을 제어 할 때 이는 매우 낭비가 될 수 있습니다. 그러나 LED를 구동 할 때 전류를 꽤 잘 예측할 수 있습니다. 기지에서 자신의 힘의 2.5 %를 낭비하는 것은 큰 문제가 아닙니다.

— supercat

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@Mark : 일부 애플리케이션에서는 2.5 %가 큰 문제 일 수 있지만, 많은 애플리케이션에서이를 제어하는 트랜지스터의베이스에서 소비되는 250uA보다 LED가 소비하는 10mA에 대해 훨씬 더 걱정할 것입니다. 필자 스스로 "훨씬"이라는 용어를 더 적합하게 사용하지는 않았지만 BJT는 종종 MOSFET보다 약간 저렴하며, 그 자체로는 "보다 적합하다"는 말이 있습니다. 또한 일부 응용 분야에서는 MOSFET보다 정전류 회로를 위해 BJT를 배선하는 것이 더 쉬울 수 있습니다.

— supercat 2016 년

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BJT는 부하가 무언가를 끌고 있는지 여부에 관계없이 전원을 켤 때마다 약간의 전류를 낭비합니다. 배터리 구동 장치에서 BJT를 사용하여 부하가 가변적이지만 종종 낮은 전력을 공급하면 많은 에너지를 낭비하게됩니다. BJT를 사용하여 (예를 들어 LED와 같이) 예측 가능한 전류 소모로 무언가에 전력을 공급한다면이 문제는 나쁘지 않습니다. 베이스 이미 터 전류를 LED 전류의 작은 부분으로 간단하게 설정할 수 있습니다.

— 슈퍼 캣
소스

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적절한 N- 채널 MOSFET은 적절히 바이어스되면 (드레인 소스 등가 저항) 이 매우 낮아서 전원을 켤 때 실제 스위치와 매우 유사하게 동작합니다. 켜져있을 때 MOSFET의 전압 은 BJT 의 (콜렉터-이미 터 포화 전압) 보다 낮습니다 . $R_{ds(on)}$ $V_{ce(sat)}$

2N2222는 바이어 싱 전류에 따라 를 갖 . $V_{ce(sat)}$ $0.4V - 1V$

VN2222 MOSFET의 최대 은 입니다. $R_{ds(on)}$ $1.25 \Omega$

VN2222가 드레인 소스에서 훨씬 덜 소실됨을 알 수 있습니다.

또한 앞에서 설명한 바와 같이 MOSFET은 트랜스 컨덕턴스 디바이스이며 게이트의 전압은 디바이스를 통해 전류를 허용합니다. 게이트는 소스에 대한 높은 임피던스이기 때문에 장치를 바이어스하기 위해 일정한 게이트 전류가 필요하지 않습니다. 게이트를 충전하기 위해 고유 커패시턴스를 극복하면 게이트 소비가 최소화됩니다.

— 아담 로렌스
소스

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그러나 3.3V MCU에서 VN2222를 구동하기는 어렵지만 정확히 사용할 수는 없습니다.

— Mark

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R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$ VN2222의 은 1.25가 아닌 입니다. 심지어 당신이 논리 FET를 수십 찾을 수 있습니다, 아름다운되지 않을 것 미만

7.5 Ω

$7.5\Omega$

1.25 Ω

$1.25\Omega$

R_{D S (O N)}

$R_{DS(ON)}$

100 m Ω

$100 m\Omega$

— stevenvh

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@Mark-Supertex는 페어차일드 또는 NXP가 아닐 수 있지만 VN2222는 DigiKey 및 Mouser에서 쉽게 구할 수 있습니다.

— stevenvh 2016 년

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BJT는 종종 저렴하기 때문에 일부 상황에서 더 적합합니다. TO92 BJT를 각각 0.8p로 구입할 수 있지만 MOSFET은 각각 2p까지 시작하지 않습니다.별로 들리지 않을 수도 있지만 많은 비용을 들여 비용에 민감한 제품을 다루는 경우 큰 차이를 만들 수 있습니다.

— 토마스 오
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마이크로 컨트롤러는 다이를 통해 많은 전류를 공급할 필요가 없기 때문에 입력 전류 (게이트 전류)가 거의없는 FET 디바이스가 마이크로 컨트롤러가 구동하는 LED에 가장 적합합니다. LED 전류는 거의 모두 외부 FET 채널을 통해 구동됩니다. 그렇습니다. 일반적인 FET 디바이스의 Ron은 FET에서 낮은 전압 강하를 유지하면서 매우 낮아서 저전력 애플리케이션에 유리합니다.

그러나 MOSFET의 게이트에서 노이즈 내성에 관해서는 약간의 단점이 있으며, 이는 BJT의 경우에는 그렇지 않을 수 있습니다. MOSFET의 게이트에 적용된 모든 전위 (노이즈)는 채널을 어느 정도까지 전도시킵니다. 낮은 Vt (임계 값)로 릴레이 코일을 구동하기 위해 Mosfet를 사용하는 것은 (그러나 여전히 적합하지는 않습니다). 이 경우 마이크로 컨트롤러가 FET를 구동하는 경우 Vt (임계 값)가 더 높은 FET를 얻을 수 있습니다.

— dr3patel
소스

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MOSFET은 고전류 요구 사항에 더욱 견고합니다. 예를 들어 15A 정격 Mosfet는 단기간 동안 60A (fe IRL530)의 전류를 전달할 수 있습니다. 15A 정격 BJT는 20A 펄스 만 통과 할 수 있습니다. 또한 Mosfets는 다이가 더 작더라도 케이스 저항에 대한 열 접합이 더 우수합니다.

— 안드리 우스 기타 모드
소스

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이것이 일반적인 규칙이어야하는 이유를 소스로 제공 할 수 있습니까?

— Jonas Stein