¿Cuándo es más apropiado un MOSFET como interruptor que un BJT?

Question

En mi experimentación, he utilizado sólo BJTs como interruptores (para encender y apagar cosas como LEDs y tal) para mis salidas MCU. Me han dicho en repetidas ocasiones, sin embargo, que los MOSFET de canal N en modo de mejora son una mejor opción para los interruptores (ver aquí et aquí por ejemplo), pero no sé si entiendo por qué. Sé que un MOSFET no gasta corriente en la puerta, donde la base de un BJT hace, pero esto no es un problema para mí, ya que no estoy funcionando con baterías. Un MOSFET también requiere ninguna resistencia en serie con la puerta, pero por lo general requiere una resistencia pull-down por lo que la puerta no flota cuando se reinicia la MCU (¿verdad?). No hay reducción en el número de piezas, entonces.

No parece haber un gran excedente de MOSFET de nivel lógico que puedan conmutar la corriente que pueden los BJT baratos (~600-800mA para un 2N2222, por ejemplo), y los que existen (TN0702, por ejemplo) son difíciles de encontrar y bastante más caros.

¿Cuándo es más apropiado un MOSFET que un BJT? ¿Por qué me dicen continuamente que debería utilizar MOSFETs?

Answer 1

Los BJT gastan algo de corriente cada vez que se encienden, independientemente de si la carga está consumiendo algo. En un dispositivo alimentado por batería, el uso de un BJT para alimentar algo cuya carga es muy variable pero a menudo baja acabará desperdiciando mucha energía. Sin embargo, si se utiliza un BJT para alimentar algo con un consumo de corriente predecible (como un LED), este problema no es tan grave; basta con ajustar la corriente base-emisor para que sea una pequeña fracción de la corriente del LED.

Answer 2

Un buen MOSFET de canal N tendrá un valor muy bajo de \$R_{ds(on)}\$ (resistencia equivalente drenaje-fuente) cuando está correctamente polarizado, lo que significa que se comporta de forma muy parecida a un interruptor real cuando está encendido. Verás que el voltaje a través del MOSFET cuando está encendido será menor que el voltaje a través del MOSFET cuando está apagado. \$V_{ce(sat)}\$ (tensión de saturación colector-emisor) de un BJT.

Un 2N2222 tiene \$V_{ce(sat)}\$ de \$ 0.4V - 1V \$ en función de la corriente de polarización.

Un MOSFET VN2222 tiene un valor máximo de \$R_{ds(on)}\$ de \$ 1.25 \Omega\$ .

Puedes ver que el VN2222 disipará mucho menos a través de la fuente de drenaje.

Además, como ya se ha explicado, el MOSFET es un dispositivo de transconductancia: la tensión en la puerta permite que la corriente atraviese el dispositivo. Dado que la puerta es de alta impedancia con respecto a la fuente, no es necesaria una corriente de puerta constante para activar el dispositivo: basta con superar la capacitancia inherente para que la puerta se cargue y el consumo de la puerta pasa a ser minúsculo.

Answer 3

Los BJT son más adecuados en algunas situaciones porque suelen ser más baratos. Puedo comprar TO92 BJT por 0,8 peniques cada uno, pero MOSFET no comienzan hasta 2 peniques cada uno - que puede no parecer mucho, pero puede hacer una gran diferencia si se trata de un producto sensible a los costos con muchos de ellos.

Answer 4

Los BJT son mucho más adecuados que los MOSFET para controlar LED de baja potencia y dispositivos similares desde MCU. Los MOSFET son mejores para aplicaciones de alta potencia porque pueden conmutar más rápido que los BJT, lo que les permite utilizar inductores más pequeños en las fuentes conmutadas, lo que aumenta la eficiencia.

Answer 5

Los dispositivos FET que casi no tienen corriente de entrada (corriente de puerta) son la mejor opción para los LED controlados por el microcontrolador, ya que el microcontrolador no necesita suministrar mucha corriente a través de su matriz, manteniéndose frío (menos disipación de calor en el chip), mientras que la corriente del LED se conduce casi toda a través del canal FET externo. Sí, también es cierto que el Ron de los dispositivos FET típicos son muy bajos manteniendo baja caída de tensión a través de FET que es ventajoso para la aplicación de baja potencia.

Sin embargo, existe cierta desventaja en cuanto a la inmunidad al ruido en la puerta del MOSFET, que puede no ser el caso de los BJT. Cualquier potencial (ruido) aplicado en la puerta del MOSFET hará que el canal conduzca hasta cierto punto. No es muy recomendable (pero sí adecuado) utilizar el Mosfet para accionar las bobinas de relé con Vt (umbral) bajo. En ese caso, si tu Microcontrolador está manejando el FET, puede que quieras conseguir un FET con un Vt (umbral) más alto.