¿Cuál es la diferencia entre MOSFET y BJT?

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TIP120 es un BJT , que es una familia diferente de transistores de FET . A continuación se muestra una versión de dibujos animados amplia y simplificada de cómo funcionan ambos. Lo siguiente asume NPN y NMOS, como se especifica en la pregunta. PNP y PMOS invertirían algo de esto.

Un BJT tiene una impedancia de base muy baja; esencialmente, hay un diodo entre la base y el emisor. Esto significa que si el transistor está "encendido", la base del transistor estará ~.7V por encima del emisor. Si intenta llevar la base más arriba que eso (por ejemplo, a 3,3 V o 5 V con un pin de E/S del microcontrolador), fluirá una cantidad indeseablemente grande de corriente y ocurrirán cosas malas. Debe haber algo entre el pin de E/S y la base del transistor para limitar esa corriente. Así la resistencia. El lado del procesador de la resistencia va a 5V (o cualquiera que sea el riel lógico de su microcontrolador), y el lado del transistor va a ~.7V. Este diferencial de voltaje, dividido por la resistencia, le da la corriente que se inyecta en la base. Eso, más las características del transistor, le dice cuánta corriente puede fluir ahora a través del colector-emisor BJT.

Un FET tiene una impedancia de compuerta muy alta, por lo que no fluye corriente hacia la compuerta cuando está encendida. Aplica voltaje entre la puerta y la fuente, y el "interruptor" se cierra. La puerta generalmente puede subir hasta 20 V por encima de la fuente, por lo que controlar un FET con un microcontrolador no suele ser un problema. En cambio, tiene la preocupación opuesta: ¡algunos FET necesitan más voltaje de puerta del que pueden suministrar algunos procesadores!

Ahora, hay todo tipo de detalles adicionales. A veces, coloca una resistencia en serie con la puerta de un FET, con fines de filtrado. De hecho, hay un flujo de corriente en la puerta de un FET, particularmente en el encendido y apagado, lo que puede ser importante para algunas aplicaciones. Y los BJT y FET se pueden controlar en modo analógico, donde no están completamente encendidos o apagados, sino en algún punto intermedio. A veces eso es bueno, a veces es malo.

Cuando estoy usando mi sombrero de microcontrolador, tiendo a usar FET siempre que sea posible. En general , es más fácil trabajar con ellos y sus pérdidas son menores. Los BJT a veces son más baratos y es más probable que sean la opción para aplicaciones de control analógico.

Una breve comparación de mosfets y transistores BJE incluiría lo siguiente:

caída de voltaje

• Los transistores tienen una caída de voltaje considerable entre el emisor y el colector, está en el rango de 1-2v (e incluso más alto para Darlington ).
• Los mosfets, por otro lado, no tienen una caída de voltaje específica, sino una resistencia de encendido de fuente de drenaje (Rds-on) que está en el rango de miliohmios y da como resultado una caída de voltaje baja.

accionamiento base/puerta

• Los transistores normalmente necesitan una resistencia en la base (una resistencia en el emisor puede tener un efecto similar) para limitar la corriente del emisor base a niveles seguros. Una regla general es que un transistor necesita alrededor de 1/10 a 1/20 de la corriente del colector impulsada a la base para estar saturado y tener una caída de voltaje de Vce baja (que es necesaria para un transistor que se usa como interruptor) . Para un Darlington, esa corriente es considerablemente más baja debido a la alta ganancia.
• Los mosfets prácticamente no necesitan corriente en la puerta para el funcionamiento estático (es solo una pequeña cantidad de corriente mientras se enciende/apaga), pero necesitan conducir la puerta a un nivel de voltaje que sea lo suficientemente alto (depende del modelo) para que el mosfet se encienda completamente encendido y tiene un Rds-on bajo.
  Cuando el mosfet se usa para una conmutación PWM rápida (a diferencia de la operación estática), generalmente se requiere un controlador adecuado (con suficiente capacidad de corriente) y la razón es que la puerta mosfet tiene una capacitancia que debe cargarse para que el mosfet sea encendido y descargado para que el mosfet se apague, cuanto más rápido pueda cargar y descargar la capacitancia de la puerta, más rápido cambiará el mosfet entre los estados de encendido/apagado, pasando el menor tiempo posible en el estado que se encuentra entre estos dos donde la potencia disipada será alta (este resultado se sobrecalentará).