Qual é a diferença entre MOSFETs e BJTs (da perspectiva da análise de circuitos)?

Ao analisar circuitos com transistores neles, quando faz diferença se são MOSFETs ou BJTs?

transistors analysis

— Andres Riofrio
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A resposta que eu escrevi para esta outra pergunta se aplica a esta pergunta: electronics.stackexchange.com/questions/14440/…

Principais diferenças / Áspero: os MOSFETS são acionados por tensão e estão controlando efetivamente a resistência de um canal resistivo bidirecional. A corrente zero (portanto, 0 de energia) necessária para reter, MAS uma carga substancial precisa ser arrastada para dentro e fora do portão para variar os transientes de corrente tão alta no portão. | Os BJTs são acionados por corrente e controlam uma junção unidirecional cuja capacidade de passar corrente é controlada. As bases exigem corrente relacionada à corrente do coletor, portanto, há necessidade de energia estática quando ligada. Em algumas circunstâncias, o uso do inversor externo e dos circuitos de feedback permitirá que o MOSFET e o BJT sejam trocados.

— 21412 Russell McMahon

possível duplicata Quando usar o transistor

— Olin Lathrop

Respostas:

Do ponto de vista do projeto, a principal e mais evidente diferença é a corrente de base: como disse Russel, o bipolar é acionado por corrente, o que significa que a corrente que flui para o coletor será proporcional à corrente que flui na base (e no emissor produzirá a soma para o KCL); o MOSFET, em vez disso, tem uma impedância de porta muito alta, e apenas colocando uma tensão maior que o limite a ativará.

O transistor bipolar possui um ganho de corrente bastante constante, , que fornece uma resposta linear enquanto o MOS tem uma resposta bastante complexa (quadrática com Vgs na saturação, dependendo de Vgs e Vds em "linear"). $h_{FE}$

Por outro lado, seu ganho fixo pode ser insuficiente para usá-lo como um comutador, onde uma entrada de baixa potência é usada para ativar uma carga de alta corrente: nesse caso, a configuração de Darlington (dois BJTs em cascata) pode ajudar, mas O MOS não tem esse problema porque seu ganho atual é virtualmente infinito (nenhuma corrente Gate, como dissemos).

Outro aspecto que pode ser relevante é que o MOS, sendo controlado por carga no Gate, não gosta de flutuar (não conectado): nesse caso, está exposto ao ruído e resultará em um comportamento imprevisível (possivelmente destrutivo). O BJT, exigindo uma corrente de base, é mais robusto nesse sentido.

Normalmente, os BJTs também têm um limite mais baixo (cerca de 0,7 V vs 1+ V para o MOS), mas isso depende muito do dispositivo e nem sempre se aplica.

— clabacchio
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Vi MOSFETs literalmente comendo enormes quantidades de corrente no portão (você negligencia as capacitâncias do portão e o desempenho do transistor para frequências mais altas de operação) !! Não é uma resposta válida se você não mencionar o modelo por trás do transistor ... caso contrário, sua explicação soará como um monte de regras provenientes de quem sabe onde os transistores seguem ... Listar todas as regras que um transistor segue levar a muitos se e até mais contradições. Por favor, consulte o modelo, fala por si só :)

— gmagno

@ gmagno nós poderíamos conversar o dia todo sobre modelos, efeitos de segunda ordem e alta frequência, dependência de temperatura e efeitos de canal curto; Eu apenas tentei dar ao OP algumas dicas sobre o que esperar ao olhar para um circuito com transistores. E há algumas coisas que o modelo não diz e que são mais prováveis de serem encontradas nas folhas de dados. Estou apenas aprendendo quantas coisas que eu estava assumindo com meu conhecimento teórico estavam erradas.

— clabacchio

Eu acho que é justo e útil descrever como um MOSFET ideal difere de um BJT ideal, e como o MOSFET ideal não tem capacitância de porta, ele não gera corrente de porta. Por outro lado, também seria útil mencionar as maneiras qualitativas pelas quais os MOSFETs e os BJTs diferem de seus modelos ideais. A capacitância da porta deve fazer parte disso, assim como a resposta ao calor. A conduta do BJT é melhor quando aquecem, enquanto os MOSFETs pioram, afetando assim as circunstâncias que levaram à estabilidade térmica e as que causam a fuga térmica.

— precisa

@ supercat ok, eu concordo com vocês dois e também acho que eles são mais bem compreendidos, sabendo como funcionam; o que digo é que muitas vezes será quase inútil conhecer a equação de IDs do transistor MOS, pois contém parâmetros que a folha de dados não possui. Portanto, usá-lo resultará em um travamento.

— Clabacchio

@clabacchio: Eu costumo pensar nos MOSFETs como tendo uma certa tensão de porta abaixo da qual eles estão "desligados", outra voltagem acima da qual eles estão "ligados" e conduzem uma certa quantidade mínima de corrente (talvez mais, se disponível) e uma faixa de tensões entre as quais eles podem fazer o que quiserem. Não é um modelo terrivelmente detalhado, mas que combina muito bem com a realidade nas porções definidas e que define o suficiente para muitos propósitos.

— supercat

Diferença Quantitativa:

Realmente depende do tipo de circuito e dos níveis de tensão com os quais você está lidando. Mas, de um modo geral, um transistor (BJT ou FET) é um componente "complexo" (por complexo, quero dizer, não é um resistor, um capacitor, um indutor nem uma fonte ideal de tensão / corrente), o que significa de um ponto de análise de circuito de vista, você deve primeiro escolher o modelo certo para o transistor, ou seja, um circuito feito de componentes não "complexos" que representam o comportamento do transistor (google para o modelo Hybrid-pi), para analisá-lo. Agora, se você olhar para os modelos BJT e MOSFET, poderá compará-los quantitativamente e entender as diferenças. A maneira como você escolhe o modelo certo depende de diferentes fatores, a saber:

precisão
complexidade
se for para sinal pequeno ou grande

(apenas para citar alguns)

Diferença Qualitativa:

Confira algumas das postagens sobre transistores aqui no fórum (por exemplo, de David Kessner)

— gmagno
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Desculpe, mas isso não responde à pergunta, é apenas uma maneira abstrata e filosófica de abordar o problema. Apenas falar sobre a corrente base seria melhor.

— clabacchio

Falar sobre a corrente de base estaria subestimando a questão. Normalmente, tento ajudar com os conceitos, em vez de restringir minha resposta ao óbvio e ao que normalmente é ouvido nas aulas.

— precisa saber é

Ao analisar o circuito, isso fará diferença, porque o modelo equivalente elétrico do BJT é diferente do FET, porque, como eles falam antes, a característica do BJT não é como o FET.

Como tou pode ver nesta foto modelo equivalente de FET

E isso é devido ao enorme resistor de entrada do FET.

A propósito, se usarmos uma configuração não favorável, o resistor de entrada poderá ficar pequeno como o que acontece quando usamos porta comum ou base comum.

— yahya tawil
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