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

En mi experimentación, he usado solo BJT como interruptores (para encender y apagar cosas como LED y demás) para mis salidas MCU. Sin embargo, me han dicho repetidamente que los MOSFET de modo de mejora de canal N son una mejor opción para los conmutadores (vea aquí y aquí , para ver ejemplos), pero no estoy seguro de entender por qué. Sé que un MOSFET no desperdicia corriente en la puerta, donde lo hace la base de un BJT, pero esto no es un problema para mí, ya que no estoy funcionando con baterías. Un MOSFET tampoco requiere resistencia en serie con la compuerta, pero generalmente REQUIERE una resistencia desplegable para que la compuerta no flote cuando se reinicia la MCU (¿verdad?). Sin reducción en el recuento de piezas, entonces.

No parece haber un gran excedente de MOSFET de nivel lógico que pueda cambiar la corriente que los BJT baratos pueden (~ 600-800mA para un 2N2222, por ejemplo), y los que existen (TN0702, por ejemplo) son difícil de encontrar y significativamente más caro.

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

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 cambiar más rápido que los BJT, lo que les permite usar inductores más pequeños en suministros en modo de interruptor, lo que aumenta la eficiencia.

Los BJT desperdician algo de corriente cada vez que se encienden, independientemente de si la carga está consumiendo algo. En un dispositivo alimentado por batería, usar un BJT para alimentar algo cuya carga es muy variable pero a menudo baja terminará desperdiciando mucha energía. Sin embargo, si se usa un BJT para alimentar algo con un consumo de corriente predecible (como un LED), este problema no es tan grave; simplemente se puede configurar la corriente del emisor base para que sea una pequeña fracción de la corriente del LED.

Un buen MOSFET de canal N tendrá una (resistencia equivalente de drenaje-fuente) muy baja cuando esté polarizado correctamente, lo que significa que se comporta de manera muy similar a un interruptor real cuando está encendido. Encontrará que el voltaje a través del MOSFET cuando está encendido será menor que el (voltaje de saturación del colector-emisor) de un BJT.$R_{ds(on)}$$V_{ce(sat)}$

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

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

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

Además, como se explicó anteriormente, el MOSFET es un dispositivo de transconductancia: el voltaje en la puerta permite la corriente a través del dispositivo. Dado que la puerta es de alta impedancia a la fuente, no necesita una corriente de puerta constante para polarizar el dispositivo; solo necesita superar la capacitancia inherente para cargar la puerta y luego el consumo de la puerta se vuelve minúsculo.

Los BJT son más adecuados en algunas situaciones porque a menudo son más baratos. Puedo comprar TO92 BJT por 0.8p cada uno, pero los MOSFET no comienzan hasta 2p cada uno; puede que no parezca mucho, pero puede hacer una gran diferencia si se trata de un producto sensible al costo con muchos de estos.

Los dispositivos FET que casi no tienen corriente de entrada (corriente de compuerta) son la mejor opción para los LED controlados por el microcontrolador ya que el microcontrolador no necesita proporcionar mucha corriente a través de su matriz, manteniéndose fresco (menos disipación de calor en el chip) mientras que la corriente del LED casi se controla a través del canal FET externo. Sí, también es cierto que el Ron de los dispositivos FET típicos es muy bajo y mantiene una baja caída de voltaje en el FET, lo cual es ventajoso para aplicaciones de baja potencia.

Sin embargo, hay algunas desventajas cuando se trata de 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 altamente (pero aún así adecuado) usar el Mosfet para conducir las bobinas del relé con un Vt bajo (umbral). En ese caso, si su Microcontrolador maneja el FET, es posible que desee obtener un FET con un Vt (umbral) más alto.

Los MOSFET son más robustos para los requisitos de alta corriente. Por ejemplo, Mosfet con clasificación 15A puede pasar 60A (por ejemplo, IRL530) de corriente durante un período corto. BJT de 15 A puede pasar pulsos de 20 A solamente. Además, los Mosfets tienen una mejor unión térmica a la resistencia de la carcasa, incluso si tiene una matriz más pequeña.