场效应晶体管和双极型晶体管的比较
介绍
集成电路是现代电子设备最常用的元件之一。其中两个最主要的电子元件是场效应晶体管(MOSFET)和双极型晶体管(BJT)。许多电子设备在它们两者所提供的极度不同的特性之间做出决策。这两个设备的功用有所不同,并且相互考虑,选择哪一个取决于所需的电路操作、电源电压、工作条件和其他变量。在本文中,我们将比较MOSFET和BJT的特性,以及它们能为电路提供的功用。
1. 晶体管类型
场效应晶体管(MOSFET)和双极型晶体管(BJT)是常用的晶体管,它们各自在不同的应用情况下都有用。 MOSFET 和 BJT 都支持放大器及开关的开发,但它们的实际使用情况不同。MOSFET 有三个主要类别:增强型 MOSFET(EMOSFET)、阈值型 MOSFET(TMOSFET)和削弱型 MOSFET(DMOSFET)。 BJT 只有两种类型:NPN 和 PNP,它们由不同种类的半导体材料制成。基于对这两种材料类型的选择,可以使 BJT 配置为 NPN 或 PNP 类型。
2. 工作电压
MOSFET 的最高工作电压大约是 100V 以上,高电流的 MOSFET 的设计电压也差不多,一般高达 600V。但真正成熟的 MOSFET 技术,在它的特定电压范围内,可以支持电流能力达到 1000A。BJT 通常适用于工作电压小于 40V 的电路,这是因为 BJTs 使用 PN 结而不是 MOSFET 的 MOS 结,它们具有更高的电阻值,当电压越高,它们的导通电流限制就越小。
3. 性能
MOSFET 显示了非常高的输入电阻,这使其在高频上的性能非常好,它们的特性为:
• 高输入和低输出阻抗(以反应电路的固有特性)。
• 不导通时的损耗小且没有实质上的漏电流。(无静电)
• 增益可以达到 1 × 107以上。
当有电压施加在 MOSFET 的级别上时,它们非常有效地缩短了通路,以便电路可以快速开启。BJT 确实有很不错的 效应,但它们却不能有效地放大信号。尽管BJT在锋利的开关方面表现良好,它们仍然不足以适应压力,当开关被大量使用时,由于它们发热并损失能量,会对性能有所影响。
总结
MOSFET 和 BJT 是常用的晶体管类型,它们有相似和不同点。 MOSFET 是现代电路设计中十分重要的一部分,而 BJT 在某些情况下也可能有用。因此,在选择 MOSFET 或 BJT 时,需要考虑电路的特殊操作、工作条件、电源电压等变量,以确定哪一种晶体管是最符合当前需求的。然而,从特性和性能的角度上说,MOSFET 更加出色。