Arduinoのかなりの例では、ジャンクショントランジスタを使用してモーターに電力を供給している人を目にします。この場合、たとえば、ダーリントントランジスタを使用しています。http：//www.instructables.com/id/Use-Arduino-with-TIP120-transistor-to-control-moto/
MOSFET以外のものを使用する理由はありますか（単純にMOSFETがなく、別のタイプがある場合を除きます）。このアプリケーションでは、接合型トランジスタまたはダーリントントランジスタに利点がありますか？
回答:
ダーリントントランジスタは、カスケード接続された2つのデバイスを提供し、より多くの電力処理を提供します。絶対的に言えば、MOSFETに対するBJT構造の利点は、酸化物絶縁を備えたゲートがないため、誘導性フライバックからのラッチアップを心配する必要がないことです。モーターやリレーなどのインダクターは、コイルに磁束を蓄積し、動作の変化により大きな電圧のフライバックが発生します。このフライバック電圧は、MOSFETのジャンクションを反転させたり、ゲートを損傷したりする可能性があります。
ちょうど遊んでいる場合、BJTの利点は堅牢性です。電流が心配な場合、MOSFETの利点は、容量性入力が充電後に電流を引き込まないことです。
それは短い、短い答えです。
1）パワーFETとダーリントンは2つの異なる動物です。BJTは、正確に電流制御される線形デバイスとして最適に機能します。BJTは本来FETよりも帯域幅が広く、同じ電流を流す場合は一般に安価です。さらに、BJTは優れた安価な定電流源を作ることができ、LEDのような敏感な電流制御デバイスのためのシンプルだが正確な定電流源を作ります。BJT、特にダーリントン構成では、シンプルな電流設定抵抗を備えたMCUからマイクロコントローラピンに接続されたベースへのMCUから、通常2mA未満で0-10A +範囲の出力電流を正確に制御できます。
2）PNPダーリントンを使用した精度の場合、ベース電流はグラウンドを基準とし、マイクロコントローラーピンは引き続き使用できます。出力は、ベース抵抗を接地するために単にLowになります。主電源電圧が変動する場合、フィードバックのために電流検出抵抗を使用して補償する必要があります。マイクロコントローラのピン電流は、ソース/シンク能力によって異なり、MCUファミリによって機能が異なります。典型的な5V AVRは、TTLで最大20-30mA /ピンのソース/シンクが可能であり、DUEのようなSAMベースのArduinoは、15mA /シンク9mAしかソースできない高電流ピンの2種類のピン機能を備えています。低電力CMOS）なので、オペアンプをバッファーとして使用しない場合は、このことを覚えておいてください。
3）BJTは小さな信号を低歪みで増幅し、高電流を正確に制御するのに優れていますが、BJTはスイッチが貧弱ですが、飽和しても2Vを超えるVce電圧降下があるため、高電流での電力損失が大きく、重要な熱の生成を意味します。ゲインがロールオフする前に20Aを処理できるダーリントンがあり、わずか0.96Aで周囲温度が30Cであっても、ジャンクション温度は150Cで、ヒートシンクはありません。
4）パワーMOSFETは、動作中のBJTのほぼ反対であり、スイッチとして優れていますが、注意深く設計しないと、線形電流制御と増幅デバイスの性能が低下します。これは、広い帯域幅を持つパワーFETの能力を制限する比較的大きなゲート容量に関係しています。特別なゲートドライバーICは、高周波でMOSFETのゲートキャパシタンスを励起するときに大きな充電/放電電流を処理できますが、プロジェクトのコスト/複雑さも増加させます。
5）MOSFETは通常、BJTよりも「線形」領域がはるかに小さく、MOSFETを飽和状態に駆動するためにVgs条件が満たされている限り、「オン」抵抗は事実上ゼロです。「オン」電圧がmV領域でVdsを低下させると、MOSFETがオフからオンに、そしてその逆に遷移するときだけ、消費されるかなりの電力が消費されます。典型的なパワーMOSFETは、40A以上の連続IDを持つことができ、その定格の半分近くになるまでヒートシンクを必要としません。これは、MOSFETの抵抗が通常はミリオーム領域にあるためです。周囲温度が30Cの場合、0.01オームのRDSon（10ミリオーム）のTO-220ケースMosfetは、ヒートシンクなしのTO-220ベースのBJTと同じ2.4Wを消費できますが、同じ150Cジャンクション温度でヒートシンク！
6）適切なサイズのヒートシンクを備えたTO-220ケースでダーリントンを使用すると、ベースに出入りする数mAの電流（NPN / PNP）で大電流を正確に直線的に制御できます。ダーリントンは、大きな「線形」領域により、非常に低い歪みで小さな電流/信号を正確に増幅するためにも使用できます（DC-RF精密電力アプリケーションに最適）。ダーリントンは、スイッチング電源からの出力リップルが設計で問題になる定電流源として特に適しています。ただし、これにはコレクターとエミッター間の2V以上の大きな電圧降下が伴う代償が伴い、電力損失が大きくなります。BJTは、設計が正の温度係数のデバイスであるという配慮がなければ、熱暴走する傾向があります。
7）入念な設計により、MOSFETは、より小さな「線形」領域で動作するようにできますが、この「線形」領域内で動作している間、BJTと同様の電力損失を散逸します。ただし、MOSFETは通常、負の温度係数のデバイスです（いくらか過電流保護されています）。これらは非常に静電気に敏感なデバイス（すべてのCMOSと同様）であるため、予防策を講じ、FETを処理するときにはESD機器を配置する必要があります。
BJT PRO：
BJT短所：
パワーMOSFET PROS：
パワーMOSFETの短所：
うまくいけば、これにより、特定のタスクに対するBJTとMOSFETの選択の適合性がより明確になります。
いいえ、ダーリントンは単一のBJT（バイポーラ接合トランジスタ、これらはNPNおよびPNPタイプで提供されるものです）よりも「電力処理」を提供しません。実際、ダーリントンは、オンのときの電圧降下が大きいため、電力処理に適していません。これにより、単一のBJTと同じ電流でより多くの損失が発生します。
ダーリントンの唯一の利点は、現在のゲインが単一のBJTよりもはるかに高いことです。これは、ダーリントンを構成する2つのBJTのゲインを乗算したものです。これは、高インピーダンス信号によって制御される低電流を切り替える場合に役立ち、高速は必要ありません。
高インピーダンス信号から始めて、単一のBJTスイッチングエレメントを駆動するのに十分な電流を供給する他の方法があります。
MOSFETとBJTの違いについては、それぞれに長所と短所があります。BJTは、低電圧の電流で制御されます。どのBJTもロジックレベルの電圧で駆動できます。FETは電圧制御されており、一部の比較的低電圧のFET（最大30 V程度）を除いて、10〜12 Vのゲート駆動が必要です。これには、通常のロジックレベル信号からFETを制御するための特別なFETドライバーチップまたは回路が必要です。
BJTとFETはどちらも、適切な場合に大きな電力を処理できます。オンの場合、BJTは電圧源のように見え、FETは抵抗器のように見えます。どれがより少ない電力を消費するかは、電流とFETのRdsonに依存します。数アンペアと数十ボルトでは、電流の時間とRdsonの時間は200 mV未満であり、適切に調整されたBJTであっても、FETはより効率的です。FETの電圧降下は、電流とともに直線的に増加します。BJTの電圧降下は、最初は高くなりますが、電流に比例して上昇することはありません。大電流では、BJTはより少ない電圧を降下できます。また、より高い電圧に耐えなければならないFETはより高いRdsonを持っているため、BJTはより高い電流と電圧でより良い取引のように見えます。損失と数100 mVの低下が大きな問題ではない場合、価格に影響します。
また、FETは（一般的に）BJT（一般的に）よりも低電圧回路の駆動が困難です。
FETの指定された「ターンオン」電圧に到達するために5ボルトまたは10ボルトのVgsが必要になることは一般的ではありません。3.3Vデバイスから駆動する場合、ハンキーパンキーが必要です。または、一部のFETは、オフにするためにVgsを負にプルする必要があります。
BJTには、約0.7V、またはダーリントンの場合は約1.4Vの電流が必要です。マイクロの動作範囲外の制御電圧を生成するための追加のドライバー回路は必要ありません。
これはすべてのケースに当てはまるわけではありませんが、時々答えになるのに十分なケースに当てはまります。
b degnanのポイントに加えて、非常に大電流の負荷を駆動するためにFETとBJTの両方が飽和でバイアスされている場合、BJTの方が効率的です。飽和FETのドレインからソースへの電力損失はI ^ 2 * Rdsonで与えられ、コレクタからエミッタへの飽和BJTの電力損失はI * Vjunctionで与えられることを思い出してください。後者は電流とともに線形にスケーリングし、前者は二次的にスケーリングします。電流が小さい場合、特にRdsonは通常、低電流ではVjunctionよりも低いため、FETはより効率的ですが、問題の個々のデバイスとバイアス条件によっては、負荷電流の増加に伴って変化する可能性があります。
理由は、この回路に最適なものではなく、エンジニアが必要とするすべての回路に最適なものである可能性もあります。BJTは、もう少し柔軟性と再利用を可能にします。クラスDの代わりにクラスAのアンプが必要な場合は、BJTがFETよりもうまく機能するでしょう。これは、多くの回路を設計していない場合、または製品の競争が非常に激しく、仕様またはコストの小さなエッジが重要である場合はそれほど重要ではありませんが、それ以外の場合は、部品を再利用できるため、データシートの在庫/調達/保管に必要な部品の数が少ないため、各ケースに固有の最良の部品を用意する場合と比較して、時間、労力、および費用を節約できます。
Arduinoのかなりの例では、ジャンクショントランジスタを使用してモーターに電力を供給している人を目にします。この場合、たとえば、彼はダーリントントランジスタを使用しています... MOSFET以外のものを使用する理由はありますか（単に1つだけではなく、別のタイプがある場合を除きます）。
彼はおそらくそれ以上よく分からない。ダーリントントランジスタは、主に取って代わられた古い技術です。電圧降下が大きい（通常1.1V最小ですが、優れたFETは0.2V未満に降下するはずです）、電流容量が低く、スイッチング速度が遅くなります。MOSFETとは異なり、バイポーラトランジスタにはボディダイオードが組み込まれていないため、ブリッジ回路では、誘導逆起電力を処理するために外部フライバックダイオードが必要です。Arduinoで使用する理由は考えられません。
しかし、愛好家は古い回路をコピーしているだけで、より良い代替品が利用可能であることを知らないため、依然としてそれらを使用しています。同様に、ULN2003またはL298を使用してモーターを数アンペアで駆動しようとしている人、または10Vゲートドライブを必要とするIRF540のような古いFETを使用している人もいます。次に、低速回復1N4004整流器をフライバックダイオードとして使用します。
要するに、あなたがインターネット上で見つけたいくつかのアマチュアプロジェクトが適切に設計されていると仮定しないでください。
まあ、MOSFETはBJTと比較すると優れています（自分で長所と短所を検索できます）。
あなたの特定のケースでは、いいえ、ダーリントンペアICはまったく必要ありませんでした。モーターのサイズはかなり小さかったので、100 mAを超えるトップを消費することはありません。単一のBJT（BC547）でも同じ効果が得られます。
あなたの質問に答えると、それは実際には設計上の決定であり、コストと効率のバランスを見つけます。
BJTは、MOSFETと比較すると常に安価です。したがって、あなたが言及したリンクのような小規模なアプリケーションや小規模なプロジェクトでは、負荷が100 mAを超えることは決してないため、安価なBC547は、数アンペア（一般的なケース）を処理できるMOSFETよりも優れたオプションです。しかし、それはより高価です。