Transistor hay MOSFET: chọn cái nào để bật tắt tải

Chân vi điều khiển chỉ cấp được khoảng 20mA. Còi, rơ-le, động cơ, dây LED đều ăn nhiều hơn thế. Giữa chúng phải có một cái khoá điện tử — và câu hỏi đầu tiên luôn là: transistor hay MOSFET?

Chọn nhanh theo dòng tải

Ranh giới không cứng nhắc. Điều đáng nhớ: transistor lưỡng cực luôn rơi khoảng 0,2V khi dẫn, nên ở dòng lớn nó biến phần điện ấy thành nhiệt. MOSFET dẫn như một điện trở vài chục milli-ohm nên ở 1A chỉ rơi vài chục milivôn, gần như không nóng.

Transistor NPN: kích bằng dòng

Transistor NPN mở khi có dòng chạy vào chân B. Dòng chân C được phép lớn gấp chừng 10–100 lần dòng chân B (hệ số khuếch đại). Để chắc chắn transistor dẫn bão hoà, người ta cố tình cấp dư: lấy dòng tải chia 20 là ra dòng chân B cần.

R_B = (V_chân − 0,7V) ÷ I_B

Ví dụ còi 5V ăn 30mA, chân Arduino ra 5V. Dòng chân B cần khoảng 30mA ÷ 20 = 1,5mA. R_B = (5 − 0,7) ÷ 0,0015 ≈ 2,9kΩ. Chọn 1kΩ cho dư dả — dòng chân B lên 4,3mA, vẫn nằm xa giới hạn 20mA của chân vi điều khiển, và transistor chắc chắn bão hoà.

MOSFET: kích bằng điện áp

MOSFET mở khi điện áp giữa cửa G và nguồn S đủ lớn. Đây là chỗ bẫy người mới: MOSFET thông dụng như IRF540N cần tới 10V ở cửa mới mở hết, trong khi vi điều khiển chỉ ra 3,3V hoặc 5V. Kết quả là MOSFET chỉ hé mở, nóng rực rồi hỏng.

Phải chọn loại logic-level — tên thường có chữ L như IRLZ44N, IRL540N. Loại này mở hẳn ở 4–5V ở cửa.

Hai điện trở luôn đi kèm:

• Trở nối tiếp cửa, 100 – 220Ω: hạn dòng nạp điện dung cửa, bảo vệ chân vi điều khiển lúc chuyển trạng thái.
• Trở kéo xuống mát, 10k – 100kΩ: giữ cửa ở mức thấp khi vi điều khiển chưa khởi động xong, nếu không tải sẽ giật lên một cái lúc cấp điện.

Mạch chỉnh độ sáng dây LED 12V trong thư viện dùng đúng cấu hình này.

Tải cảm bắt buộc có đi-ốt dập ngược

Rơ-le rời, mô tơ, máy bơm, van điện đều là cuộn dây. Khi cắt dòng đột ngột, cuộn dây sinh ra xung điện áp ngược có thể lên hàng trăm vôn — đủ đánh thủng transistor hay MOSFET ngay lập tức.

Giải pháp là một đi-ốt mắc song song với tải, cực K (vạch trắng) về phía dương. Lúc bình thường đi-ốt không dẫn; lúc cắt dòng nó cho xung ngược chạy vòng lại và tiêu tán hiền lành. Dùng 1N4007 cho tải thường, 1N5819 nếu cần chuyển mạch nhanh.

Module rơ-le bán sẵn đã có sẵn đi-ốt này trên bo, nên nối thẳng chân IN là xong.

Nhận biết chân linh kiện

• S8050, BC547 (vỏ TO-92): quay mặt phẳng có chữ về phía mình, chân trái sang phải là E – B – C. Cẩn thận: 2N2222 vỏ TO-92 lại là E – B – C hoặc C – B – E tuỳ hãng, nên tra datasheet hoặc đo bằng thang đi-ốt.
• IRLZ44N (vỏ TO-220): quay mặt chữ về phía mình, miếng tản nhiệt kim loại quay ra sau, chân trái sang phải là G – D – S. Miếng kim loại nối với chân D, nên không được để nó chạm vỏ hộp kim loại.

Khi nào vẫn phải dùng rơ-le

Transistor và MOSFET chỉ đóng cắt một chiều và không cách ly. Khi cần bật tắt thiết bị điện xoay chiều, hoặc cần tách hẳn phần điều khiển khỏi phần tải, dùng module rơ-le có opto như trong mạch công tắc WiFi. Lưu ý phần điện lưới 220V phải do thợ điện có chuyên môn đấu nối.

Câu hỏi thường gặp