Quando un MOSFET è più appropriato come interruttore rispetto a un BJT?

Nella mia sperimentazione, ho usato solo BJT come interruttori (per accendere e spegnere cose come LED e simili) per le mie uscite MCU. Mi è stato ripetutamente detto, tuttavia, che i MOSFET in modalità di miglioramento del canale N sono una scelta migliore per gli switch (vedere qui e qui , per esempi), ma non sono sicuro di capire il perché. So che un MOSFET non spreca corrente sul gate, dove fa la base di un BJT, ma questo non è un problema per me, poiché non sto funzionando con le batterie. Un MOSFET inoltre non richiede alcun resistore in serie con il gate, ma generalmente richiede un resistore di pulldown in modo che il gate non galleggi quando viene riavviato l'MCU (giusto?). Nessuna riduzione, quindi, conta.

Non sembra esserci un grande surplus di MOSFET a livello logico che possono cambiare la corrente che i BJT economici possono (ad esempio ~ 600-800mA per un 2N2222), e quelli che esistono (TN0702, ad esempio) sono difficile da trovare e significativamente più costoso.

Quando un MOSFET è più appropriato di un BJT? Perché mi viene continuamente detto che dovrei usare i MOSFET?

I BJT sono molto più adatti dei MOSFET per pilotare LED a bassa potenza e dispositivi simili dalle MCU. I MOSFET sono migliori per applicazioni ad alta potenza perché possono passare più velocemente dei BJT, consentendo loro di utilizzare induttori più piccoli negli alimentatori a commutazione, aumentando l'efficienza.

BJT spreca corrente ogni volta che viene acceso, indipendentemente dal fatto che il carico stia assorbendo qualcosa. In un dispositivo alimentato a batteria, l'uso di un BJT per alimentare qualcosa il cui carico è molto variabile ma spesso basso finirà per sprecare molta energia. Se un BJT viene utilizzato per alimentare qualcosa con un assorbimento di corrente prevedibile, tuttavia (come un LED), questo problema non è così grave; si può semplicemente impostare la corrente dell'emettitore di base su una piccola frazione della corrente del LED.

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

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

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

Si può vedere che VN2222 si dissiperà molto meno attraverso la sorgente di drain.

Inoltre, come precedentemente spiegato, il MOSFET è un dispositivo di transconduttanza - la tensione sul gate consente la corrente attraverso il dispositivo. Poiché il gate è ad alta impedenza rispetto alla sorgente, non è necessaria una corrente di gate costante per polarizzare il dispositivo - è sufficiente superare la capacità intrinseca per caricare il gate, quindi il consumo del gate diventa minuscolo.

I BJT sono più adatti in alcune situazioni perché sono spesso più economici. Posso acquistare TO92 BJT per 0,8p ciascuno, ma i MOSFET non iniziano fino a 2p ciascuno - potrebbe non sembrare molto ma può fare una grande differenza se hai a che fare con un prodotto sensibile ai costi con molti di questi.

I dispositivi FET che non hanno quasi corrente di ingresso (corrente di gate) sono la scelta migliore per i LED pilotati dal micro-controller poiché il micro-controller non ha bisogno di fornire molta corrente attraverso la sua matrice, mantenendosi fresco (minore dissipazione del calore sul chip) mentre la corrente del LED è quasi interamente pilotata attraverso il canale FET esterno. Sì, è anche vero che i Ron dei tipici dispositivi FET sono molto bassi mantenendo una caduta di tensione bassa attraverso il FET, il che è vantaggioso per applicazioni a bassa potenza.

Tuttavia, ci sono alcuni svantaggi quando si tratta dell'immunità al rumore al gate del MOSFET, il che potrebbe non essere il caso dei BJT. Qualsiasi potenziale (rumore) applicato al gate del MOSFET renderà il canale condotto in una certa misura. Non è altamente (ma comunque adeguato) utilizzare il Mosfet per pilotare le bobine dei relè con bassa Vt (soglia). In tal caso, se il tuo microcontrollore sta guidando il FET, potresti voler ottenere un FET con Vt (soglia) più alta.

I MOSFET sono più robusti per i requisiti di corrente elevata. Ad esempio il Mosfet 15A può passare 60A (fe IRL530) di corrente per un breve periodo. Il BJT classificato 15A può trasmettere solo impulsi 20A. Inoltre i mosfet hanno una migliore giunzione termica per resistere alla custodia anche se ha una matrice più piccola.