Open Collector vs. Open Drain

transistors-snip care este diferența dintre Pmod OD1 și Pmod OC1? Care este diferența dintre o ieșire de scurgere deschisă și o ieșire de colector deschis? Care este diferența dintre un MOSFET (tranzistor cu efect de câmp cu oxid de metal) și un BJT (tranzistor de joncțiune bipolar)? Se pare că toate acestea sunt în esență aceeași întrebare! Cu toate acestea, poate dura ceva timp pentru a ajunge la această realizare, mai ales dacă este nou în înțelegerea diferitelor tehnologii tranzistor acolo. Pentru a ajunge la răspuns, vom începe cu ultima versiune a întrebării și ne vom întoarce prin prima.

o scurtă trecere în revistă a tranzistorilor

BJT și MOSFET sunt două tipuri diferite de tranzistoare. Ele au funcții similare, dar caracteristici diferite. În ceea ce privește funcționalitatea, ambele pot fi utilizate ca amplificatoare sau comutatoare. Ca amplificatoare, ele iau un curent mic la un capăt și produc un curent mult mai mare la celălalt capăt. Acest lucru este util în special în circuitele analogice în care tranzistoarele formează baza componentelor, cum ar fi amplificatoarele operaționale.

ca comutatoare, un curent mic printr-o parte a tranzistorului poate porni un curent mai mare printr-o altă parte a acestuia. Cu alte cuvinte, tranzistorul poate fi în două stări distincte și reprezintă două valori diferite; 0 sau 1, oprit sau pornit. Acest lucru este util mai ales în circuitele digitale și este fundamentul modului în care funcționează toate cipurile computerului.

toate tranzistoarele sunt fabricate din siliciu, un element chimic neutru din punct de vedere electric definit ca un semiconductor, ceea ce înseamnă că nu este nici un mare conductor de electricitate, nici un mare izolator. Ceea ce este atât de util la siliciu este că comportamentul său poate fi modificat într-un mod cunoscut prin adăugarea de impurități, printr-un proces numit „dopaj.”Dacă siliciul este dopat cu anumite substanțe chimice, acesta câștigă electroni „liberi” suplimentari și poate transporta mai ușor un curent electric. Acest tip de siliciu este cunoscut sub numele de tip N sau tip negativ.

se poate face și opusul, creând tipul p sau tipul pozitiv, care are mai puțini electroni liberi și este adesea descris ca având găuri în care ar trebui să fie electronii. Rețineți, totuși, că nici siliciul de tip N sau P nu este încărcat electric. Prin urmare, ele pot fi unite și electronii și găurile nu vor începe să traverseze joncțiunea n-p până când nu se aplică un curent electric (BJT) sau o tensiune (MOSFET). Diferite configurații de siliciu de tip N și de tip p este ceea ce dă naștere diferenței dintre BJT și MOSFET.

bjts

tranzistoarele bipolare de joncțiune (BJT) sunt dispozitive cu curent și vin în două tipuri, NPN și PNP. După cum sugerează și numele, BJT-urile NPN au două straturi de siliciu de tip n care înconjoară un strat de siliciu de tip p (și invers pentru PNP). Fiecare strat are un nume specific: emițătorul, baza și colectorul. A Se Vedea Figura 1.

bjt-circuit-desen-cu-alb-fundal
Figura 1. Două configurații diferite ale tranzistorului de joncțiune bipolară (BJT).

principiile de funcționare din spatele fiecărui tip de BJT sunt aproape identice; diferența funcțională constă în principal în părtinirea joncțiunilor. De exemplu, atunci când se aplică părtinire pozitivă la baza unui tranzistor NPN, dispozitivul este pornit și curentul curge de la emițător la colector. Cunoscut și sub numele de comutator cu partea joasă, emițătorul se conectează la GND, iar colectorul se conectează la sarcină. În schimb, atunci când părtinirea negativă (sau 0V/GND) este aplicată la baza unui tranzistor PNP, dispozitivul este pornit și curentul curge de la colector la emițător, în direcția opusă de la un dispozitiv NPN. De asemenea, cunoscut sub numele de comutator de înaltă parte, emițătorul se conectează la sursa de alimentare și colectorul se conectează la sarcină.

bjt-desen-cu-alb-fundal
Figura 2. Imaginea unui BJT, cu contacte etichetate E pentru emițător, B Pentru bază și C pentru colector.

în ceea ce privește avantajele și dezavantajele, BJT-urile sunt la îndemână pentru a conduce LED-uri cu putere redusă și dispozitive similare de la microcontrolere comune care pot scoate doar o tensiune DC de 5 V, cum ar fi chipKIT și Arduino. MOSFET-urile de nivel Logic pot fi utilizate în același mod, dar sunt, în general, mai scumpe și mai greu de găsit decât MOSFET-urile standard, care au nevoie de 10 V sau mai mult pentru a porni. De asemenea, BJT-urile comută mai repede decât MOSFET-urile, astfel încât sunt bune pentru aplicațiile de înaltă frecvență, cu toate acestea sunt mai puțin eficiente din punct de vedere energetic, deci nu sunt întotdeauna o alegere excelentă pentru aplicațiile alimentate cu baterii în care sarcina este variabilă.

pentru mai multe informații despre teoria din spatele BJTs, a se vedea acest link, și pentru o animație edificator, du-te aici.

MOSFET-urile

tranzistoarele cu efect de câmp cu oxid de Metal (MOSFET) sunt dispozitive acționate de tensiune și sunt ca BJT-urile prin faptul că au trei terminale diferite: sursa (analogă emițătorului), scurgerea (analogă colectorului) și poarta (analogă bazei). De asemenea, la fel ca BJT-urile, MOSFET-urile sunt compuse din siliciu de tip N și P, dar sunt aranjate într-un mod ușor diferit. A Se Vedea Figura 3.

mosfet-tranzistor-desen-cu-alb-fundal
Figura 3. Configurarea secțiunilor de tip N și p ale unui MOSFET.

există mai multe subcategorii de MOSFET, dar cele două pe care le voi menționa aici sunt N-channel și P-channel. Diferența dintre cele două constă în tensiunea aplicată și ce tip de purtător de sarcină este responsabil pentru fluxul de curent. Pentru un MOSFET cu canal N, sursa este conectată la masă și dispozitivul este activat prin aplicarea unei tensiuni pozitive la poartă. Acest lucru creează un câmp electric, un „efect de câmp” și permite electronilor să curgă într-un canal subțire de la sursă la scurgere. Pentru un MOSFET cu canal P, sursa este conectată la Vcc și dispozitivul este activat prin conectarea porții la masă. Aici găurile, în loc de electroni, sunt purtătorul de sarcină. MOSFET-urile de tip N sunt cele mai frecvent utilizate.

notă: deoarece un singur tip de sarcină (electron sau gaură) curge printr-un MOSFET, acestea sunt tranzistoare „unipolare” spre deosebire de BJT-urile care permit ambelor tipuri de sarcină să se deplaseze prin joncțiunile NP/PN.

mosfet-desen-cu-alb-fundal
Figura 4. MOSFET care arată sursa, terminale de scurgere și poarta, spre deosebire de emițător, colector și bornele de bază ale unui BJT.

în ceea ce privește argumentele pro și contra, MOSFET-urile au impedanță de intrare infinit de mare, ceea ce le face utile în amplificatoarele de putere. De asemenea, sunt mai eficiente din punct de vedere energetic decât BJT-urile și mai tolerante la căldură. Deși BJT-urile pot comuta mai repede, MOSFET-urile sunt încă suficient de rapide pentru aplicații sub 1 Mhz și sunt cel mai frecvent utilizat tranzistor astăzi. În general, vă puteți gândi la impedanță de intrare ridicată și consum redus de energie = MOSFET și funcționare cu frecvență foarte mare și capacitate de acționare cu curent ridicat = BJT.

pentru mai multe informații despre MOSFET-uri, consultați acest articol.

care este diferența dintre o ieșire de scurgere deschisă și o ieșire de colector deschisă?

după ce ați citit secțiunile de mai sus, sunt sigur că puteți ghici răspunsul la această versiune a întrebării. Dacă ați spus că diferența este MOSFET vs BJT ai fi corect! Un știft de ieșire a colectorului deschis sau deschis este pur și simplu un știft acționat de un singur tranzistor, fie MOSFET, fie BJT respectiv. În ceea ce privește utilizările, răspunsul reflectă discuția de mai sus cu privire la avantajele și dezavantajele MOSFET-urilor și BJT-urilor în sine. Desigur, ele pot fi, de asemenea, combinate împreună pentru a crea circuite foarte interesante care utilizează punctele forte ale fiecăruia.

care este diferența dintre Pmod OD1 și Pmod OC1?

în cele din urmă, ajungem la ultima formă a întrebării și, din nou, răspunsul este acum ușor evident. Pmod OD1 este un modul de ieșire de scurgere deschis cu patru pini de ieșire de scurgere deschise, fiecare acționat de un MOSFET cu canal N. Pmod OC1 este un modul colector deschis cu patru pini de ieșire colector deschis, Fiecare condus de un NPN BJT. Ambele module sunt folosite pentru a scufunda curent mai mare decât ceea ce pinii de pe Digilent FPGA sau microcontroler poate realiza.

pmod-od1-vs-pmod-oc1
Figura 5. Pmod OD1 pe stânga și Pmod OC1 pe dreapta.

PMOD OC1 a fost proiectat pentru a conduce dispozitive de curent ușor mai mari la 200 mA, cum ar fi o lampă mică sau un releu, și are un rating ESD mai mare decât Pmod OD1. Prin urmare, este deosebit de robust și potrivit pentru studenții care învață să folosească acest circuit. Este evaluat pentru până la 20 V. Pmod OD1 include terminale cu șurub pe fiecare știft și a fost proiectat special pentru a conduce motoarele pas cu pas. Cu toate acestea, ar putea fi folosit și pentru multe alte aplicații cu curent ridicat de până la 3 A. este evaluat pentru până la 40 V.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.