Σύγκριση MOSFET με BJTransistors - Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Η δημοσίευση συζητά διεξοδικά τις ομοιότητες και τη διαφορά μεταξύ των mosfets και των BJT και επίσης τα ιδιαίτερα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.

Εισαγωγή

Όταν μιλάμε για ηλεκτρονικά, ένα όνομα γίνεται εξαιρετικά συσχετισμένο ή μάλλον κοινό με αυτό το θέμα και αυτό είναι τα τρανζίστορ, πιο συγκεκριμένα το BJT.

Η ηλεκτρονική βασίζεται στην πραγματικότητα σε αυτό το εξαιρετικό και απαραίτητο μέλος, χωρίς το οποίο τα ηλεκτρονικά θα μπορούσαν ουσιαστικά να παύσουν να υπάρχουν. Ωστόσο, με τις εξελίξεις στην τεχνολογία, τα mosfets έχουν αναδειχθεί ως τα νέα ξαδέλφια των BJTs και έχουν πάρει αργά την κεντρική σκηνή.

Για τους πολλούς νεοεισερχόμενους, τα mosfets μπορούν να προκαλέσουν σύγχυση σε σχέση με τα παραδοσιακά BJT, απλώς και μόνο επειδή η διαμόρφωσή τους απαιτεί κρίσιμα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν, χωρίς να τηρούνται τα οποία οδηγούν κυρίως σε μόνιμη ζημιά σε αυτά τα στοιχεία.

Το άρθρο εδώ παρουσιάστηκε συγκεκριμένα με σκοπό να εξηγήσει με απλά λόγια σχετικά με τις πολλές ομοιότητες και διαφορές μεταξύ αυτών των δύο πολύ σημαντικών ενεργών τμημάτων της οικογένειας ηλεκτρονικών, και επίσης σχετικά με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των αντίστοιχων μελών.

Σύγκριση BJT ή διπολικών τρανζίστορ με Mosfets

Όλοι μας είμαστε εξοικειωμένοι με τα BJT και γνωρίζουμε ότι αυτά βασικά έχουν τρία καλώδια, τη βάση, τον συλλέκτη και τον πομπό.

Ο πομπός είναι η διαδρομή εξόδου του ρεύματος που εφαρμόζεται στη βάση και ο συλλέκτης ενός τρανζίστορ.

Η βάση απαιτεί την τάξη των 0,6 έως 0,7V απέναντί ​​της και τον πομπό για τη δυνατότητα εναλλαγής σχετικά υψηλότερων τάσεων και ρευμάτων στον συλλέκτη και τον εκπομπό της.

Αν και το 0,6V φαίνεται μικρό, και είναι αρκετά σταθερό, το τρέχον σχετικό πρέπει να μεταβάλλεται ή μάλλον να αυξάνεται ανάλογα με το φορτίο που είναι συνδεδεμένο στον συλλέκτη.

Δηλαδή, αν υποθέσετε ότι συνδέσετε ένα LED με αντίσταση 1Κ στον συλλέκτη ενός τρανζίστορ, πιθανότατα θα χρειαστείτε μόνο 1 ή 2 μίλια στη βάση για να κάνετε το LED να λάμψει.

Ωστόσο, εάν συνδέσετε ένα ρελέ στη θέση του LED, θα χρειαστείτε περισσότερα από 30 milliamps στη βάση του ίδιου τρανζίστορ για τη λειτουργία του.

Οι παραπάνω δηλώσεις αποδεικνύουν σαφώς ότι ένα τρανζίστορ είναι ένα τρέχον στοιχείο.

Σε αντίθεση με την παραπάνω κατάσταση, ένα mosfet συμπεριφέρεται εντελώς με τον αντίθετο τρόπο.

Συγκρίνοντας τη βάση με την πύλη του mosfet, τον εκπομπό με την πηγή και τον συλλέκτη με την αποχέτευση, ένα mosfet θα απαιτούσε τουλάχιστον 5V κατά μήκος της πύλης και την πηγή του για να επιτρέψει την πλήρη αλλαγή του φορτίου στον τερματικό αποστράγγισης.

Τα 5 βολτ μπορεί να φαίνονται τεράστια σε σύγκριση με τις ανάγκες των τρανζίστορ 0,6V, ωστόσο ένα μεγάλο πράγμα για τα mosfets είναι ότι αυτό το 5V λειτουργεί με αμελητέο ρεύμα, ανεξάρτητα από το συνδεδεμένο ρεύμα φόρτωσης, που σημαίνει ότι δεν έχει σημασία αν έχετε συνδέσει ένα LED, ένα ρελέ, βηματικός κινητήρας ή μετασχηματιστής μετατροπέα, ο συντελεστής ρεύματος στην πύλη του mosfet καθίσταται άϋλος και μπορεί να είναι τόσο μικρός όσο μερικοί μικροφώρες.

Τούτου λεχθέντος, η τάση μπορεί να χρειαστεί κάποιο υψόμετρο, μπορεί να είναι έως 12V για mosfets στις πύλες τους, εάν το συνδεδεμένο φορτίο είναι πολύ υψηλό, της τάξης των 30 έως 50 amp.

Οι παραπάνω δηλώσεις δείχνουν ότι ένα mosfet είναι ένα στοιχείο που λειτουργεί με τάση.

Δεδομένου ότι η τάση δεν είναι ποτέ πρόβλημα με κανένα κύκλωμα, η λειτουργία των mosfets γίνεται πολύ πιο απλή και αποτελεσματική ειδικά όταν πρόκειται για μεγαλύτερα φορτία.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα διπολικών τρανζίστορ:

1. Τα τρανζίστορ είναι φθηνότερα και δεν απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή κατά το χειρισμό.
2. Τα τρανζίστορ μπορούν να λειτουργούν ακόμη και με τάσεις τόσο χαμηλές όσο 1,5V.
3. Έχετε λίγες πιθανότητες να καταστραφείτε, εκτός εάν γίνει κάτι δραστικό με τις παραμέτρους.
4. Απαιτήστε υψηλότερα ρεύματα για ενεργοποίηση εάν το συνδεδεμένο φορτίο είναι μεγαλύτερο, καθιστώντας απαραίτητο για ένα ενδιάμεσο στάδιο οδήγησης, καθιστώντας τα πράγματα πολύ περίπλοκα.
5. Το παραπάνω μειονέκτημα το καθιστά ακατάλληλο για διασύνδεση με έξοδο CMOS ή TTL απευθείας, σε περίπτωση που το φορτίο συλλέκτη είναι σχετικά υψηλότερο.
6. Έχετε αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας και συνεπώς απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή ενώ ταυτόχρονα συνδέετε περισσότερους αριθμούς.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του MOSFET:

1. Απαιτείται αμελητέο ρεύμα για ενεργοποίηση, ανεξάρτητα από το μέγεθος του ρεύματος φορτίου, επομένως γίνεται συμβατό με όλους τους τύπους πηγών εισόδου. Ειδικά όταν εμπλέκονται CMOS ICs, τα mosfets «χειραψούν εύκολα» με αυτές τις χαμηλές εισόδους ρεύματος.
2. Αυτές οι συσκευές έχουν θετικό συντελεστή θερμοκρασίας, που σημαίνει ότι περισσότερα mosfets μπορούν να προστεθούν παράλληλα χωρίς τον φόβο μιας θερμικής κατάστασης.
3. Τα Mosfets είναι συγκριτικά δαπανηρότερα και πρέπει να αντιμετωπιστούν με προσοχή, ειδικά κατά τη συγκόλληση. Δεδομένου ότι αυτά είναι ευαίσθητα στον στατικό ηλεκτρισμό, καθίστανται απαραίτητες οι κατάλληλες προφυλάξεις.
4. Τα Mosfets απαιτούν γενικά τουλάχιστον 3v για ενεργοποίηση, οπότε δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τάσεις χαμηλότερες από αυτήν την τιμή.
5. Αυτά είναι σχετικά ευαίσθητα συστατικά, λίγη αμέλεια με τις προφυλάξεις μπορεί να οδηγήσει σε άμεση ζημιά του εξαρτήματος.