Warum hat ein MOSFET in Schaltanwendungen einen geringeren Stromverbrauch als ein BJT?

MOSFETs sind unipolare Geräte, d. H. Es ist nur eine Art von Träger in Aktion, im Allgemeinen Elektronen. BJTs sind bipolare Geräte, d. h. sowohl Elektronen als auch Löcher leiten Strom innerhalb eines BJT. ‚B‘ steht für bipolar.

Der MOSFET kann daher auf der Zeitskala des Öffnens/Schließens seines Leitungskanals schalten, die durch die Geschwindigkeit der Änderung des elektrischen Feldes über das Gate-Oxid bestimmt wird. Dies liegt bei typischen MOSFETs im Nanosekundenbereich.

BJTs. Andererseits kann nur auf der Zeitskala der „Rekombinationslebensdauer“ der Ladungsträger, d. h. Elektronen und Löcher, umgeschaltet werden. BJTs transportieren Strom (wenn sie eingeschaltet sind), indem sie ihr Inneres mit vielen Elektronen und Löchern überfluten. Sie sind vom entgegengesetzten Ladungstyp – positiv und negativ. Vor dem vollständigen Abschalten müssen alle diese Träger miteinander rekombinieren (positive und negative Rekombinationen in ladungsneutralen Zuständen). Diese Zeitskala liegt in der Größenordnung von Mikrosekunden. Unabhängig von der Größe liegt die Schaltgeschwindigkeit der BJTs daher im Mikrosekundenbereich, verglichen mit der der MOSFETs im Nanosekundenbereich.

Ein BJT ähnelt eher einer konstanten Sättigungsspannung, daher betragen die Verluste nur Vsat x I. Sie können sehen, dass bei hohen Strömen in MOSFETs die Verluste exponentiell ansteigen, während die BJT-Verluste linear ansteigen.

Die MOSFET-Widerstände werden kleiner, sodass der Übergangspunkt für BJTs, die besser sind, höher wird. Allerdings benötigen BJTs eine erhebliche Grundantriebsleistung, die etwaige Vorteile aus einem Leistungsverlust zunichte macht. In der Praxis werden BJTs nur bis zu einigen Watt eingesetzt, da sie günstiger sein können. Danach gewinnen MOSFETs.

Recent Updates

Related Posts