Vitesse commutation MOSFET vs BJT : Pourquoi les MOSFET sont généralement plus rapides
MOSFETs gagnent pour commutation haute vitesse
Les MOSFETs ont des vitesses de commutation intrinsèquement plus rapides que les BJT dans la grande majorité des applications puissance et signal.
Avantages basés sur la physique
| Facteur | MOSFET | BJT |
|---|---|---|
| Capacité d'entrée | Faible (Ciss = Cgs + Cgd) ; pilotage tension | Plus élevée (Cπ + Cμ) ; pilotage courant, stockage charge |
| Stockage porteurs minoritaires | Aucun (dispositif porteurs majoritaires) | Significatif → temps stockage (ts) domine extinction |
| Mécanisme extinction | Décharge capacité grille | Évacuer charge base stockée (lent, nécessite pilotage négatif) |
| fsw typique | 100 kHz – 10+ MHz (GaN/SiC : 100+ MHz) | 10 kHz – 500 kHz (haute vitesse), < 50 kHz (puissance) |
| Complexité pilotage | Pilotage tension simple | Nécessite contrôle courant base, pilotage extinction |
Où les BJT peuvent être compétitifs
- Très faible puissance / petit signal : 2N3904 etc. — capacités minuscules, fT > 300 MHz.
- Fort courant / basse tension : Tension saturation BJT (VCE(sat) ≈ 0,1–0,2 V) peut battre RDS(on) MOSFET à densités courant très élevées.
- Environnements radiatifs : BJT plus tolérants que MOSFET standards.
- Mode linéaire / analogique : Meilleure transconductance, appariement, bruit.
Contexte moderne
- MOSFETs SiC / HEMT GaN : Large bande interdite → 10–100× plus rapides que BJT Si à même tension.
- IGBTs : Hybride bipolaire/MOS ; plus lents que MOSFETs mais gèrent tension/courant plus élevés.
Pour alimentations à découpage, entraînements moteurs, logique numérique : MOSFET (ou GaN/SiC) est le choix par défaut pour la vitesse.