Quand un MOSFET est-il plus approprié comme commutateur qu'un BJT?

Dans mes expériences, j'ai utilisé uniquement des BJT en tant que commutateurs (pour allumer et éteindre des choses comme les LED et autres) pour les sorties de ma MCU. Cependant, on m'a répété à maintes reprises que les MOSFET en mode de renforcement à canal N sont un meilleur choix pour les commutateurs (voir ici et ici pour des exemples), mais je ne suis pas sûr de comprendre pourquoi. Je sais qu'un MOSFET ne gaspille pas de courant sur la porte, contrairement à la base d'un BJT, mais ce n'est pas un problème pour moi, car je ne cours pas avec des piles. Un MOSFET ne nécessite pas non plus de résistance en série avec la porte, mais requiert généralement une résistance à l'extinction automatique pour que la porte ne flotte pas lorsque le MCU est redémarré (non?). Aucune réduction du nombre de pièces, alors.

Il ne semble pas y avoir d’excédent important de MOSFET de niveau logique capables de commuter le courant que les BJT bon marché peuvent (~ 600-800mA pour un 2N2222, par exemple), et ceux qui existent (TN0702, par exemple) sont: difficile à trouver et beaucoup plus cher.

Quand un MOSFET est-il plus approprié qu'un BJT? Pourquoi me dit-on continuellement que je devrais utiliser des MOSFET?

Les BJT sont beaucoup plus adaptés que les MOSFET pour la gestion des LED de faible puissance et des dispositifs similaires à partir de MCU. Les MOSFET conviennent mieux aux applications à forte puissance, car ils peuvent basculer plus rapidement que les BJT, ce qui leur permet d'utiliser des inductances plus petites dans les alimentations en mode commutation, ce qui augmente l'efficacité.

Les BJT gaspillent du courant chaque fois qu'ils sont allumés, que la charge prélève ou non. Dans un appareil alimenté par batterie, l'utilisation d'un BJT pour alimenter un appareil dont la charge est très variable mais souvent faible va finir par gaspiller beaucoup d'énergie. Si un BJT est utilisé pour alimenter quelque chose avec un appel de courant prévisible, cependant (comme une LED), ce problème n'est pas aussi grave; on peut simplement régler le courant base-émetteur pour qu'il ne représente qu'une petite fraction du courant LED.

Un bon MOSFET à canal N aura une très faible (résistance équivalente drain-source) lorsqu'il est correctement polarisé, ce qui signifie qu'il se comporte très bien comme un commutateur réel lorsqu'il est activé. Vous constaterez que la tension aux bornes du MOSFET, lorsqu'elle est activée, sera inférieure à la (tension de saturation collecteur-émetteur) d'un BJT. V c e ( s a t $R_{ds(on)}$$V_{ce(sat)}$

Un 2N2222 a de fonction du courant de polarisation. 0,4 V - 1 $V_{ce(sat)}$$0.4V - 1V$

Un MOSFET VN2222 a un maximum de . 1,25 $R_{ds(on)}$$1.25 \Omega$

Vous pouvez voir que le VN2222 se dissipera beaucoup moins à travers la source de drain.

De plus, comme expliqué précédemment, le MOSFET est un dispositif à transconductance - la tension sur la porte permet au courant de traverser le dispositif. Étant donné que la porte est à haute impédance de la source, vous n'avez pas besoin d'un courant de porte constant pour polariser l'appareil - vous devez seulement vaincre la capacité inhérente pour charger la porte, la consommation de la porte devient alors infime.

Les BJT conviennent mieux dans certaines situations car ils sont souvent moins chers. Je peux acheter TO92 BJT au prix de 0,8 p chacun, mais les transistors MOSFET ne démarrent pas avant 2 p chacun - cela ne semble pas beaucoup, mais cela peut faire une grande différence si vous traitez avec un grand nombre de produits sensibles à leurs coûts.

Les dispositifs FET n'ayant presque pas de courant d'entrée (courant de grille) sont le meilleur choix pour les LED pilotées par le microcontrôleur, car le microcontrôleur n'a pas besoin de fournir beaucoup de courant à travers sa puce pour rester froid (dissipation de chaleur moindre sur la puce). tandis que le courant de LED est presque entièrement entraîné par le canal FET externe. Oui, il est également vrai que le Ron des dispositifs FET classiques est très faible, ce qui permet de maintenir une faible chute de tension sur le FET, ce qui est avantageux pour les applications à faible consommation.

Cependant, l’immunité au bruit à la porte du MOSFET présente certains inconvénients, ce qui peut ne pas être le cas pour les BJT. Tout potentiel (bruit) appliqué à la porte du MOSFET obligera le canal à se conduire jusqu'à un certain point. Il n’est pas très (mais toujours suffisant) d’utiliser le Mosfet pour entraîner les bobines de relais à faible Vt (seuil). Dans ce cas, si votre microcontrôleur pilote le FET, vous souhaiterez peut-être obtenir un FET avec un Vt (seuil) supérieur.

Les MOSFET sont plus robustes pour les exigences de courant élevé. Par exemple, un Mosfet coté 15A peut laisser passer 60A (par exemple IRL530) pendant une courte période. Un BJT coté 15A ne peut transmettre que des impulsions de 20A. De plus, les Mosfets ont une meilleure résistance thermique entre les boîtiers, même si leur matrice est plus petite.