【導讀】相信很多工程師在進行電路設計時,都曾經(jīng)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(yōu)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(yōu)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(qū)別:首先是三極管是用電流控制,MOS管屬于電壓控制。然后就是成本問題,三極管便宜,MOS管則要貴一些了。第三個差異來自于是功耗方面,與MOS管相比,三極管損耗要更大一些。最后一個區(qū)別是二者驅(qū)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(shù)字電路開關控制。而就場效應管的應用情況來看,它一般會用于高頻高速電路、大電流場合,以及對基極或漏極控制電流比較敏感的地方。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。實際上說電流控制慢,電壓控制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(tài)。我們平時用到的三極管,無論哪種類型,歸根結(jié)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(qū)和發(fā)射區(qū)組成的pn結(jié)為阻止多子(基區(qū)為空穴,發(fā)射區(qū)為電子)的擴散運動,在此pn結(jié)處會感應出由發(fā)射區(qū)指向基區(qū)的靜電場,即內(nèi)建電場,當基極外加正電壓的指向為基區(qū)指向發(fā)射區(qū),當基極外加電壓產(chǎn)生的電場大于 內(nèi)建電場時,基區(qū)的載流子才有可能從基區(qū)流向發(fā)射區(qū),此電壓的最小值即pn結(jié)的正向?qū)妷海üこ躺弦话阏J為0.7v)。但此時每個pn結(jié)的兩側(cè) 都會有電荷存在,此時如果集電極-發(fā)射極加正電壓,在電場作用下,發(fā)射區(qū)的電子往基區(qū)運動,由于基區(qū)寬度很小,電子很容易 越過基區(qū)到達集電區(qū),并與此處的PN的空穴復合。為維持平衡,在正電場的作用下集電區(qū)的電子加速外集電極運動,而空穴則為pn結(jié)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(fā)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(shù)載流子導電,所以稱之為單極型器件,而晶體管是即有多數(shù)載流子,也利用少數(shù)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。
以上就是本文針對三極管開關電路和場效應電路的優(yōu)缺點和工作狀態(tài),所進行的簡要分析和介紹。相信通過上文中對三極管、場效應管的工作原理和開關電路差異介紹,大家應該也已經(jīng)明白了它們各自的優(yōu)缺點,希望通過本文的介紹,能夠?qū)Ω魑还こ處熀图夹g人員的設計研發(fā)工作有所幫助。