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三極管開關電路和場效應管電路優劣比較

時間:2022-4-19 11:48:00
摘要: 一般我們在做電路設計時候,三極管開關電路和MOS管開關電路有着以下四種區別:首先是三極管是用電流控制,MOS管屬于電壓控制;然後就是成本問題,三極管便宜,MOS管貴;其次是功耗問題,三極管損耗大;最後是驅動能力,MOS管常用來電源開關,以及大電流地方開關電路。實際上就是

一般我們在做電路設計時候,三極管開關電路和MOS管開關電路有着以下四種區別:首先是三極管是用電流控制,MOS管屬于電壓控制;然後就是成本問題,三極管便宜,MOS管貴;其次是功耗問題,三極管損耗大;最後是驅動能力,MOS管常用來電源開關,以及大電流地方開關電路。實際上就是三極管比較便宜,用起來方便,常用在數字電路開關控制。

MOS管用于高頻高速電路,大電流場合,以及對基極或漏極控制電流比較敏感的地方。一般來說低成本場合,普通應用的先考慮用三極管,不行的話考慮MOS管。實際上說電流控制慢,電壓控制快這種理解是不對的。要真正理解得了解雙極晶體管和MOS晶體管的工作方式才能明白。

三極管是靠載流子的運動來工作的,以npn管射極跟随器為例,當基極加不加電壓時,基區和發射區組成的pn結為阻止多子(基區為空穴,發射區為電子)的擴散運動,在此pn結處會感應出由發射區指向基區的靜電場(即内建電場),當基極外加正電壓的指向為基區指向發射區,當基極外加電壓產生的電場大于内建電場時,基區的載流子(電子)才有可能從基區流向發射區,此電壓的最小值即pn結的正向導通電壓(工程上一般認為0.7v)。但此時每個pn結的兩側都會有電荷存在,此時如果集電極-發射極加正電壓,在電場作用下,發射區的電子往基區運動(實際上都是電子的反方向運動),由于基區寬度很小,電子很容易越過基區到達集電區,并與此處的PN的空穴復合(靠近集電極),為維持平衡,在正電場的作用下集電區的電子加速外集電極運動,而空穴則為pn結處運動,此過程類似一個雪崩過程。集電極的電子通過電源回到發射極,這就是晶體管的工作原理。

三極管工作時,兩個pn結都會感應出電荷,當做開關管處于導通狀态時,三極管處于飽和狀态,如果這時三極管截至,pn結感應的電荷要恢復到平衡狀态,這個過程需要時間。而MOS三極管工作方式不同,沒有這個恢復時間,因此可以用作高速開關管。

場效應管是電壓控制元件,而晶體管是電流控制元件。在只允許從信号源取較少電流的情況下,應選用場效應管;而在信号電壓較低,又允許從信号源取較多電流的條件下,應選用晶體管。

場效應管是利用多數載流子導電,所以稱之為單極型器件,而晶體管是即有多數載流子,也利用少數載流子導電。被稱之為雙極型器件。

有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,栅壓也可正可負,靈活性比晶體管好。場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的制造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊矽片上,因此場效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用。

場效應晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優點,因而也被廣泛應用于各種電子設備中。尤其用場效管做整個電子設備的輸入級,可以獲得一般晶體管很難達到的性能。

這裏對于場效應管的選擇來說,我們可以認為一般分成結型和絕緣栅型兩大類,其控制原理都是一樣的。

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