三極管開關電路與場效應管電路的區別?
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相信很多工程師在進行電路設計時,都曾經遇到過一個選擇難題:三極管開關電路和場效應管開關電路,選哪個更好一些呢?其實無論是三極管開關電路,還是MOS開關電路,它們都有自己的優勢,也有一些自己的弊端。在今天的文章中,我們將會對這兩種開關電路的優缺點和不同之處,展開簡要分析。
就目前的三極管開關電路和場效應管電路的應用情況來看,它們兩者主要有以下四種區別:首先是三極管是用電流控製,MOS管屬於電壓控製。然後就是成本問題,三極管便宜,MOS管則要貴一些了。第三個差異來自於是功耗方麵,與MOS管相比,三極管損耗要更大一些。最後一個區別是二者驅動能力不同,因為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,用起來比較方便,常用在數字電路開關控製。而就場效應管的應用情況來看,它一般會用於高頻高速電路、大電流場合,以及對基極或漏極控製電流比較敏感的地方。所以在平時的設計過程中,一般來說低成本場合,普通應用的先考慮用三極管,不行的話再考慮MOS管。實際上說電流控製慢,電壓控製快這種理解是不對的。要真正理解得了解三極管和MOS晶體管的工作方式才能明白。
首先來看三極管的工作原理和工作狀態。我們平時用到的三極管,無論哪種類型,歸根結底都是靠載流子的運動來工作的,以npn管射極跟隨器為例,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,即內建電場,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於 內建電場時,基區的載流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,由於基區寬度很小,電子很容易 越過基區到達集電區,並與此處的PN的空穴複合。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,該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,這就是三極管的日常工作原理。
接下來我們再來看一下場效應管的工作原理。場效應管,更多情況下會被工程師們稱作MOS管,在平時應用中它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,柵壓也可正可負,靈活性比晶體管好。
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