Я - любитель, и никогда не проходил таблицы / учебные пособия для транзисторов FET; Я BJT человек. Я никогда не находил дискуссий, касающихся BJT против FET и конкретных приложений, которые лучше всего подходят для каждого типа. Мои проекты - это очень простые схемы коммутации и логических схем. Поэтому, когда я получил BJT для удовлетворения требований проекта, я просто остался с тем, что работало. Я провел день, исследуя это на EE-SE, и нашел много хороших вещей. Я обнаружил, что полевые транзисторы кажутся наиболее популярным выбором для специалистов по переключению уровней. Я надеялся, что кто-нибудь может дать объяснение «для чайников» относительно сильных / слабых сторон и компромиссов, связанных с полевыми транзисторами и BJT в некоторых распространенных приложениях.
Я выбрал этот переключатель уровня для своего проекта: я хочу управлять реле 5 В с помощью ESP8266, который имеет 3,3 В GPIO. Я измерил ток катушки реле, чтобы он был примерно 100 мА. Я хочу использовать S8050 и минимум деталей, требования не высоки. Я просто использую ESP8266, чтобы прочитать вывод на датчике PIR, а также прочитать некоторые тумблеры для управления светом с помощью реле. Является ли вышеуказанная схема хорошим выбором? Я разработал свою собственную схему, но не собираюсь ее использовать. Тем не менее, это помогло бы моему пониманию, если бы кто-то любезно предоставил анализ моего дизайна, который основывался на некоторых догадках, догадках и, возможно, немного вуду.
Короче говоря, я решил, что мой базовый ток (выход GPIO 3,3 В - 0,7 В база Q1) / 1 кОм при R2 = 2,6 мА не будет сильно зависеть от тока в делителе напряжения R1 / R3, который, я думаю, равен 5 / (100K + 100K) = 25 мкА. Я не знаю, как будет работать соединение R1, R2, R3 и базы U1; Я догадывался, что основание U1 снизит напряжение 2,5 В делителя до 0,7 В, но не был уверен, как это повлияет на 2,6 мА, которые исходит от GPIO. Вот почему я пошел со схемой, которую я связал.
Ответы:
Ray. Да, есть сотни, если не тысячи хороших страниц по использованию BJT для практически любого вида коммутации, которую вы можете себе представить. Они также отлично работают как смены уровня , хотя, несмотря на то, что вы используете эту фразу, я на самом деле не думаю, что это ваша ситуация здесь. Если вы хотите посмотреть пример изменения уровня с помощью BJT, вы можете увидеть мой ответ здесь .
Ниже, вместо того, чтобы дать вам рыбу, я постараюсь научить вас ловить рыбу.
В ситуациях, когда соответствие току превышает ваш вывод ввода / вывода (например, реле) или также отличается более высоким напряжением возбуждения, которое может выдержать ваш вывод ввода / вывода (опять же, как ваше реле), или также когда вам требуется некоторая защита от индуктивности Откат (еще раз, как ваше реле), вы, вероятно, захотите использовать внешний BJT или FET в качестве переключателя.
Вы можете расположить вещи так, чтобы переключатель был:
Но вам действительно нужно иметь веские основания для выбора (2) или (3) выше. Они включают в себя больше частей и часто излишне усложняются, если у вас нет веских причин. Таким образом, переключатель нижней стороны - это первый выбор для проверки на что-то подобное.
Чтобы спроектировать любой переключатель, вы начинаете со спецификаций того, что вам нужно для вождения, и спецификаций того, что у вас есть для его вождения.
Давайте посмотрим на таблицу данных ESP8266 :
Здесь вы можете видеть, что текущее соответствие для вывода ввода / вывода имеет максимальное значение . Это означает, что вы должны планировать оставаться под этим значением. Мне нравится оставаться ниже половины максимума, и еще меньше быть лучше, если я справлюсь. Чем меньше, тем лучше, потому что, если вы используете несколько разных выводов ввода-вывода, подобных этому, загрузка увеличивается, и существуют пределы рассеяния для всего порта и для всего устройства. Даже если они не указаны, они существуют. Так что держите вещи как можно ниже.яMA X= 12мА
Также обратите внимание на пределы напряжения. Предполагая, что вы работаете на , тогда они гарантируют высокое выходное напряжение 80% от этого, или V O H ≥ 2,64ВСС= 3,3В
Давайте теперь посмотрим на типовой релейный паспорт :
Приведенные выше биты данных говорят о том, что вам действительно нужен внешний переключатель по всем причинам, упомянутым ранее. Вам это нужно, потому что требуется большее соответствие тока, чем может обеспечить ваш вывод ввода / вывода, потому что вы хотите защитить свой вывод ввода / вывода от обратной ЭДС от индуктивности реле, а также потому, что реле требует более высокого напряжения, чем ваш ввод / вывод. Пин может предоставить. Даже не думайте об использовании ввода-вывода напрямую!
Вы также можете использовать практически любой BJT из-за низкого тока, необходимого для реле.
В этом случае я бы использовал то, что у меня много: устройства OnSemi PN2222A . Давайте начнем с изучения рисунка 11:
Время подготовить схему:
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
источник
Вам не нужен этот "вуду". И R1, и R3 здесь не нужны. Биполярный транзистор работает на токах, а не напряжениях. Эти резисторы нужны только для смещения транзистора в его линейную область для линейных усилителей. Вам не нужно линейное усиление, вы хотите высокоэффективное переключение.
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Напряжение на базе эмиттераUB E зависит от тока коллектора но в целом это около 1В. Итак, с 3,3 В на его базе и резистором на 1 кБ, у вас есть ток базы около 2 мА.
Используйте переключающий транзистор, они имеют высокое значение бета и переходят в насыщение при очень низких входных токах. Вы также можете рассмотреть тип Дарлингтона для более высоких нагрузок. Насыщение приводит к меньшему падению напряжения и меньшему тепловыделению в транзисторе.
источник
FET не насыщают. Таким образом большая победа скорости.
И биполярный Vbe в значительной степени установлен на 0,5--0,7 вольт, для полезных токов.
Принимая во внимание, что FET счастливо допускает 1 или 2 или 5 или 10 вольт между воротами и каналом. Таким образом, большая победа за гибкость работы.
источник
Общее сравнение BJT и FET:
BJT: - устройство с управлением по току - носителями заряда являются как электроны, так и дырки (следовательно, биполярные) - физически больше - очень маленькая входная емкость (может дать более высокую скорость / более высокое усиление частоты) - большее линейное усиление, поскольку усиление не зависит от напряжения смещения - Может иметь более низкий выходной импеданс, и, следовательно, легче управлять нагрузками с низким импедансом. - Как правило, более высокое энергопотребление благодаря контролю тока.
FET: - Устройство с управлением напряжением (более низкое энергопотребление, потребляемая мощность только при общем состоянии переключения) - Носителями заряда являются либо электроны, либо дырки (в зависимости от типа, следовательно, однополярные) - Физически меньше - Может масштабироваться легче (наполовину ток утечки путем деления затвора на два размер) - Как правило, более высокая входная емкость и эффект Миллера означают, что с увеличением усиления увеличивается и входная емкость - Не удается очень хорошо управлять низким импедансом (обычно требуется буферная ступень) - Как правило, снижается энергопотребление
Это ни в коем случае не полный список различий, но, надеюсь, ответит на ваш вопрос относительно различий между двумя типами транзисторов. По моему опыту в образовании, кажется, что 95% времени для проектов хобби - это путь BJT, но для крупномасштабных проектов высокой плотности CMOS является основным выбором, так как большинство цифровых схем CMOS, и, следовательно, дешевле производить как аналоговые, так и цифровые в одном процессе.
источник
В некоторых приложениях энергоэффективность очень важна. Несмотря на то, что существует множество приложений, где это не имеет большого значения, многим людям не нравится ненужное ограничение дизайна последними приложениями.
Если нужно иметь схему на основе одного BJT, способную переключать 100 мА, то эта цепь, вероятно, должна будет потреблять где-то между 2-10 мА всякий раз, когда она должна быть включена, независимо от того, равен ли ток нагрузки 100 мА или нулю. . Если нагрузка на самом деле будет составлять 100 мА при любом включении, добавление даже 10 мА к потребляемой мощности системы в это время увеличит общее энергопотребление только на 10%. Однако, если нагрузка часто приводит к тому, что требуется всего 1 мА, добавление даже 2 мА к потребляемой мощности, когда она включена, утроит потребление энергии, связанное с управлением этой нагрузкой. Если нагрузка будет включена большую часть времени (но просто потреблять очень мало тока), это может быть очень расточительным.
BJT были широко доступны дольше, чем MOSFET, и многие схемы предназначены для этой доступности. Я не знаю, что какой-либо конкретный MOSFET является столь же повсеместным, как 2N3904 и 2N3906. Эти части далеко не лучшие транзисторы на планете, но они везде. Я не знаю ни одного MOSFET, о котором можно сказать то же самое.
источник