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单片机I/O口驱动,为什么一般都选用三极管而不是MOS管?
时间:2023-08-30
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在单片机I/O口驱动的选择中,为什么一般都选用三极管而不是MOS管?

首先,我们先看看这两者的工作原理和特性。

三极管

三极管是一种双极型晶体管,具有三个控制电极:基极、发射极和集电极。

其中基极和发射极这两者之间的电流控制着集电极和发射极之间的电流。三极管的控制电路比较简单,只需要通过一个基极电流就可以控制集电极电流。

bf096b63f6246b601f4b37e42674a240500fa276[1].jpg(本文图片部分来源于网络)

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MOS管

MOS 管是一种场效应晶体管,具有三个控制电极:源极、漏极和栅极。

其中,栅极和源极之间的电压控制着漏极和源极这两者之间的电流。但是相比三极管,MOS管的控制电路就比较复杂,它需要通过一个栅极电压才能控制漏极电流。

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那为什么一般选择三极管而不是MOS管,从上面这两者的特性我们就可以很好地进行分析啦!由以下四个方面进行对比讲解(但不限于)

驱动能力:三极管的驱动能力远远大于 MOS 管。三极管的基极驱动电压只要高于 ube(一般是 0.7v)就能实现导通,而 MOS 管的驱动电压就必须高于阈值电压 vgs,在一些负载电流较大的场景中,它的驱动能力会受到影响。因此,在需要高驱动能力的场合,三极管更有优势。

电流放大能力:MOS 管是一种电压控制元件,它可以将输入的电压信号转换为电流信号。MOS 管的放大能力主要取决于它的导电沟道长度和宽度,以及栅极电压。三极管是一种电流放大元件,它可以将小电流放大为较大的电流。

在 NPN 型三极管中,如果基极电流为 Ib,则集电极电流 Ic 最大可达到 Ib 的约 200 倍(假设 Ib 为 1mA,则 Ic 可达 200mA)。这意味着,通过三极管,我们可以将单片机 I/O 口输出的较小电流放大为较大的电流,从而驱动较大的负载。

成本角度:三极管的制造工艺会比较简单,成本较低。而 MOS 管的制作工艺相对三极管就比较复杂,成本较高。因此,在预算有限的项目中,三极管会成为更理想的选择!

应用场景:于三极管是电流控制型器件,其输入电阻较高,输出电阻较低,因此适合在低阻抗负载(如 LED、电阻负载等)场合使用。同时,三极管具有较大的电流放大能力,可以用于驱动较大电流的负载。但是,三极管的功耗相对较大,不适合在低功耗场合使用。

MOS 管是电压控制型器件,其输入电阻较低,输出电阻较高,因此适合在高阻抗负载(如电感、电容负载等)场合使用。同时,MOS 管具有较小的功耗,可以用于低功耗场合。但是,MOS 管的电流放大能力较小,不适合驱动较大电流的负载。

建议:在单片机I/O口驱动中,选择三极管还是MOS管主要取决于负载特性、驱动能力要求和电路工作电压。在选择驱动电路时,需要根据负载特性和电路工作电压选择合适的驱动器件。

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