BJTs बनाम (MOS) एक माइक्रोकंट्रोलर से लोड स्विच करने के लिए FET


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मैं जानना चाहता हूं कि द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) बनाम एक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (FET) ( MOSFET या JFET ) को एक माइक्रोकंट्रोलर से लोड स्विच करने के लिए चुनने के क्या कारण हैं । हमारी काल्पनिक स्थिति में, मान लें कि लोड को माइक्रोकंट्रोलर की तुलना में अधिक वर्तमान की आवश्यकता होती है, और सवाल यह है कि क्या विचार BJT और FET स्विच डिजाइन के पक्ष में या इसके विपरीत पूर्वाग्रह करेंगे, यह मानते हुए कि "उपयोग में आसानी" विचार नहीं है।

यह प्रश्न ट्रांजिस्टर के प्रश्न के उपयोग के समय का अधिक विशिष्ट संस्करण है ।



@LeonHeller धन्यवाद, मैंने ऐसा नहीं देखा। जो मैं पूछने की कोशिश कर रहा था, वह सवाल यह है कि एमओएसएफईटी स्विच आमतौर पर अधिक उपयुक्त होते हैं।

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@ लियोन हेलर डुप्लिकेट हो सकता है, लेकिन यहां दिए गए उत्तर बहुत अधिक हैं। अलॉट होकर।
राहगीर

और क्यों हम एक IGBT में BJT मंच को इतना पसंद करते हैं कि हमारे पास इसके लिए विशेष ट्रांजिस्टर हैं?
जिप्पी

जवाबों:


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आंशिक उत्तर - बहुत लंबा मिल सकता है - बाद में और जोड़ सकता है:

इस संदर्भ में विकल्प आमतौर पर द्विध्रुवी या MOSFET हैं। एक बार जब आप JFET में पहुंच जाते हैं तो आप SCR / TRIAC, IGBT, ... के बारे में भी सोचना चाह सकते हैं। आप द्विध्रुवी-डार्लिंगटन को मिश्रण में फेंकना चाह सकते हैं।

संक्षिप्त: कुछ इस तरह है -

  • 500 mA और 30 वोल्ट लोड वोल्टेज वाले छोटे बायपोलर कम लागत वाले होते हैं, ड्राइव वोल्टेज के 1V द्वारा संचालित किए जा सकते हैं, ड्राइव धाराओं की आवश्यकता होती है जो अधिकांश प्रोसेसर से उपलब्ध हैं और व्यापक रूप से उपलब्ध हैं।

    • जब / बंद मोड पर स्विच करने में चलाया जाता है तो हीट सिंकिंग की आवश्यकता नहीं होती है या यह मामूली (मामूली पीसीबी तांबा आमतौर पर पर्याप्त होता है) और SOT23 या TO92 आकार के पैकेज आमतौर पर पर्याप्त होते हैं। जब रैखिक भार प्रेरित होते हैं और अपव्यय कम VI उत्पादों और / या बेहतर हीटिंग और / या बड़े पैकेजों की आवश्यकता होती है।

    • 10 किलोहर्ट्ज़ की फ़्रीक्वेंसी एक सिंगल रेसिस्टर ड्राइव के साथ उपलब्ध है, 100 kHz थोड़े अधिक जटिल RC ड्राइव के साथ और अधिक देखभाल के साथ कम MHz। उच्चतर फिर से विशेषज्ञ हो जाता है

    • इस श्रेणी में उपयोग की आसानी आमतौर पर MOSFETS से बेहतर या बेहतर होती है और लागत कम होती है।

  • 10 से 100+ वोल्ट पर लगभग 500 mA से 10 के amps की धाराओं के लिए एक MOSFET अक्सर समग्र उपयोग करना आसान होता है। डीसी या कम आवृत्ति स्विचिंग (कहते हैं <1 kHz) के लिए चयनित भागों के साथ विशिष्ट माइक्रोकंट्रोलर स्तर पर प्रत्यक्ष डीसी गेट ड्राइव संभव है।
    चूंकि आवृत्तियों में कुछ अधिक जटिल वृद्धि होती है, ऐसे में गेट कैपेसिटेंस (आमतौर पर NF के आसपास) को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने की आवश्यकता होती है, जो कि संक्रमण के दौरान नुकसान को कम रखने के लिए पर्याप्त होते हैं जो स्वीकार्य हो। 10 kHz में - 100 kHz रेंज के साधारण ड्राइवर आमतौर पर 2 या 3 जेलीबीन बीजीटी पर्याप्त होते हैं। (यदि आपको MOSFET का उपयोग करना है तो आपको 2 या 3 BJTS जोड़े जाने चाहिए)। विशेषज्ञ चालक आईसी उपलब्ध हैं, लेकिन आमतौर पर आवश्यक या लागत उचित नहीं है

  • उच्च वोल्टेज और / या उच्च आवृत्तियों के लिए द्विपत्र फिर से जीतना शुरू करते हैं।
    विशेषज्ञ द्विध्रुवी मौजूद हैं जैसे कि टीवी लाइन आउटपुट डिवाइस (वह क्या है? :-)) जो लगभग 1 kV पर लगभग 3 (!!!) के बीटा के साथ चलता है। आधार शक्ति के रूप में ~ = Vdrive x Idrive और Vload >>> Vbase यह अति महत्वपूर्ण नहीं है कि इबस ~ = Iload।

  • एक आईजीबीटी एक प्रयास (आमतौर पर सफल) है जो ह्रस के साथ चलने और हाउंड के साथ शिकार करने के लिए है - यह उच्च ड्राइव प्रदर्शन पर उच्च वोल्टेज प्राप्त करने के लिए कम ड्राइव शक्ति और द्विध्रुवी आउटपुट चरण प्राप्त करने के लिए एक MOSFET इनपुट चरण का उपयोग करता है।

  • डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर ("श्रृंखला में दो बाइपोलर") (ठीक से, शायद, 'डार्लिंगटन जोड़ी') में Vdrive = 2 x Vbe (एक BJT के लिए 1 xbe के विपरीत) के दंड के साथ बहुत अधिक बेतास (1000+ सामान्य) हैं। और वीसैट> आउटपुट ट्रांजिस्टर का वाइब और संतृप्तता में हार्ड संचालित होने पर बंद करने के लिए एक स्पष्ट अनिच्छा। संतृप्ति को धीमा करने के लिए आधार ड्राइव को सीमित करने से Vast_minimum आगे बढ़ता है।

    • मेरे पसंदीदा Olde समय लेकिन उपयोगी स्विचिंग नियामक MC34063 में एक आश्चर्यजनक रूप से सक्षम आउटपुट ड्राइवर शामिल है जो एक डार्लिंगटन जोड़ी है। यह उपयोगी हो सकता है लेकिन संतृप्ति से बचना चाहिए, यह बड़े पैमाने पर है [tm] ~ 100 kHz पूर्ण गति, इसलिए दक्षता कम Vsupply पर होती है जब आउटपुट संतृप्ति का वोल्ट + लोड ड्राइव वोल्टेज से काफी कम हो जाता है।

    • एक छोटे से डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर को लोड 1.5V (अधिक बेहतर) से आमतौर पर <= 1 mA प्रति लोड लोड किया जा सकता है। यदि आउटपुट संतृप्ति स्वीकार्य है तो वे बहुत उपयोगी हो सकते हैं।

    • उपयोगी और लोकप्रिय ULN200x और ULN280x हेक्स और ऑक्टल चालक आईसी 500 कलेक्टर प्रति चैनल रेटिंग (एक बार में, आदर्श रूप से नहीं) के साथ ओपन कलेक्टर डार्लिंगटन का उपयोग करते हैं। इनपुट वोल्टेज संस्करणों की एक श्रृंखला होती है और कुछ बिना किसी अवरोधक के सीधे प्रोसेसर ड्राइव के लिए उपयुक्त होती हैं। ULM2003 और ULN2803 सर्वश्रेष्ठ ज्ञात हैं, लेकिन जरूरी नहीं कि प्रोसेसर ड्राइव अनुप्रयोगों में सबसे उपयोगी हो।


विचार शामिल हैं, लेकिन निश्चित रूप से बिजली के स्तर, ड्राइव वोल्टेज, लोड वोल्टेज, उपलब्ध ड्राइव स्तर, स्विचिंग गति, आवश्यक सादगी, गरमी, दक्षता, विनिर्माण मात्रा और वाणिज्यिक / हॉबीस्ट, लागत, ... तक सीमित नहीं हैं।

कम बिजली के स्तर और मामूली वोल्टेज पर - 10 वोल्ट का और 500 एमए (और संभवतः कुछ एएमपी तक) का कहना है कि छोटे बायपोलर एक अच्छा विकल्प हो सकते हैं। ड्राइव करंट Iload / Beta (Beta = current gain) के बारे में है और 500 mA पर एक बीटा 0f 100 से 250 बेहतर प्रदर्शन भागों और 500+ विशेषज्ञ लोगों के साथ उपलब्ध है। उदाहरण के लिए BC337-400 (मेरा पसंदीदा TO92 BJT टिपल) का बीटा- 250-600 है जिसमें sqrt (250 x 600) ~~ = 400 है इसलिए भाग नाम है। 250 की "गारंटीकृत" बीटा (डेटा शीट की जांच करें) ड्राइव के 250 एमए प्रति आईएओ की अनुमति देता है। 2 mA ड्राइव के साथ - अधिकांश लेकिन सभी प्रोसेसरों से उपलब्ध नहीं - आप 500 mA लोड करंट प्राप्त कर सकते हैं, हालाँकि अधिक ड्राइव रास्ता नहीं भटकाएगा। यह 1V या उससे अधिक के ड्राइव वोल्टेज के साथ प्राप्त करने योग्य है, इसलिए 3V3 या 2V पर चलने वाला प्रोसेसर संभवतः ओके का प्रबंधन करेगा। कम पर्याप्त Vgsth (गेट थ्रेशोल्ड वोल्टेज) के साथ MOSFETs इन ड्राइव वोल्टेज पर चल सकते हैं लेकिन वे कुछ वोल्ट ड्राइव के नीचे दुर्लभ और अधिक विशेषज्ञ बन जाते हैं। आवश्यक न्यूनतम ड्राइव वोल्टेज आमतौर पर Vtsth से ऊपर या कुछ ऊपर है (हर मामले में डेटाशीट देखें)।

द्विध्रुवी में लोड वोल्टेज, ड्राइव करंट और विशिष्ट डिवाइस प्रकार पर निर्भर राज्य वोल्टेज ड्रॉप (वीएसएटी) होता है। रेटेड वर्तमान में एक वोल्ट के कुछ दसवें हिस्से का एक Vsat बहुत अच्छा होगा, 500 mV शायद किसी भी तरह से अज्ञात और उच्चतर। MOSFET में Vsat के बजाय प्रतिरोध Rdson है। रडसन ड्राइव वोल्टेज, लोड करंट और डिवाइस (कम से कम) पर निर्भर है। तापमान में वृद्धि के साथ रोशन बढ़ सकता है और परिवेश के तापमान मूल्यों पर दोगुना हो सकता है। सावधानी बरतें - डेटा शीट USUALLY धोखा देते हैं और रोशन को स्पंदित भार के साथ देते हैं और कहते हैं कि 1% ड्यूटी चक्र और कम पर्याप्त आवृत्ति दालों के बीच मरने की अनुमति दें। बहुत शरारती। जब क्रोध में इस्तेमाल किया जाता है तो अंगूठे के नियम के रूप में डबल प्रकाशित मूल्य, हालांकि कुछ भागों का कहना है कि अधिकतम तापमान पर परिवेश में केवल 20% की वृद्धि होती है - प्रत्येक मामले में डेटाशीट देखें।

500 mA पर 100 mV Vsat के साथ एक द्विध्रुवी में R = V / I = 0.1 / 0.5 = 200 मिलीमीटर के बराबर प्रतिरोध होता है। MOSFETS द्वारा Tjis फिगर को बहुत आसानी से बेहतर किया जाता है, Rdson का कहना है कि 50 मिलिअम सामान्य हैं, 5 मिलीमीटर के तहत यथोचित रूप से उपलब्ध हैं और 1 मिलीमीटर के तहत विशेष जरूरतों और बड़ी जेब वाले लोगों के लिए उपलब्ध हैं।


जोड़ा गया: यह एक लंबी घुमावदार और उपयोगी है जब आपको एंडी आका के जवाब से 2 बिंदुओं पर विस्तार की आवश्यकता होती है।

@ और उर्फ ​​उसके जवाब में दो बहुत अच्छे बिंदु हैं जो मेरे उत्तर के ऊपर से गायब हैं। मैंने ड्राइविंग पहलुओं को बदलने और लोड करने पर अधिक ध्यान केंद्रित किया।

एंडी बताते हैं (इन शब्दों में बिल्कुल नहीं):

(1) MOSFET "स्रोत अनुयायी" पर इनपुट और आउटपुट के बीच वोल्टेज कम परिभाषित है और बीजेटी की तुलना में बहुत अधिक डिवाइस निर्भर है। जब एक एमिटर फॉलोअर के रूप में उपयोग किया जाता है, जहां "रेफरेंस" वोल्टेज को एमिटर से लिए गए बेस और आउटपुट वोल्टेज पर लागू किया जाता है, तो विशिष्ट ऑपरेशन में बेस से कलेक्टर तक "0.6V डीसी" के बारे में एक BJT गिरता है। कम से कम 0.4V और उच्च के रूप में वोल्टेज के रूप में 0.8V चरम डिजाइन (बहुत कम वर्तमान या बहुत अधिक) में उम्मीद की जा सकती है। गेट से संदर्भ और स्रोत से आउटपुट के साथ एक MOSFET स्रोत अनुयायी गेट से स्रोत तक कम से कम Vgsth छोड़ देगा + जो भी अतिरिक्त गेट वोल्टेज वर्तमान खींचा समर्थन करने के लिए आवश्यक है - आमतौर पर 0.1 से 1 वोल्ट अधिक लेकिन उच्च भार में 2V + हो सकता है या कम युक्ति युक्ति उदाहरण। Vgsth डिवाइस निर्भर है और लगभग 0 से भिन्न होता है। 5 वी 6 वी + कहने के लिए और आमतौर पर 2 से 6 वी है। तो स्रोत अनुयायी ड्रॉप 0.5V (दुर्लभ) से 7V + (दुर्लभ) के बारे में कुछ भी हो सकता है।

(2) एक ट्रांजिस्टर एक 1 क्वाड्रंट डिवाइस है (जैसे NPN = गेट + वी, कलेक्टर + वी, दोनों बट्ट को "अपरिभाषित" नकारात्मक Y अक्ष लोकोस (बेस ZERO, कलेक्टर निगेटिव) को चालू करने के लिए, गैर प्रवाहकीय होने के लिए जाता है। एक उपकरण पर निर्भर वोल्टेज लेकिन "कुछ वोल्ट" सामान्य होता है। एक रिवर्स बायस्ड MOSFET MOSFET के बंद होने पर और MOSFET के बंद होने पर एक छोटे संधारित्र के लिए एक अच्छा सन्निकटन होने पर आगे की तरफ डायोड सब्सट्रेट डायोड पर एक डायोड सब्सट्रेट डायोड प्रस्तुत करता है। लगभग 0.8V पीक-पीक से अधिक एसी सिग्नल, रिवर्स बायस हाफ साइकल पर बढ़ जाता है क्योंकि वोल्टेज बढ़ जाता है। इस प्रभाव को श्रृंखला विरोध में एक ही प्रकार के दो MOSFETS से जोड़कर दूर किया जा सकता है। विन के रूप में जुड़े गेट्स, स्रोत जुड़े हुए हैं। फ्लोटिंग मिडपॉइंट के रूप में, नालियों को विन के रूप में और या तो ध्रुवीयता।यह व्यवस्था वास्तव में भयानक और उपयोगी स्विच के लिए बनाती है और उन लोगों से कुछ सिर खुजलाने की ओर भी ले जाती है जो यह नहीं समझते हैं कि MOSFET क्वाड्रेंट 1 और 3 में है (एन चैनल FET क्वाड्रेंट के लिए 1 = DS +, SG +) क्वाड्रेंट 3 = DS। - एसजी +)।


... मैं सटीक एक ही बात कहने वाला था ... यह कोई रहस्य नहीं है कि मैं MOSFETs में आंशिक हूं, लेकिन विभिन्न परिस्थितियों में अलग-अलग प्रकार का अपना स्थान है।
कर्ट ई। क्लोथियर

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कम वोल्टेज लॉजिक सर्किट पर एमिटर फॉलोअर अनुप्रयोगों में एक BJT संभवतः एमिटर पर सामान वितरित करने जा रहा है, जबकि समकक्ष FET सर्किट में गेट-सोर्स वोल्टेज में काफी अधिक भिन्नता होगी और इससे कम-सुसंगत परिणाम होंगे।

मुझे लगता है कि एक उदाहरण एक एमजेटी प्रतिरोधक भर में वोल्टेज सेट करने के लिए एक BJT में वोल्टेज लागू कर रहा है ताकि कलेक्टर लोड में वर्तमान "स्थिर" हो। मैं एक सभ्य व्यावहारिक उदाहरण के बारे में सोचने की कोशिश कर रहा हूं, लेकिन कुछ भी दिमाग में नहीं आता है - ठीक है, हां एक लेजर डायोड के पूर्वाग्रह बिंदु को नियंत्रित करना !!

सामान्यीकरण, मैं कुछ भी सोचता हूं कि वोल्टेज अनुयायी प्रकार के कॉन्फ़िगरेशन की आवश्यकता होती है, खासकर बीजेटी के लिए बेहतर है यदि तर्क की आपूर्ति काफी कम है यानी 3 वी 3 या उससे कम।

शायद, अगर एक एसी सिग्नल (जैसे एक माइक्रोफोन एम्पलीफायर से) को क्लैंप ट्रांजिस्टर का उपयोग करके म्यूट करना पड़ता है, तो एक द्विध्रुवी कलेक्टर पर एसी से रिवर्स पूर्वाग्रह के कुछ वोल्ट्स को "पीड़ित" कर सकता है (जब म्यूट नहीं होता) जबकि एफईटी शायद एक आधे चक्र पर अनमैटेड सिग्नल को थोड़ा सा क्लिप करेगा।

हालांकि JFET इस एप्लिकेशन में बेहतर होगा।


एंडी - मेरे जवाब के अलावा देखें जहां मैं उन दो अत्यंत बिंदुओं पर विस्तार करता हूं जो आपने किए थे जिनका मैंने उल्लेख नहीं किया था।
रसेल मैकमोहन

@RussellMcMahon - बस इसे पढ़ें, अच्छा ऑल-राउंड जवाब
एंडी उर्फ

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