Qual è la differenza tra MOSFET e BJT (dal punto di vista dell'analisi dei circuiti)?

Quando si analizzano circuiti con transistor al loro interno, quando fa differenza se si tratta di MOSFET o BJT?

transistors analysis

— Andres Riofrio
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La risposta che ho scritto per questa altra domanda si applica a questa domanda: electronics.stackexchange.com/questions/14440/…

Differenze principali / Ruvide: i MOSFET sono guidati da tensione e controllano efficacemente la resistenza di un canale resistivo bidirezionale. La corrente zero (quindi la potenza 0) necessaria per resistere MA una carica sostanziale deve essere spazzata dentro e fuori dal gate per variare i transitori di corrente così alta al gate. | I BJT sono guidati dalla corrente e controllano una giunzione unidirezionale la cui capacità di passare corrente è controllata. Le basi richiedono corrente correlata alla corrente del collettore, quindi hanno bisogno di energia statica quando sono accese. In ALCUNE circostanze, l'uso di unità esterne e circuiti di feedback consentirà a MOSFET e BJT di essere scambiati.

— Russell McMahon,

possibile duplicato di Quando utilizzare quale transistor

— Olin Lathrop

Risposte:

Dal punto di vista del design, la differenza principale e più evidente è la corrente di base: come ha detto Russel, il bipolare è guidato dalla corrente, il che significa che la corrente che scorre nel Collettore sarà proporzionale alla corrente che scorre nella Base (e l'Emettitore produrrà la somma per il KCL); il MOSFET, invece, ha un'impedenza del Gate molto elevata, e solo l'attivazione di una tensione più alta del treshold lo attiverà.

$h_{FE}$

D'altra parte, il suo guadagno fisso potrebbe essere insufficiente per usarlo come interruttore, dove un ingresso a bassa potenza viene utilizzato per accendere un carico ad alta corrente: in tal caso la configurazione di Darlington (due BJT a cascata) può aiutare, ma MOS non ha questo problema perché il suo guadagno attuale è praticamente infinito (nessuna corrente di gate come abbiamo detto).

Un altro aspetto che può essere rilevante è che al MOS, essendo controllato dalla carica nel Gate, non piace che sia fluttuante (non collegato): in quel caso, è esposto al rumore e si tradurrà in un comportamento imprevedibile (possibilmente distruttivo). Il BJT, che richiede una corrente di base, è più robusto in questo senso.

Di solito i BJT hanno anche una soglia più bassa (circa 0,7 V contro 1+ V per il MOS) ma questo dipende molto dal dispositivo e non si applica sempre.

— clabacchio
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Ho visto i MOSFET letteralmente consumare enormi quantità di corrente al gate (trascurando le capacità del gate e le prestazioni del transistor per frequenze di funzionamento più elevate) !! Non è una risposta valida se non menzioni il modello dietro il transistor ... altrimenti, la tua spiegazione suonerà come un mucchio di regole che provengono da chissà dove seguono quei transistor ... Elencando tutte le regole seguite da un transistor portano a molti se e persino a più contraddizioni. Si prega di fare riferimento al modello, parla da solo :)

— gmagno

@gmagno potremmo parlare tutto il giorno di modelli, effetti del secondo ordine e ad alta frequenza, dipendenza dalla temperatura ed effetti del canale corto; Ho appena provato a dare all'OP alcuni suggerimenti su cosa aspettarsi quando si guarda un circuito con transistor. E ci sono alcune cose che il modello non dice e che è più probabile che si trovino nei fogli dati. Sto solo imparando quante cose che stavo assumendo dalla mia conoscenza teorica erano sbagliate.

— clabacchio

Penso che sia giusto e utile descrivere come un MOSFET ideale differisca da un BJT ideale, e poiché il MOSFET ideale non ha capacità di gate, non assorbe corrente di gate. D'altra parte, sarebbe anche utile menzionare i modi qualitativi in cui MOSFET e BJT differiscono dai loro modelli ideali. La capacità del gate dovrebbe far parte di questo, così come la risposta al calore. I BJT si comportano meglio quando si surriscaldano, mentre i MOSFET peggiorano, influenzando in tal modo le circostanze che hanno portato alla stabilità termica e quali causano una fuga termica.

— supercat

@supercat ok, sono d'accordo con entrambi, e penso anche che siano meglio compresi conoscendo il loro modo di lavorare; quello che dico è che spesso sarà quasi inutile conoscere l'equazione Ids del transistor MOS perché contiene parametri che il foglio dati non ha. Quindi usarlo si bloccherà.

— clabacchio

@clabacchio: tendo a pensare ai MOSFET come se avessero una certa tensione di gate sotto la quale sono "off", un'altra tensione sopra la quale sono "on" e condurranno una certa quantità minima di corrente (forse più, se disponibile) e una gamma di tensioni tra le quali possono fare quello che vogliono. Non un modello terribilmente dettagliato, ma che corrisponde alla realtà abbastanza bene nelle porzioni definite e che definisce abbastanza per molti scopi.

— supercat

Differenza quantitativa:

Dipende molto dal tipo di circuito e dai livelli di tensione con cui hai a che fare. Ma in generale, un transistor (BJT o FET) è un componente "complesso" (per complesso intendo, non è un resistore, un condensatore, un induttore né un'alimentazione ideale di tensione / corrente), che significa da un punto di analisi del circuito di vista, che dovresti prima scegliere il modello giusto per il transistor, cioè un circuito fatto di componenti non "complessi" che rappresentano il comportamento del transistor (google per il modello Hybrid-pi), al fine di analizzarlo. Ora, se guardi entrambi i modelli BJT e MOSFET, sarai in grado di confrontarli quantitativamente e comprenderne le differenze. Il modo in cui scegli il modello giusto dipende da diversi fattori, vale a dire:

precisione
complessità
se è per segnale piccolo o grande

(solo per citarne alcuni)

Differenza qualitativa:

Controlla alcuni dei post sui transistor qui nel forum, (ad esempio David Kessner)

— gmagno
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Mi dispiace ma questo non risponde alla domanda, è solo un modo astratto e in qualche modo filosofico di affrontare il problema. Parlare di corrente di base sarebbe meglio.

— clabacchio

Parlare di corrente di base significherebbe sottovalutare la domanda. Di solito cerco di aiutare con i concetti invece di limitare la mia risposta all'ovvio e ciò che viene generalmente ascoltato nelle lezioni.

— gmagno,

Nell'analizzare il circuito questo farà la differenza perché il modello elettrico equivalente di BJT è diverso da FET perché, poiché parlano prima, la caratteristica di BJT non è come FET.

Come puoi vedere da questa immagine modello equivalente di FET

E questo è dovuto all'enorme resistenza di ingresso di FET.

A proposito se usiamo una configurazione non favorevole il resistore di input può diventare piccolo come quello che succede quando usiamo la porta comune o la base comune.

— yahya tawil
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