FET vs transistor de unión bipolar

Sé que esta pregunta puede sonar obvia, pero aún no puedo encontrar una respuesta.

¿Cuál es el propósito y las aplicaciones más adecuadas para los transistores de efecto de campo?

Quiero decir, tenemos transistores NPN de unión bipolar. Se puede usar para controlar un circuito de alta corriente con una señal de baja corriente, por ejemplo, habilitando el relé a través de una salida de pin de microcontrolador. Las características más importantes (por favor, sin guerras santas en esta declaración) son el voltaje de trabajo, la vida y la disipación de energía. Podemos suponer que un transistor NPN con h fe = 50 para voltaje fijo y corriente de base-emisor de 10 mA pasa hasta 500 mA del colector al emisor. En general, podemos decir que la corriente colector-emisor está determinada por la corriente base-emisor.

[Descargo de responsabilidad: no estoy seguro acerca de las siguientes afirmaciones y dejar en claro es el propósito de publicar esta pregunta]: Ok, ahora echemos un vistazo a los transistores FET. La corriente de fuente-drenaje está determinada por el voltaje de puerta-drenaje:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El segundo gráfico (arriba de la letra б) es la dependencia de la corriente de fuente-drenaje del voltaje de puerta-drenaje. Asi que,

  • Mientras que la amplificación de corriente "útil" de los transistores de unión bipolar está determinada por la corriente entre dos pines, la amplificación de corriente de los transistores FET está determinada por el voltaje entre dos pines;
  • El transistor FET consume mucha menos energía porque la resistencia de drenaje de puerta es muy alta;

Suponiendo que estas dos afirmaciones sean correctas, no entiendo muy bien cómo quiero usar estos transistores y cuándo debo preferirlos a los bipolares.

Gracias por adelantado.

Sus últimos 2 puntos cubren el 99% de las razones por las que usaría un MOSFET en lugar de un BJT.
@IgnacioVazquez-Abrams ¿Puede dar más detalles? Puedo concluir de estos dos puntos solo una cosa, o una pauta: debo usar MOSFET cuando no quiero/no puedo permitirme desperdiciar corriente en BJT, y básicamente eso significa que los MOSFET siempre son mejores (olvidando la posible diferencia de precio).
Use un Mosfet cuando sea más barato, más rápido, pueda transportar más corriente o requiera menos componentes para su circuito. Realmente depende de su aplicación y de los precios actuales de los componentes relacionados. Por ejemplo, un inversor MOS no requiere dos resistencias adicionales en el lado de entrada a diferencia de un inversor bjt.

Respuestas (4)

Si desea evitar las guerras santas, deberá evitar hacer declaraciones simplistas e incompletas :-).

Los transistores bipolares son impulsados ​​por corriente.

Los MOSFET son impulsados ​​por voltaje.

En ambos casos, la dispersión de los parámetros durante la fabricación es tal que un circuito casi siempre dependerá de la retroalimentación para producir un voltaje o una ganancia de corriente determinados.

Los MOSFET tienden a ser un poco más costosos en el extremo inferior para aplicaciones de "gominolas". Pero, para conmutar más de unos pocos ~100mA, los MOSFET suelen ser tan baratos o más baratos que los transistores funcionalmente equivalentes, son más fáciles de manejar desde un uC (microcontrolador) como un interruptor digital que los transistores bipolares y tienden a tener características muy superiores.

Un transistor bipolar "encendido" exhibe un voltaje de saturación. Esto puede ser varias décimas de voltio y para que esté muy por debajo de 0,1 V generalmente se requiere una alta relación de corriente de base a colector que es indeseablemente alta. A 1 A a 0,1 V s a t (voltaje de saturación) disipa 0,1 W y es el equivalente de un R = V/I = 0,1/1 = 100 metro Ω transistor. Pero a 10A las cifras son 1 Watt de disipación y 10 metro Ω . El 0.1V es muy difícil de lograr a niveles de corriente más altos.

Él R D S o norte (Fuente de drenaje en la resistencia) de los MOSFET suele ser inferior a 0,1 Ω y puedes conseguir dispositivos con 10 metro Ω o incluso sub 1 metro Ω .

A medida que aumentan las velocidades de conmutación, los MOSFET necesitan un controlador de puerta para cargar y descargar la capacitancia de la puerta. Estos pueden ser relativamente baratos.

Más pronto ....

Bueno, tienes razón sobre las declaraciones simplistas, pero mi conocimiento no me permite escribir más detalles :( Tengo algunas preguntas sobre tu respuesta: "más costoso" - ¿quieres decir dinero o...? ¿Qué es "jelly bean"? aplicaciones"? ¿Qué es "chepor"? La palabra es completamente desconocida (
@AlexeyMalev: "como chepor más barato" debería ser "como barato o más barato" (error tipográfico...).
Si los BJT son impulsados ​​por corriente o por voltaje es una guerra santa. kevinaylward.co.uk/ee/voltagecontroladobipolar/…
@SpehroPefhany- Prefirió estropear su punto con sus últimas oraciones, pensé. "Todos los modelos están equivocados. Algunos modelos son útiles". - su último modelo no es muy útil :-)

La respuesta más obvia que viene a la mente es cuando se trata de cambiar una carga media. Un colector-emisor BJT se saturará posiblemente a tan solo 200 mV mientras cambia (digamos) 10 amperios: la disipación de energía es de 2 vatios.

Un MOSFET decente podría tener una resistencia de encendido de 5 miliohmios y la caída de voltaje será de 50 mV a 10 amperios; la disipación de potencia es de 0,5 vatios. ¡Yo elegiría el MOSFET!

Si va a una aplicación mucho más "potente", el IGBT gana porque los MOSFET no pueden lograr fácilmente una resistencia de encendido lo suficientemente baja a (digamos) 500 amperios, pero los MOSFET se están infiltrando en esta área año tras año.

No amigo, me refiero a 5 mili ohmios como en 5 milésimas de ohm o 0.005 ohmios.
Ah, ¿te referías a la resistencia fuente-drenaje? Lo siento que.
"en resistencia" es la resistencia fuente-drenador

Una gran cosa acerca de los MOSFET que he notado es que son mucho mejores para cambiar cosas. Puedo aplicar un voltaje a la puerta sin preocuparme por limitar la corriente. Sin embargo, cuando uso un BJT, necesito colocar una resistencia limitadora de corriente en serie con la base. De lo contrario, la señal de conmutación puede descargar cargas de corriente a través del BJT a tierra.

Por ejemplo, si necesito cambiar una carga que necesita más corriente de la que mi microcontrolador puede generar, buscaré mis MOSFET de canal N de pequeña señal. Los uso porque sé que el circuito de conmutación de carga que hago no requerirá una resistencia en serie con la puerta.

¿Responde esto a tu pregunta?

Sí, creo que obtuve la respuesta que quería. Muchas gracias.
A menudo, aún debe colocar una resistencia en su línea de compuerta incluso con MOSFET, ya que sin ella, para algunas partes, la capacitancia de la compuerta puede resultar en un consumo de corriente muy corto pero muy alto, explotando el pin IO en su microcontrolador.
@whatsisname Buen punto, gracias. ¿También estoy considerando la forma de limitar el voltaje de drenaje de la puerta para posiblemente limitar la corriente máxima de drenaje de la fuente? ¿O esto es realmente inútil porque la carga no usará más energía de la que necesita?
@whatisname esa es una idea interesante. No creo que ninguno de mis microcontroladores se haya arruinado al suministrar demasiada corriente a la puerta de un MOSFET. Creo que para los circuitos en los que he trabajado (cosas de bricolaje con componentes de orificio pasante) esto no es un problema real. Pero no he hecho ninguna prueba para confirmar o negar esto.

Los MOSFET son dispositivos portadores mayoritarios y pueden apagarse (especialmente apagarse) mucho más rápido que los BJT.

Además, los MOSFET están controlados por voltaje y, por lo tanto, no requieren una corriente de control de estado estable para mantenerlos encendidos. Requieren grandes picos de corriente para cargar y descargar la capacitancia de la puerta. (Y la capacitancia de Miller a medida que el FET pasa por la región lineal.

Cuando está encendido, un FET es resistivo. Un transistor bipolar tiene un voltaje de saturación más plano. Para dispositivos de tamaño similar, el FET tendrá menores pérdidas de conducción a corrientes bajas, y el bipolar tendrá menores pérdidas de conducción cuando su voltaje de saturación sea menor que la corriente*RDSon del FET.

Los bipolares son generalmente más baratos. (Aunque no siempre).

Los IGBT tienen algunas de las características de ambos dispositivos y también pueden ser una buena opción.

El dispositivo que debe usar depende de los requisitos de la aplicación.

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