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Transistor vs MOSFET, 모터 제어에 어떤 차이가 있을까?
꼬맹님
2025. 4. 25. 17:26
최근 소형 드론 제작하려고 DC 모터를 제어해볼 일이 있었는데,
같은 조건에서 NPN 트랜지스터와 N채널 MOSFET을 사용했을 때 모터 회전수가 꽤 큰 차이를 보여서 정리해봤다.
실험 조건
- tinkercad에서 모터 Transistor 회로와 Mosfet 회로 2개 시뮬
- 일반 DC 모터 4개
- 전원은 5V 12V
- 제어는 아두이노 우노 보드의 PWM 핀 이용
- 회로는 거의 동일하고, 스위칭 소자만 트랜지스터 ↔ MOSFET 교체
실험 결과
| 12V | 약 1300RPM | 약 4700RPM |
| 5V | 약 1300RPM | 약 4300RPM |
→ MOSFET 쪽이 확실히 훨씬 더 높은 속도로 회전했다.
왜 이런 차이가 날까?
🔹 트랜지스터 (NPN)
- 트랜지스터는 Base에 전류를 흘려야 동작하는 방식인데,
MCU가 공급할 수 있는 전류가 한정적이라 완전히 ON되지 않는 경우가 생긴다. - 이때 **Collector–Emitter 사이에 전압 강하(Vce)**가 발생하면서
모터에 실제 걸리는 전압이 많이 깎임 - 그래서 공급 전압이 충분해도 모터는 제 성능을 못 내게 된다.
🔹 MOSFET (N채널, 로직레벨)
- 반면 MOSFET은 Gate에 전압만 걸어주면 전류 없이 동작한다.
- 게다가 ON되었을 때 내부 저항이 매우 작아서
전압 손실이 거의 없고, 모터에 전원이 거의 그대로 전달된다. - 결과적으로 회전수가 훨씬 높게 나올 수밖에 없다.
요약
항목 트랜지스터 MOSFET
| 제어 방식 | 전류 제어 | 전압 제어 |
| 전압 손실 | 있음 (Vce) | 거의 없음 (Rds(on) 매우 작음) |
| 회로 효율 | 낮음 | 높음 |
| 고속 회전 가능성 | 낮음 | 매우 높음 |
| 드론용 적합성 | X | O |
결론
전압은 같아도 제어 소자에 따라 실제 모터에 걸리는 전압이 달라지고, 그만큼 성능에도 큰 차이가 생긴다.
특히 드론처럼 무게와 효율이 중요한 경우에는 트랜지스터보다 MOSFET이 훨씬 유리하다.
앞으로는 모터 제어에는 무조건 로직레벨 MOSFET을 쓰는 게 맞는 선택 같음.