Site Loader

Содержание

Отличие полевого транзистора от биполярного. Сфера их применения

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим отличие полевого транзистора от биполярного, узнаем в каких сферах применяются и те, и другие транзисторы.

И так, начнём…

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные транзисторы. Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

   Отличие полевого транзистора от биполярного

Биполярные транзисторы

Проводящая область конструкции состоит из трёх «спаянных» полупроводниковых частей, с чередованием по типу проводимости. Полупроводник с донорной (электронной) проводимостью обозначается как n-тип, с акцепторной (дырочной) – p-тип. Таким образом, мы можем наблюдать только два варианта чередования – p-n-p, либо n-p-n. По этому признаку различают биполярные транзисторы с n-p-n и p-n-p структурой.

Общая часть транзисторного кристалла, контактирующая с двумя другими, называется «база». Две другие – «коллектор» и «эмиттер». Степень насыщенности базы носителями заряда (электронами или электронными вакансиями «дырками») определяет степень проводимости всего кристалла транзистора. Таким образом, осуществляется управление проводимостью переходов транзистора, что позволяет использовать его в качестве элемента усиления мощности сигнала, или ключа.

Полевые транзисторы

Проводящая часть конструкции представляет собой полупроводниковый канал p- или n-типа в металле. Ток нагрузки протекает по каналу через электроды, называемые «стоком» и «истоком». Величина сечения проводящего канала и его сопротивление зависит от обратного напряжения на p-n переходе границы металла и полупроводника канала. Управляющий электрод, соединённый с металлической областью называется «затвор».

Канал полевого транзистора может иметь электрическую связь с металлом затвора — неизолированный затвор, а может быть и отделён от него тонким слоем диэлектрика — изолированный затвор.

Какие транзисторы лучше полевые или биполярные?

И так, мы узнали, что главное отличие этих двух видов транзисторов в управление. Давайте рассмотрим прочие преимущества полевых транзисторов по сравнению с биполярными:

  • высокое входное сопротивление по постоянному току и на высокой частоте, отсюда и малые потери на управление
  • высокое быстродействие (благодаря отсутствию накопления и рассасывания неосновных носителей)
  • почти полная электрическая развязка входных и выходных цепей, малая проходная ёмкость поскольку усилительные свойства полевых транзисторов обусловлены переносом основных носителей заряда, их верхняя граница эффективного усиления выше, чем у биполярных
  • квадратичность вольт — амперной характеристики (аналогична триоду)
  • высокая температурная стабильность
  • малый уровень шумов, так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда, которое и делает биполярные транзисторы «шумными»
  • малое потребление мощности

Накопление и рассасывание неосновных носителей заряда отсутствует в полевых транзисторах, от того и быстродействие у них очень высокое (что отмечается разработчиками силовой техники). И поскольку за усиление в полевых транзисторах отвечают переносимые основные носители заряда, то верхняя граница эффективного усиления у полевых транзисторов выше чем у биполярных.

   Отличие полевого транзистора от биполярного

Здесь же отметим высокую температурную стабильность, малый уровень помех (в силу отсутствия инжекции неосновных носителей заряда, как то происходит в биполярных), экономичность в плане потребления энергии.

Ток или поле, управление транзисторами

Большинству людей, так или иначе имеющими дело с электроникой, принципиальное устройство полевых и биполярных транзисторов должно быть известно. По крайней мере, из названия «полевой транзистор», очевидно, что управляется он полем, электрическим полем затвора, в то время как биполярный транзистор управляется током базы.

Ток и поле, различие здесь кардинальное. У биполярных транзисторов управление током коллектора осуществляется путем изменения управляющего тока базы, в то время как для управления током стока полевого транзистора, достаточно изменить приложенное между затвором и истоком напряжение, и не нужен уже никакой управляющий ток как таковой.

Разная реакция на нагрев

У биполярных транзисторов температурный коэффициент сопротивления коллектор-эмиттер отрицательный (т. е. с ростом температуры сопротивление уменьшается и ток коллектор — эмиттер растет). У полевых транзисторов все наоборот — температурный коэффициент сток-исток положительный (с ростом температуры сопротивление растет, и ток сток-исток уменьшается).

Важное следствие из этого факта — если биполярные транзисторы нельзя просто так включать параллельно (с целью умощнения), без токовыравнивающих резисторов в цепи эмиттера, то с полевыми все намного проще — благодаря автобалансировке тока сток-исток при изменении нагрузки/нагрева — их можно свободно включать параллельно без выравнивающих резисторов. Это связано с температурными свойствами p-n перехода и простого полупроводника p- или n-типа. По этой причине у полевых транзисторов гораздо реже случается необратимый выходной тепловой пробой, чем у биполярных.

Так для достижения высоких показателей коммутационных токов, можно легко набрать составной ключ из нескольких параллельных полевых транзисторов, что и используется много где на практике, например в инверторах.

А вот биполярные транзисторы нельзя просто так параллелить, им нужны обязательно токовыравнивающие резисторы в цепях эмиттеров. Иначе, из-за разбаланса в мощном составном ключе, у одного из биполярных транзисторов рано или поздно случится необратимый тепловой пробой. Полевым составным ключам названная проблема почти не грозит. Эти характерные тепловые особенности связаны со свойствами простого n- и p-канала и p-n перехода, которые кардинально отличаются.

Сферы применения тех и других транзисторов

Различия между полевыми и биполярными транзисторами четко разделяют области их применений. Например в цифровых микросхемах, где необходим минимальный ток потребления в ждущем состоянии, полевые транзисторы применяются сегодня гораздо шире. В аналоговых же микросхемах полевые транзисторы помогают достичь высокой линейности усилительной характеристики в широком диапазоне питающих напряжений и выходных параметров.

Схемы типа reel-to-reel удобно реализуются сегодня с полевыми транзисторами, ведь легко достигается размах напряжений выходов как сигналов для входов, совпадая почти с уровнем напряжения питания схемы. Такие схемы можно просто соединять выход одной с входом другой, и не нужно никаких ограничителей напряжения или делителей на резисторах.

Что касается биполярных транзисторов, то их типичными сферами применения остаются: усилители, их каскады, модуляторы, детекторы, логические инверторы и микросхемы на транзисторной логике.

Полевые побеждают, почему?

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные электронные часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет от одного миниатюрного источника питания — батарейки или аккумулятора, потому что практически не потребляют энергии.

В настоящее время полевые транзисторы находят все более широкое применение в различных радиоустройствах, где уже с успехом заменяют биполярные. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет увеличить частоту несущего сигнала, обеспечивая такие устройства высокой помехоустойчивостью.

Обладая низким сопротивлением в открытом состоянии, находят применение в оконечных каскадах усилителей мощности звуковых частот высокой мощности (Hi-Fi), где опять же с успехом заменяют биполярные транзисторы и даже электронные лампы.

В устройствах большой мощности, например в устройствах плавного пуска двигателей, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) — приборы, сочетающие в себе как биполярные, так и полевые транзисторы, уже успешно вытесняют тиристоры.

Видео, отличие полевого транзистора от биполярного

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

В чем разница между биполярным и полевым транзистором

Транзистору скоро исполнится 100 лет. Этот компонент на долгое время стал основой всей электроники 20 века. В настоящее время он тоже остаётся важной частью электронных схем, хотя внешняя форма исполнения изменилась: часто отдельные транзисторы объединяются в микросхемы и процессоры. В одной микросхеме может находиться несколько сотен и даже тысяч микроскопических транзисторов.

Что представляет собой транзистор как таковой? По сути, он почти ничем не отличается от обычного диода – электронного компонента, пропускающего ток только в одном направлении. В отличие от него, у транзистора есть дополнительный вывод, который «открывает» и «закрывает» прибор. Действительно, это очень похоже на водопроводный кран.

Только управляется этот кран тем же самым током. Если транзистор имеет тип PNP (прямой), то этот дополнительный вывод открывается подачей отрицательного сигнала, а если

NPN (обратный), то положительного. Дополнительный вывод именуется базой, входной вывод – эмиттером, а выходной – коллектором. В PNP-транзисторе ток течёт от плюса к минусу, а в NPN – в обратном направлении.

Впрочем, транзистор отличается от диода не только этим. Он обладает ещё и усиливающими свойствами. Поэтому усилительная аппаратура – одно из основных применений этого компонента.

Как устроен биполярный транзистор

Все транзисторы делятся на два основных типа – биполярные и полевые. Биполярные транзисторы – самые распространённые. Они состоят из трёхслойных полупроводников, каждый слой которых соединяется с внешним выводом через металло-полупроводниковый контакт. Средний слой обычно используется в качестве базы. Эмиттер и коллектор – это два крайних слоя, соединённые с соответствующими выводами.

Устройство биполярного транзистора

На схеме эмиттер изображается выводом со стрелкой, которая показывает направление движения тока.

Управление биполярным транзистором осуществляется путём подачи на базу определённого напряжения – положительного (для NPN) и отрицательного (для PNP). Изменяя значение этого напряжения, можно в большей или меньшей степени открывать «кран».

Биполярные NPN-транзисторы пользуются большей популярностью, поскольку в них основная роль отводится электронам, а не дыркам (положительным условным частицам). Электроны имеют в несколько раз большую подвижность, чем дырки, поэтому обратные транзисторы работают лучше и быстрее.

Устройство полевых транзисторов

Полевые транзисторы устроены немного по-другому. Здесь управление работой прибора осуществляется с помощью электрического поля, которое направлено перпендикулярно току. Подобно биполярным транзисторам, полевые тоже имеют три вывода, которые, правда, называются иначе: исток, сток и затвор. Электрическое поле создаётся с помощью определённого напряжения, приложенного к затвору, который служит аналогом базы биполярного транзистора.

Устройство полевого транзистора с p-n-переходом

Также у полевого транзистора имеется проводящий слой, который называют каналом. По нему и течёт ток. Канал может быть N или P-типа, а также иметь различную пространственную конфигурацию. Каналы могут быть обогащёнными носителями или обеднёнными.

Существуют полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и с полностью изолированным затвором.

Устройство полевого транзистора с изолированным затвором

Что общего между этими устройствами?

Понятно, что и то, и другое – это транзисторы. У каждого есть три вывода, один из которых является управляющим. в зависимости от того, какой сигнал на него подан, ток по транзистору или будет течь, или не будет. Отличаются эти устройства лишь

нюансами работы, однако таких нюансов достаточно много.

Отличия биполярных и полевых транзисторов

Полевые транзисторы более предпочтительны по большинству параметров:

  1. У них более высокое быстродействие.
  2. Они имеют маленькие потери на управление.
  3. У полевых транзисторов значительно более высокие усилительные способности.
  4. Они производят меньше шума и потребляют малую мощность.

Однако полевые транзисторы не переносят статического напряжения. Этим их использование и ограничивается, ведь в электронных устройствах оно накапливается постоянно. Там, где необходимо применять полевые транзисторы, необходимо предусмотреть их защиту от статического напряжения

.

Как бы то ни было, полевые транзисторы почти полностью вытеснили биполярные из цифровой техники. В аналоговой, наоборот, пока что господствуют биполярные.

Изобретение полевых транзисторов, собственно, и было связано с производством электронно-вычислительных машин. В 1977 году учёные обнаружили, что с их помощью можно ускорить работу компьютерной техники. С этого времени транзисторы нового типа стали находить широкое применение – начиналась эра цифровых устройств.

Относительно недавно, в 1990-х годах, появился ещё один, «гибридный» тип таких компонентов. Это биполярные транзисторы с изолированным затвором, или IGBT. Такой прибор, по сути, является сочетанием биполярного транзистора, играющего роль силового канала, и полевого, являющегося управляющим элементом. Благодаря этому удалось совместить в одном компоненте выгодные выходные показатели (как у биполярного устройства) с предпочтительными входными (как у полевого). Управляются IGBT, как и полевые транзисторы, с помощью электрического поля.

Применяются гибридные компоненты в различных преобразователях, инверторах, импульсных регуляторах тока и т.д.

Как отличить полевой транзистор от биполярного

В современной цифровой электронике, транзисторы работают, как правило — в ключевом (импульсном) режиме: открыт-закрыт. Для таких режимов оптимально подходят – полевые транзисторы. Название «полевой» происходит от «электрическое поле». Это значит, что они управляются полем, которое образует напряжение, приложенное к управляющему электроду. Другое их название – униполярный транзистор. Так подчеркивается, что используются только одного типа носители заряда (электроны или дырки), в отличии от классического биполярного транзистора. «Полевики» по типу проводимости канала и типу носителей бывают двух видов: n-канальный – носители электроны и p-канальный – носители дырки. Транзистор имеет три вывода:

исток
, сток, затвор.

исток (source) — электрод, из которого в канал входят (истекают) носители заряда, источник носителей. В традиционной схеме включения, цепь истока n-канального транзистора подключается к минусу питания, p-канального — к плюсу питания.

сток (drain) — электрод, через который из канала выходят (стекают) носители заряда. В традиционной схеме включения, цепь стока n-канального транзистора подключается к плюсу питания, p-канального — к минусу питания.

затвор (gate) — управляющий электрод, регулирует поперечное сечения канала и соответственно ток протекающий через канал. Управление происходит напряжением между затвором и истоком – Vgs.

Полевые транзисторы бывают двух основных видов: с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором. С изолированным затвором делятся на: с встроенным и индуцированным каналом. На рис.1 изображены типы полевых транзисторов и их обозначения на схемах.

Рис.1. Типы полевых транзисторов и их схематическое обозначение.

«Полевик» с изолированным затвором и индуцированным каналом

Нас интересуют транзисторы Q5 и Q6. Именно они используются в цифровой и силовой электронике. Это полевые транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом. Их называют МОП (метал-оксид-полупроводник) или МДП (метал-диэлектрик-полупроводник) транзисторами. Английское название

MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Таким названием подчеркивается, что затвор отделен слоем диэлектрика от проводящего канала. Жаргонные названия: «полевик», «мосфет», «ключ».

Индуцированный канал — означает, что проводимость в нем появляется, канал индуцируется носителями (открывается транзистор) только при подаче напряжения на затвор. В отличии от транзисторов Q3 и Q4 которые тоже МОП транзисторы, но со встроеным каналом, канал всегда открыт, даже при нулевом напряжении на затворе. Схематически, разница между этими двумя типами транзисторов на схемах обозначается сплошной (встроенный) или пунктирной (индуцированный) линией канала. Другое название индуцированного канала – обогащенный, встроенного – обеднённый.

Обратный диод

Технология изготовления МОП транзисторов такова, что образуются некоторые паразитные элементы, в частности биполярный транзистор, включенный параллельно силовым выводам. См. рис.2. Он оказывает негативное влияние на характеристики транзистора, поэтому технологической перемычкой замыкают вывод истока с подложкой (замыкают переход: база-эмиттер, паразитного транзистора), а оставшийся переход: коллектор-база, образует диод, включенный параллельно стоку-истоку, в направлении обратном протеканию тока (в классической схеме включения). Параметры этого диода производители уже могут контролировать, поэтому он не оказывает существенного влияния на работу транзистора. И даже наоборот, его наличие специально используется в некоторых схематических решениях.

Именно этот диод (стабилитрон) обозначается на схематическом изображении МОП транзистора, а технологическая перемычка показана стрелкой соединенной с истоком. Существуют и транзисторы без технологической перемычки, на их условном обозначения нет стрелкой.

В зависимости от модели транзистора, диод может быть, как и штатный – паразитный, низкочастотный, так и специально добавленный, с заданными характеристиками (высокочастотный или стабилитрон). Это указывается в документации к транзистору.

Рис.2. Паразитные элементы в составе полевого транзистора.

Основные преимущества MOSFET

  • меньшее потребление, высокий КПД. Транзисторы управляются напряжением, и в статике не потребляют ток управления.
  • простая схема управления.Схемы управления напряжением более просты, чем схемы управления током.
  • высокая скорость переключения.Отсутствуют неосновные носители. Следовательно не тратится время на их рассасывание. Частота работы сотни и тысячи килогерц
  • повышеная теплоустойчивость. С ростом температуры растет сопротивление канала, следовательно понижается ток, а это приводит к понижению температуры. Происходит саморегуляция.

Основные характеристики MOSFET

  • Vds(max) – максимальное напряжение сток-исток в закрытом состоянии транзистора
  • Rds(on) – активное сопротивление канала в открытом состоянии транзистора. Этот параметр указывают для определенных значений Vgs 10В или 4.5В или 2.5 В при которых сопротивление становится минимальным.
  • Vgs(th) – пороговое напряжение при котором транзистор начнет открываться.
  • Ids – максимальный постоянный ток через транзистор.
  • Ids(Imp) – импульсный (кратковременный) ток, который выдерживает транзистор.
  • Ciss, Crss, Coss – емкость затвор-исток (input), затвор-сток (reverse), сток-исток(output).
  • Qg – заряд который необходимо передать затвору для переключения.
  • Vgs(max) – максимальное допустимое напряжение затвор-исток.
  • t(on), t(of) – время переключения транзистора.
  • характеристики обратного диода сток-исток ( максимальный ток, падение напряжения, время восстановление)

Что еще нужно знать про полевой транзистор?

P-канальные транзисторы имеют хуже характеристики чем N-канальные. Меньше рабочая частота, больше сопротивление, больше площадь кристалла. Они реже используются и выпускаются в меньшем ассортименте.

МОП транзистор — потенциальный прибор и управляется напряжением (потенциалом), затвор отделен слоем диэлектрика , по сути это конденсатор и через него не протекает постоянный ток, поэтому он не потребляет ток управления в статике, но во время переключения требуется приличный ток для заряда-разряда емкости.

МОП транзистор имеет хоть и не большое, но активное сопротивление в открытом состоянии Rds. Это сопротивление уменьшается с ростом отпирающего напряжения и становится минимальным при определенном напряжении затвор-исток, 4.5В или 10В. По сути – это резистор, сопротивление которого управляется напряжением Vgs.

Vgs – управляющее напряжение, Vg-Vs. Если измерять относительно общего минуса, то: для n канального Vgs>0, для p канального Vgs

Схема включения MOSFET

Традиционная, классическая схема включения «мосфет», работающего в режиме ключа (открыт-закрыт), приведена на рис 3. Это схема, с общим истоком. Она наиболее распространена, легка в реализации и имеет самый простой способ управления транзистором.

Нагрузку включают в цепь стока. Встроенный диод, оказывается включенным в обратном направлении и ток через него не протекает.

Для n-канального: исток на землю, сток через нагрузку к плюсу. Тогда для его открытия, на затвор нужно подать положительное напряжение, подтянуть к плюсу питания. При работе от ШИМ (широтно импульсный модулятор), открывать его будет положительный импульс.

Для p-канального: исток на плюс питания, сток через нагрузку на землю. Тогда для его открытия, на затвор нужно подать отрицательное напряжение, подтянуть к минусу питания (земле). При управлении от ШИМ, открывающим будет – отрицательный импульс (отсутствие импульса).

Рис. 3. Классическая схема включения MOSFET в ключевом режиме.

МОП транзистор, в открытом состоянии, будет пропускать ток как от истока к стоку, так и от стока к истоку. Также и нагрузку можно включать как в цепь стока, так и истока. Но при «нестандартном» включении, усложняется управление транзистором, так для n-канального может потребоваться, напряжение выше питания, а для p-канального – отрицательное напряжение ниже земли (двухполярное питание).

МОП транзис торы, используемые в цифровой электронике, делятся на два типа.

  1. Мощные силовые – используются в импульсных преобразователях напряжения и в цепях питания.
  2. Транзисторы логического уровня – используются как ключи, коммутируют различные сигналы и управляются микросхемами.

Транзисторы бывают в разных корпусах, с разным количеством выводов, часто в одном корпусе объединяют два транзистора.

Другие популярные статьи

MacBook не включается. Что делать?

Читателей за год: 8483

Пожалуй одна из самых распространенных неисправностей, заявленная клиентами при сдаче в ремонт своего MacBook – «не включается». В этой заметке рассмотрим следующие вопросы.

Типовые неисправности MacBook Pro A1398

Читателей за год: 7852

МасBook Pro Retina A1398 появился в середине 2012 года.С 2012 года было выпущено 5 платформ A1398 и с десяток комплектаций.К сожалению, все модели имеют типовые неисправности.

Проблемы с видео в MacBook и их лечение

Читателей за год: 6806

В нашу мастерскую часто попадают MacBook’и с неисправностью графического процессора (он же видеокарта, видеоускоритель, видеочип). Некоторые проблемы решаются софтовым путем – настройка или переустановка системы. В большинство же случаев требуются вмешательство на уровне «железа» – компонентный ремонт – замена чипа на паяльной станции.

Оставить комментарий

Что делать если Mac не включается? (видео) Новое в блоге MacBook не грузится дальше «яблока» после обновления macOS Mojave 10.14.5 7 июня 2019 г. Может ли небольшая мастерская назвать себя международной ?:) 2 апреля 2019 г. 5 сайтов распродаж программ для MacOS 21 марта 2019 г. Какие игры идут на MacBook и iMac? 18 февраля 2019 г. Что ломается в Макбуке при его залитии? 7 февраля 2019 г. Проверить статус заказа

Введите номер телефона, указанный в заказе:

От биполярного транзистора и в том числе от однопереходного транзистора полевой транзистор отличается, во-первых, принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе — входным напряжением или электрическим полем. Во-вторых, полевые транзисторы имеют значительно большие входные сопротивления, что связано с обратным смещением р-n-перехода затвора в рассматриваемом типе полевых транзисторов. В-третьих, полевые транзисторы могут обладать низким уровнем шума (особенно на низких частотах), так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда и канал полевого транзистора отделен от поверхности полупроводникового кристалла. Процессы рекомбинации носителей в р-n-переходе и в базе биполярного транзистора, а также генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности кристалла полупроводника сопровождаются возникновением низкочастотных шумов. Значительным недостатком по сравнению с биполярным транзистором является очень низкий коэффициент усиления по напряжению.

Статические характеристики

Выходные статические характеристики полевого транзистора представляют собой зависимости тока стока от напряжения на стоке относительно истока при различных постоянных напряжениях на затворе. Рассмотрим вначале характер одной зависимости

при.

Напряжение на затворе относительно истока будет равно нулю только в том случае, если затвор закорочен с истоком. Характеристика выходит из начала координат под углом, соответствующим начальному статическому сопротивлению канала и сопротивлениям иприлегающих к каналу областей полупроводникового кристалла с тем же типом электропроводности. Статическое сопротивление канала определяется его длиной и поперечным сечением, зависящим от толщины р-n-перехода (или р-n-переходов).

Рис. 6 Выходные статические характеристики

Первая часть характеристики, которую называют крутой частью, сублинейна, т. е. ток стока растет замедленно с ростом напряжения на стоке. Объясняется эта нелинейность характеристики увеличением толщины р-n-перехода затвора около стока, так как с увеличением напряжения на стоке растет по абсолютному значению обратное напряжение на р-n-переходе затвора. Ток стока, проходя по каналу, создает его неэквипотенциальность. Таким образом, наибольшая толщина р-n-перехода и соответственно наименьшее поперечное сечение канала получаются со стороны стока.

Другой физической причиной, приводящей к сублинейности выходной характеристики, является уменьшение подвижности носителей заряда в канале при увеличении в нем напряженности электрического поля.

При некотором напряжении на стоке —напряжении насыщения— происходит перекрытие канала из-за увеличения толщины р-n-перехода затвора. Ток стока при дальнейшем увеличении напряжения на стоке почти не растет.

При напряжении между затвором и истоком, равном нулю, и при напряжении на стоке, равном или превышающем напряжение насыщения, ток стока называют начальным током стока. Часть характеристики, соответствующую насыщению тока стока, называютпологой областью. Следует учитывать условность понятия «перекрытие» канала при увеличении напряжения на стоке и неизменном напряжении на затворе относительно истока, так как перекрытие канала при указанных условиях является следствием увеличения тока стока. Таким образом, можно считать, что в результате увеличения тока стока или напряжения на стоке автоматически устанавливается некоторое малое сечение канала со стороны стокового электрода.

При дальнейшем увеличении напряжения на стоке увеличивается длина перекрытой части канала и растет статическое сопротивление канала. Если бы длина перекрытой части канала увеличивалась пропорционально напряжению на стоке, то ток стока не изменялся бы при напряжениях на стоке, превышающих напряжение насыщения. Однако длина перекрытой части канала увеличивается из-за увеличения толщины р-n-перехода с ростом напряжения на стоке, а толщина р-n-перехода пропорциональна либо корню квадратному, либо корню кубическому из напряжения. Поэтому в пологой части характеристики наблюдается некоторое увеличение тока стока при увеличении напряжения на стоке.

Теперь рассмотрим смещение и изменение статических характеристик с изменением напряжения на затворе. При подаче на затвор напряжения такой полярности относительно истока, которая соответствует обратному смещению р-n-перехода затвора, и при увеличении этого напряжения по абсолютному значению уменьшается начальное поперечное сечение канала. Поэтому начальные участки выходных статических характеристик при напряжениях на затворе, отличных от нуля, имеют другой наклон, соответствующий большим начальным статическим сопротивлениям канала.

При больших напряжениях на стоке может возникнуть пробой p-n-перехода затвора. Обратное напряжение на р-n-переходе затвора изменяется вдоль длины канала, достигая максимального значения у стокового конца канала. Напряжение, приложенное к р-n-переходу затвора в этом месте, является суммой напряжений на стоке и на затворе. Таким образом, пробой полевого транзистора может происходить при разных напряжениях на стоке в зависимости от напряжения на затворе. Чем больше напряжение на затворе, тем меньше напряжение на стоке, при котором произойдет пробой р-n-перехода затвора. Полевые транзисторы делают обычно на основе кремния. Поэтому пробой таких транзисторов имеет лавинный характер.

Статические характеристики передачи(рис. 7) полевого транзистора представляют собой зависимости тока стока от напряжения на затворе при различных постоянных напряжениях на стоке (). Так как основным рабочим режимом полевых транзисторов является режим насыщения тока стока, что соответствует пологим частям выходных статических характеристик, то наибольший интерес представляет зависимость тока насыщения от напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке.

Рис. 7 Передаточная характеристика

Напряжение между затвором и истоком полевого транзистора с управляющим переходом, при котором ток стока достигает заданного низкого значения, называют напряжением отсечки полевого транзистора которое зависит от концентрации доноров в канале и акцепторов в затворе, а также технологической толщины канала.

При рассмотрении статических характеристик полевого транзистора были отмечены его основные статические параметры. По статической характеристике передачи можно определить еще один основной параметр полевого транзистора, характеризующий его усилительные свойства, — крутизну характеристики полевого транзистора S, которая представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим истоком: .

С ростом отрицательного напряжения на затворе значение крутизны характеристики транзистора будет уменьшаться, т.к. при увеличении отрицательного напряжения на затворе будет увеличиваться ОПЗ перехода затвора и уменьшаться толщина проводящего канала. Вблизи напряжения отсечки толщина канала вместе с током стока уменьшается до нуля, сопротивление канала возрастает и крутизна падает до нуля.

Влияние степени легирования и размера областей на напряжение отсечки и крутизну:

Напряжение отсечки будет расти с ростом степени легирования канала транзистора, потому что чем больше число доноров в ОПЗ, тем труднее удалить из канала подвижные электроны. Аналогично с толщиной, необходимо большее напряжение, чтоб удалить все электроны в подложку из толстого канала. Увеличение ширины канала и степени легирования приведёт к росту крутизны транзистора, потому что при прочих равных условиях, рост числа электронов и размеров области приведёт к уменьшению сопротивления и, следовательно, обеспечит больший ток стока при том же напряжении на затворе. Следовательно, крутизна увеличится. Существенно, что толщина канала одинаково увеличивает крутизну и напряжение отсечки. Ширина канала увеличивает только крутизну, но не влияет на напряжение отсечки.

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим отличие полевого транзистора от биполярного, узнаем в каких сферах применяются и те, и другие транзисторы.

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные транзисторы. Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

Отличие полевого транзистора от биполярного

Биполярные транзисторы

Проводящая область конструкции состоит из трёх «спаянных» полупроводниковых частей, с чередованием по типу проводимости. Полупроводник с донорной (электронной) проводимостью обозначается как n-тип, с акцепторной (дырочной) – p-тип. Таким образом, мы можем наблюдать только два варианта чередования – p-n-p, либо n-p-n. По этому признаку различают биполярные транзисторы с n-p-n и p-n-p структурой.

Отличие полевого транзистора от биполярного. Сфера их применения

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим отличие полевого транзистора от биполярного, узнаем в каких сферах применяются и те, и другие транзисторы.

И так, начнём…

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные транзисторы. Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

Отличие полевого транзистора от биполярного

Биполярные транзисторы

Проводящая область конструкции состоит из трёх «спаянных» полупроводниковых частей, с чередованием по типу проводимости. Полупроводник с донорной (электронной) проводимостью обозначается как n-тип, с акцепторной (дырочной) – p-тип. Таким образом, мы можем наблюдать только два варианта чередования – p-n-p, либо n-p-n. По этому признаку различают биполярные транзисторы с n-p-n и p-n-p структурой.

Общая часть транзисторного кристалла, контактирующая с двумя другими, называется «база». Две другие – «коллектор» и «эмиттер». Степень насыщенности базы носителями заряда (электронами или электронными вакансиями «дырками») определяет степень проводимости всего кристалла транзистора. Таким образом, осуществляется управление проводимостью переходов транзистора, что позволяет использовать его в качестве элемента усиления мощности сигнала, или ключа.

Полевые транзисторы

Проводящая часть конструкции представляет собой полупроводниковый канал p- или n-типа в металле. Ток нагрузки протекает по каналу через электроды, называемые «стоком» и «истоком». Величина сечения проводящего канала и его сопротивление зависит от обратного напряжения на p-n переходе границы металла и полупроводника канала. Управляющий электрод, соединённый с металлической областью называется «затвор».

Канал полевого транзистора может иметь электрическую связь с металлом затвора — неизолированный затвор, а может быть и отделён от него тонким слоем диэлектрика — изолированный затвор.

Какие транзисторы лучше полевые или биполярные?

И так, мы узнали, что главное отличие этих двух видов транзисторов в управление. Давайте рассмотрим прочие преимущества полевых транзисторов по сравнению с биполярными:

  • высокое входное сопротивление по постоянному току и на высокой частоте, отсюда и малые потери на управление
  • высокое быстродействие (благодаря отсутствию накопления и рассасывания неосновных носителей)
  • почти полная электрическая развязка входных и выходных цепей, малая проходная ёмкость поскольку усилительные свойства полевых транзисторов обусловлены переносом основных носителей заряда, их верхняя граница эффективного усиления выше, чем у биполярных
  • квадратичность вольт — амперной характеристики (аналогична триоду)
  • высокая температурная стабильность
  • малый уровень шумов, так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда, которое и делает биполярные транзисторы «шумными»
  • малое потребление мощности

Накопление и рассасывание неосновных носителей заряда отсутствует в полевых транзисторах, от того и быстродействие у них очень высокое (что отмечается разработчиками силовой техники). И поскольку за усиление в полевых транзисторах отвечают переносимые основные носители заряда, то верхняя граница эффективного усиления у полевых транзисторов выше чем у биполярных.

Отличие полевого транзистора от биполярного

Здесь же отметим высокую температурную стабильность, малый уровень помех (в силу отсутствия инжекции неосновных носителей заряда, как то происходит в биполярных), экономичность в плане потребления энергии.

Характерные отличия полевого от биполярного транзистора

– Биполярный транзистор имеет полупроводниковые переходы с однонаправленной полярностью, как у диода, и при подключении к цепи нагрузки требует строгого соблюдения полярности (соответствия) электродов. Канал полевого транзистора проводит ток в обоих направлениях и иногда относится к классу униполярных приборов.

– Проводимость переходов биполярного транзистора зависит от тока насыщения базы и требует затрат некоторой энергии. Проводимость канала полевого транзистора управляется напряжением затвора, по которому ток практически не протекает. Поэтому, полевые транзисторы в отличие от биполярных считаются наиболее экономичным классом устройств в отношении потребления электроэнергии при работе.

Читать также: Как сделать пропеллер из бутылки

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим отличие полевого транзистора от биполярного, узнаем в каких сферах применяются и те, и другие транзисторы.

Среди полупроводниковых приборов существуют две большие группы, в состав которых входят полевые и биполярные транзисторы. Они широко используются в электронике и радиотехнике в качестве генераторов, усилителей и преобразователей электрических сигналов. Чтобы понять, в чем основное различие этих устройств, необходимо рассмотреть их более подробно.

Ток или поле, управление транзисторами

Большинству людей, так или иначе имеющими дело с электроникой, принципиальное устройство полевых и биполярных транзисторов должно быть известно. По крайней мере, из названия «полевой транзистор», очевидно, что управляется он полем, электрическим полем затвора, в то время как биполярный транзистор управляется током базы.

Ток и поле, различие здесь кардинальное. У биполярных транзисторов управление током коллектора осуществляется путем изменения управляющего тока базы, в то время как для управления током стока полевого транзистора, достаточно изменить приложенное между затвором и истоком напряжение, и не нужен уже никакой управляющий ток как таковой.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель hfe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.

Например, если hfe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент, который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас». Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА.

Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.

Читать также: Лазерный гравер для резки фанеры

NPN и PNP

Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с избытком положительных (p-doped).

NPN более эффективны и распространены в промышленности.

PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.

Разная реакция на нагрев

У биполярных транзисторов температурный коэффициент сопротивления коллектор-эмиттер отрицательный (т. е. с ростом температуры сопротивление уменьшается и ток коллектор — эмиттер растет). У полевых транзисторов все наоборот — температурный коэффициент сток-исток положительный (с ростом температуры сопротивление растет, и ток сток-исток уменьшается).

Важное следствие из этого факта — если биполярные транзисторы нельзя просто так включать параллельно (с целью умощнения), без токовыравнивающих резисторов в цепи эмиттера, то с полевыми все намного проще — благодаря автобалансировке тока сток-исток при изменении нагрузки/нагрева — их можно свободно включать параллельно без выравнивающих резисторов. Это связано с температурными свойствами p-n перехода и простого полупроводника p- или n-типа. По этой причине у полевых транзисторов гораздо реже случается необратимый выходной тепловой пробой, чем у биполярных.

Так для достижения высоких показателей коммутационных токов, можно легко набрать составной ключ из нескольких параллельных полевых транзисторов, что и используется много где на практике, например в инверторах.

А вот биполярные транзисторы нельзя просто так параллелить, им нужны обязательно токовыравнивающие резисторы в цепях эмиттеров. Иначе, из-за разбаланса в мощном составном ключе, у одного из биполярных транзисторов рано или поздно случится необратимый тепловой пробой. Полевым составным ключам названная проблема почти не грозит. Эти характерные тепловые особенности связаны со свойствами простого n- и p-канала и p-n перехода, которые кардинально отличаются.

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Читать также: Подключение домашнего кинотеатра к телевизору через тюльпаны

Теперь при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.

Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:

здесь Ud — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от материала из которого он изготовлен и обычно составляет 0.3 – 0.6 В.

Но совершенно не обязательно держать ток на пределе допустимого. Необходимо лишь, чтобы показатель gain транзистора позволил управлять необходимым током. В нашем случае — это 100 мА. Допустим для используемого транзистора hfe = 100, тогда нам будет достаточно управляющего тока в 1 мА

Нам подойдёт резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм. Для устойчивой работы с одной стороны и небольшой нагрузки на чип с другой, 2.2 кОм — хороший выбор.

Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора:

это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами.

Автор: kofa, 25 ноября 2007 в Начинающим

Сферы применения тех и других транзисторов

Различия между полевыми и биполярными транзисторами четко разделяют области их применений. Например в цифровых микросхемах, где необходим минимальный ток потребления в ждущем состоянии, полевые транзисторы применяются сегодня гораздо шире. В аналоговых же микросхемах полевые транзисторы помогают достичь высокой линейности усилительной характеристики в широком диапазоне питающих напряжений и выходных параметров.

Схемы типа reel-to-reel удобно реализуются сегодня с полевыми транзисторами, ведь легко достигается размах напряжений выходов как сигналов для входов, совпадая почти с уровнем напряжения питания схемы. Такие схемы можно просто соединять выход одной с входом другой, и не нужно никаких ограничителей напряжения или делителей на резисторах.

Что касается биполярных транзисторов, то их типичными сферами применения остаются: усилители, их каскады, модуляторы, детекторы, логические инверторы и микросхемы на транзисторной логике.

Полевые побеждают, почему?

Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, — наручные электронные часы и пульт дистанционного управления для телевизора. За счёт применения КМОП-структур эти устройства могут работать до нескольких лет от одного миниатюрного источника питания — батарейки или аккумулятора, потому что практически не потребляют энергии.

В настоящее время полевые транзисторы находят все более широкое применение в различных радиоустройствах, где уже с успехом заменяют биполярные. Их применение в радиопередающих устройствах позволяет увеличить частоту несущего сигнала, обеспечивая такие устройства высокой помехоустойчивостью.

Обладая низким сопротивлением в открытом состоянии, находят применение в оконечных каскадах усилителей мощности звуковых частот высокой мощности (Hi-Fi), где опять же с успехом заменяют биполярные транзисторы и даже электронные лампы.

В устройствах большой мощности, например в устройствах плавного пуска двигателей, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) — приборы, сочетающие в себе как биполярные, так и полевые транзисторы, уже успешно вытесняют тиристоры.

Различия полевых транзисторов и биполярных.

От биполярного транзистора и в том числе от однопереходного транзистора полевой транзистор отличается, во-первых, принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сигналом производится входным током, а в полевом транзисторе — входным напряжением или электрическим полем. Во-вторых, полевые транзисторы имеют значительно большие входные сопротивления, что связано с обратным смещением р-n-перехода затвора в рассматриваемом типе полевых транзисторов. В-третьих, полевые транзисторы могут обладать низким уровнем шума (особенно на низких частотах), так как в полевых транзисторах не используется явление инжекции неосновных носителей заряда и канал полевого транзистора отделен от поверхности полупроводникового кристалла. Процессы рекомбинации носителей в р-n-переходе и в базе биполярного транзистора, а также генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности кристалла полупроводника сопровождаются возникновением низкочастотных шумов. Значительным недостатком по сравнению с биполярным транзистором является очень низкий коэффициент усиления по напряжению.

Статические характеристики

Выходные статические характеристики полевого транзистора представляют собой зависимости тока стока от напряжения на стоке относительно истока при различных постоянных напряжениях на затворе. Рассмотрим вначале характер одной зависимости

при.

Напряжение на затворе относительно истока будет равно нулю только в том случае, если затвор закорочен с истоком. Характеристика выходит из начала координат под углом, соответствующим начальному статическому сопротивлению канала и сопротивлениям иприлегающих к каналу областей полупроводникового кристалла с тем же типом электропроводности. Статическое сопротивление канала определяется его длиной и поперечным сечением, зависящим от толщины р-n-перехода (или р-n-переходов).

Рис. 6 Выходные статические характеристики

Первая часть характеристики, которую называют крутой частью, сублинейна, т. е. ток стока растет замедленно с ростом напряжения на стоке. Объясняется эта нелинейность характеристики увеличением толщины р-n-перехода затвора около стока, так как с увеличением напряжения на стоке растет по абсолютному значению обратное напряжение на р-n-переходе затвора. Ток стока, проходя по каналу, создает его неэквипотенциальность. Таким образом, наибольшая толщина р-n-перехода и соответственно наименьшее поперечное сечение канала получаются со стороны стока.

Другой физической причиной, приводящей к сублинейности выходной характеристики, является уменьшение подвижности носителей заряда в канале при увеличении в нем напряженности электрического поля.

При некотором напряжении на стоке —напряжении насыщения— происходит перекрытие канала из-за увеличения толщины р-n-перехода затвора. Ток стока при дальнейшем увеличении напряжения на стоке почти не растет.

При напряжении между затвором и истоком, равном нулю, и при напряжении на стоке, равном или превышающем напряжение насыщения, ток стока называют начальным током стока. Часть характеристики, соответствующую насыщению тока стока, называютпологой областью. Следует учитывать условность понятия «перекрытие» канала при увеличении напряжения на стоке и неизменном напряжении на затворе относительно истока, так как перекрытие канала при указанных условиях является следствием увеличения тока стока. Таким образом, можно считать, что в результате увеличения тока стока или напряжения на стоке автоматически устанавливается некоторое малое сечение канала со стороны стокового электрода.

При дальнейшем увеличении напряжения на стоке увеличивается длина перекрытой части канала и растет статическое сопротивление канала. Если бы длина перекрытой части канала увеличивалась пропорционально напряжению на стоке, то ток стока не изменялся бы при напряжениях на стоке, превышающих напряжение насыщения. Однако длина перекрытой части канала увеличивается из-за увеличения толщины р-n-перехода с ростом напряжения на стоке, а толщина р-n-перехода пропорциональна либо корню квадратному, либо корню кубическому из напряжения. Поэтому в пологой части характеристики наблюдается некоторое увеличение тока стока при увеличении напряжения на стоке.

Теперь рассмотрим смещение и изменение статических характеристик с изменением напряжения на затворе. При подаче на затвор напряжения такой полярности относительно истока, которая соответствует обратному смещению р-n-перехода затвора, и при увеличении этого напряжения по абсолютному значению уменьшается начальное поперечное сечение канала. Поэтому начальные участки выходных статических характеристик при напряжениях на затворе, отличных от нуля, имеют другой наклон, соответствующий большим начальным статическим сопротивлениям канала.

При больших напряжениях на стоке может возникнуть пробой p-n-перехода затвора. Обратное напряжение на р-n-переходе затвора изменяется вдоль длины канала, достигая максимального значения у стокового конца канала. Напряжение, приложенное к р-n-переходу затвора в этом месте, является суммой напряжений на стоке и на затворе. Таким образом, пробой полевого транзистора может происходить при разных напряжениях на стоке в зависимости от напряжения на затворе. Чем больше напряжение на затворе, тем меньше напряжение на стоке, при котором произойдет пробой р-n-перехода затвора. Полевые транзисторы делают обычно на основе кремния. Поэтому пробой таких транзисторов имеет лавинный характер.

Статические характеристики передачи(рис. 7) полевого транзистора представляют собой зависимости тока стока от напряжения на затворе при различных постоянных напряжениях на стоке (). Так как основным рабочим режимом полевых транзисторов является режим насыщения тока стока, что соответствует пологим частям выходных статических характеристик, то наибольший интерес представляет зависимость тока насыщения от напряжения на затворе при постоянном напряжении на стоке.

Рис. 7 Передаточная характеристика

Напряжение между затвором и истоком полевого транзистора с управляющим переходом, при котором ток стока достигает заданного низкого значения, называют напряжением отсечки полевого транзистора которое зависит от концентрации доноров в канале и акцепторов в затворе, а также технологической толщины канала.

При рассмотрении статических характеристик полевого транзистора были отмечены его основные статические параметры. По статической характеристике передачи можно определить еще один основной параметр полевого транзистора, характеризующий его усилительные свойства, — крутизну характеристики полевого транзистора S, которая представляет собой отношение изменения тока стока к изменению напряжения на затворе при коротком замыкании по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим истоком:

С ростом отрицательного напряжения на затворе значение крутизны характеристики транзистора будет уменьшаться, т.к. при увеличении отрицательного напряжения на затворе будет увеличиваться ОПЗ перехода затвора и уменьшаться толщина проводящего канала. Вблизи напряжения отсечки толщина канала вместе с током стока уменьшается до нуля, сопротивление канала возрастает и крутизна падает до нуля.

Влияние степени легирования и размера областей на напряжение отсечки и крутизну:

Напряжение отсечки будет расти с ростом степени легирования канала транзистора, потому что чем больше число доноров в ОПЗ, тем труднее удалить из канала подвижные электроны. Аналогично с толщиной, необходимо большее напряжение, чтоб удалить все электроны в подложку из толстого канала. Увеличение ширины канала и степени легирования приведёт к росту крутизны транзистора, потому что при прочих равных условиях, рост числа электронов и размеров области приведёт к уменьшению сопротивления и, следовательно, обеспечит больший ток стока при том же напряжении на затворе. Следовательно, крутизна увеличится. Существенно, что толщина канала одинаково увеличивает крутизну и напряжение отсечки. Ширина канала увеличивает только крутизну, но не влияет на напряжение отсечки.

Транзисторы или лампы?

Современный транзистор

Современная лампа

За всю историю создания усилителей мощности звуковой частоты разработано огромное количество схемотехнических решений.

Как показывает практика, транзисторные усилители при их правильном использовании по объективным техническим характеристикам значительно превосходят ламповые. Тем не менее, многие специалисты отдают предпочтение ламповым усилителям, несмотря на их заоблачную стоимость.

Принято считать, что ламповый усилитель имеет более правильное звучание, характеризуемое терминами «прозрачность», «четкость», «детальность» и т.д. Строго говоря, такое мнение не совсем субъективно.

Чтобы предугадать разницу в звучании ламповых и транзисторных усилителей необходимо рассмотреть на физическом уровне различия между транзисторами и лампами.

Показатели Лампа — триод Полевой транзистор Биполярный транзистор
Тип проводимости Электронная(через вакуум) Электронная или дырочная (через канал в кристалле кремния) Электронная или дырочная (через 2 барьера: эмиттер – база и база — коллектор)
Входная нелинейность Отсутствует Отсутствует на НЧ Пропорциональна величине тока коллектора и обусловлена нелинейностью ВАХ база — эмиттер
Выходная нелинейность Пропорциональна корню третей степени из величины тока анода Пропорциональна квадратному корню величины тока стока Пропорциональна величине тока коллектора
Термочувствительность Отсутствует Ток стока и крутизна зависят от мгновенной температуры кристалла Ток коллектора и коэффициент усиления по току зависят от мгновенной температуры кристалла
Выходное сопротивление В два раза меньше сопротивления нагрузки Как правило, больше сопротивления нагрузки Больше сопротивления нагрузки

Биполярный транзистор отличается от лампы термочувствительностью основных параметров, большей нелинейностью входных и выходных характеристик. Кроме этого, лампа превосходит транзистор удобством согласования своего внутреннего сопротивления с сопротивлением громкоговорителя. Полевой транзистор занимает среднее положение между биполярным транзистором и лампой-триодом.

На первый взгляд, в качестве усилительных элементов, предпочтительнее использовать лампы. Несмотря на кажущуюся очевидность, такое решение не является взвешенным.

На помощь транзисторам приходит схемотехническая хитрость – «отрицательная обратная связь» (ООС). Практически все усилители мощности охвачены местными и общими обратными связями. Они линеаризуют усилитель, уменьшают его выходное сопротивление, расширяют диапазон частот, делают его работу стабильной и независимой от колебаний температуры кристаллов. В итоге, транзисторные усилители обладают великолепными техническими характеристиками. Кроме того, применение биполярных и полевых транзисторов обеспечивает более высокий КПД, массогабаритные показатели и, что немало важно, существенно меньшую стоимость.

Однако не стоит забывать, что в каждом явлении имеются как положительные, так и отрицательные стороны. Интермодуляционные искажения в выходном сигнале, его размывание по времени и разрушение «фазовой картины» – плата за использование отрицательной обратной связи. Присутствие в музыкальном сигнале даже небольших по величине продуктов интермодуляции высших порядков вызывает у слушателя ощущение «металличности», «жесткости». Чаще всего такое звучание характеризуют как ненатуральное. Обилие реактивностей в усилительных каскадах приводит к «многопутевому» распространению сигнала и фазовой деструктуризации.

Размывание сигнала вызвано тем, что через цепь обратной связи он многократно возвращается на вход усилительного каскада. В результате, на выходе, помимо самого сигнала, появляется множество откликов задержанных по времени и смещенных по фазе. Время размывания сигнала для общей обратной связи может достигать 100мс и более. В итоге, наиболее заметным последствием действия на звук общей ООС является ухудшение динамики и ослабление энергичности музыкального звучания.

Необходимо отметить, что в транзисторном усилителе без ООС не обойтись, так как для того чтобы обеспечить даже скромные значения нелинейных искажений и приемлемое выходное сопротивление, усилитель на транзисторах должен иметь, как минимум, глубокие местные ООС. Местные ООС лучше чем общие ведут себя на звуке, и обеспечивают меньшие по величине задержки и более короткий период размывания сигнала. Применение качественных «звуковых» транзисторов позволяет отказаться от общей ООС и получить от усилителя «четкость», «прозрачность», «динамичность» и «энергичность» воспроизведения.

Современные ламповые и транзисторные усилители

Ламповые усилители мощности с ООС, по изложенным выше причинам, практически не используются. Тем не менее, и в них есть элемент, ухудшающий качество звучания – выходной трансформатор, который предназначен для согласования выходного сопротивления усилителя и сопротивления нагрузки. Но вред от ООС оказывается большим, чем от применения выходного трансформатора.

Причина «натурального» звучания лампового усилителя заключается в его «гениальной» простоте. При этом его стоимость может достигать нескольких сотен тысяч долларов. В силу высокой стоимости, низкого КПД и низкой выходной мощности ламповые усилители звуковой частоты сегодня интересны только истинным ценителям музыки и занимают почетное место только среди прочего Hi-End оборудования в звуковых студиях. А транзисторные усилители широко используются, поскольку имеют высокую надежность, большую выходную мощность и удобство в эксплуатации.

В настоящее время ведущими производителями усилителей мощности звуковой частоты по праву считаются Pass Labs, Unison Research, McIntosh, Accuphase, Denon, NAD, Marantz, Pioneer, Yamaha, Arcam и др.

Вопрос об основных различиях между MOSFET и FET

Теперь вы знаете, почему мне не нравится эта книга.

Основные различия между MOSFET и FET

МОП-транзистор является разновидностью полевого транзистора. Это расшифровывается как «полевой транзистор с оксидом металла и полупроводником». Все МОП-транзисторы являются полевыми транзисторами, не все полевые транзисторы являются полевыми транзисторами. Но этот термин настолько распространен, что вещи, которые на самом деле не являются МОП-транзисторами, все еще называют «МОП-транзисторами», так что на самом деле особой разницы нет; условия являются взаимозаменяемыми.

FET делает то же самое? Но это когда на базу подается отрицательный ток?

Ни за что, мужик. У FET нет базы , есть ворота . И ворота не пропускают ток. Часть «оксид металла» означает, что затвор фактически является изолятором. Никакой ток не может течь через ворота, если они не были разрушены. Полевые транзисторы активируются напряжением на затворе, а не током. Соединение осуществляется посредством емкости, электрического поля, которое проходит через изолятор, поэтому их называют «полевыми транзисторами».

Когда вы подаете достаточно высокое напряжение на затвор (относительно источника), путь от источника к стоку становится коротким замыканием, как замкнутый переключатель. Когда напряжение на затворе низкое, сток-исток не подключен, как разомкнутый переключатель.

Прежде всего — отрицательный ток идет на базу — как бы вы это настроили?

Да, это смутило меня, когда я тоже читал эту книгу в детстве. Не думайте о токе в терминах электронов. Никто в технике не делает. Получите лучшую книгу и узнайте об обычном токе, который представляет собой поток воображаемых положительных зарядов, используемых для упрощения уравнений и абстрагирования носителей заряда (которые могут быть электронами, дырками, ионами или даже протонами). Обычный ток течет в базу от более высокого напряжения.

Кроме того, я не совсем уверен, что делает транзисторный усилитель?

Транзисторы не являются усилителями, несмотря на то, что вы читаете в таких книгах. Транзисторы похожи на клапаны, которые можно открывать и закрывать электронным способом. Вы можете использовать это свойство для создания транзисторных усилителей. Если вы подключите его к источнику питания, вы можете усиливать сигналы, или включать и выключать что-либо, и т. Д.

Я думаю, что сначала следует изучить функцию переключения полевых транзисторов, поскольку ее легче всего понять (высокое напряжение → замкнутый переключатель, низкое напряжение → разомкнутый переключатель), затем функцию усилителя с регулируемым клапаном, а затем те же функции, что и для BJT. Но книги и курсовые работы имеют тенденцию идти в хронологическом порядке, когда они были впервые изготовлены, что не имеет смысла для меня. Полевые транзисторы были изобретены еще до того, как был изготовлен первый BJT, потому что они концептуально проще.

Разница между BJT и FET в табличной форме

BJT против FET

BJT и FET — электронные устройства. Основное различие между BJT и FET заключается в том, что биполярный переходной транзистор является биполярным устройством управления током, а полевой транзистор (полевой транзистор) является однопереходным транзистором. Это устройство контроля напряжения.

Разница между bjt и fet

BJT полевой транзистор
1: BJT (биполярный транзистор) — это биполярное устройство. 1: FET (полевой транзистор) — однопереходный транзистор.
2: Его работа зависит как от основных, так и от неосновных носителей заряда. 2: Его работа зависит от основных носителей заряда, которыми могут быть дырки или электроны.
3: Входное сопротивление BJT очень меньше, т.е. (1k -3k) 3: Входное сопротивление полевого транзистора очень велико.
4: Это устройство текущего контроля. 4: Это устройство, управляемое напряжением.
5: Громче. 5: Менее шумно.
6: Изменения частоты влияют на их работу. 6: У него высокочастотный отклик.
7: Это устройство, зависящее от температуры. 7: Имеет лучшую термостойкость.
8: Это дешевле. 8: Дороже, чем bjt.
9: Он больше по размеру, чем полевой транзистор. 9: Он меньше по размеру, чем BJT.
10: Имеет напряжение смещения. 10: Напряжение смещения отсутствует.
11: У него больше прироста. 11: У него меньшее усиление.
12: Он имеет высокое выходное сопротивление из-за высокого усиления. 12: У него низкий выходной импеданс из-за меньшего усиления.
13: Коллектор и база положительнее эмиттера. 13: Его сток положительный, затвор отрицательный.r.t к источнику.
14: Его база отрицательна по отношению к эмиттеру. 14: Его ворота более отрицательны по отношению к источнику.
15: Bjt состоит из трех частей (база, эмиттер и коллектор). 15: Fet состоит из трех частей (Drain, Source и Gate).
16: Имеет высокий коэффициент усиления по напряжению. 16: У него низкий коэффициент усиления по напряжению.
17: Имеет низкий коэффициент усиления по току. 17: Он имеет большое усиление по току.
18: Время переключения среднее. 18: Время переключения быстрое.
19: Легко предвзято. 19: Смещение затруднено.
20: Они предпочтительны для слаботочных приложений. 20: Они предпочтительны для приложений низкого напряжения.
21: Для работы требуется небольшой ток. 21: Им требуется небольшое напряжение для поддержания работы.
22: Потребляет больше энергии.
23: Имеет отрицательный температурный коэффициент.
22: Потребляет меньше энергии.
23: Имеет положительный температурный коэффициент.

14 Разница между BJT и FET (со сравнительной таблицей)

Что такое BJT (Биполярный переходный транзистор)?

Биполярный переход транзистор (BJT) представляет собой электронное устройство с тремя выводами, которое усиливает поток тока.Транзисторы с биполярным переходом образованы сэндвичем полупроводниковый слой n-типа или p-типа между парами противоположной полярности полупроводниковые слои. В биполярном переходном транзисторе (BJT) электрический ток равен проводятся как свободными электронами, так и дырками. В отличие от обычного диода с PN-переходом, Транзистор имеет два p-n перехода.

BJT состоит из трех выводов: эмиттера, базы и коллектор, который обозначен как E , B и C соответственно.Секция эмиттера (E) сильно легирована, так что она может инжектировать в базу большое количество носителей заряда. База (B) Секция слабо легирована и очень тонкая по сравнению с эмиттером и коллектором. С другой стороны, секция коллектора (C) умеренно легирована, ее основная функция заключается в сборе носителей заряда.

Биполярные переходные транзисторы в основном используются в коммутации и усиление. Различные применения транзисторов с биполярным переходом включают:

  • Радиопередатчики
  • Усилители звука
  • Телевизоры
  • Компьютеры
  • Мобильные телефоны

Типы биполярных Соединительный Транзистор (БЮТ)

Биполярные переходные транзисторы подразделяются на два типа исходя из их конструкции.В их числе:

  • НПН Транзистор — В этом транзисторе единственный полупроводниковый слой p-типа между двумя полупроводниковыми слоями n-типа.
  • PNP Транзистор — В этом транзисторе единственный полупроводниковый слой n-типа между двумя полупроводниковыми слоями p-типа.

Что вам нужно Знайте о биполярном переходном транзисторе (BJT)

  1. Биполярные переходные транзисторы — это биполярные устройства в котором есть поток как основных, так и неосновных носителей заряда.
  2. BJT состоит из трех выводов, то есть эмиттера, база и коллектор, которые обозначаются буквами E, B и C соответственно.
  3. BJT с управлением по току. Они требуют предвзятости ток к базовому терминалу для работы.
  4. Входная цепь BJT смещена в прямом направлении и поэтому BJT имеет низкое входное сопротивление. Это означает, что они рисуют больше мощность в силовую цепь, что приводит к нагрузке на цепь.
  5. В BJT базовый ток управляет выходом Текущий.
  6. BJT работает более шумно.
  7. BJT имеет положительный температурный коэффициент при высокие уровни тока. Это приводит к тепловому пробою.
  8. BJT страдает от хранения неосновных носителей эффектов и, следовательно, он имеет более низкую скорость переключения и частоты среза.
  9. BJT больше по размеру и поэтому требуют больше места, чем обычно полевые транзисторы.
  10. BJT наиболее предпочтительны при применении слабый ток.
  11. В BJT соотношение между вводом и выводом считается линейным.
  12. БЮТ дешевле в производстве.
  13. Из-за сокращения срока службы неосновных носителей, производительность BJT ухудшается из-за нейтронного излучения.
  14. БЮТ менее популярны и используются реже.

Что такое полевой транзистор (поле Эффект транзистора)?

Полевой эффект Транзистор (FET) — это тип транзистора, который использует электрическое поле для контролировать поток тока. Их обычно называют однополярными. транзисторы, потому что они включают работу с одной несущей, то есть они в своей работе используют электроны или дырки в качестве носителей заряда, но не то и другое вместе.FET обычно используется для слабого сигнала усиление, например усиление беспроводных сигналов. Устройство может усиливать аналоговые или цифровые сигналы. Он также может переключать постоянный ток или работать как генератор.

Кроме того, полевые транзисторы могут быть намного меньше, чем эквивалентный транзистор BJT и наряду с их низким энергопотреблением и рассеиваемая мощность делает их идеальными для использования в интегральных схемах, таких как КМОП-матрица микросхем цифровой логики.

FET — это трехполюсное устройство, которое сконструировано без PN-переходы в пределах основного пути прохождения тока между стоком и исходные клеммы.Эти терминалы — Источник, Drain и Gate, которые обозначены S, D и G соответственно, соответствуют функция эмиттера, базы и коллектора биполярного транзистора. В текущий путь между этими двумя терминалами упоминается как «канал» которые могут быть изготовлены из полупроводникового материала P-типа или N-типа.

Существует два основных типа полевых транзисторов, которые это:

  • Переходный полевой транзистор (JFET).
  • Полевой транзистор с изолированным затвором (IGFET), который чаще называют стандартным оксидом металла. Полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET).

Что вам нужно Знайте о полевом транзисторе (FET)

  1. Полевые транзисторы являются униполярными устройствами, в котором течет только большинство перевозчиков.
  2. Полевой транзистор состоит из трех клемм, то есть источника, сток и вентиль, которые обозначаются буквами S, D и G соответственно.
  3. Полевые транзисторы управляются напряжением. Им требуется только напряжение, приложенное к двери для включения или отключения полевого транзистора.
  4. Входная цепь полевого транзистора имеет обратное смещение и поэтому полевой транзистор имеет относительно более высокий импеданс.Это означает, что они практически не потребляют энергии и, следовательно, не перегружают цепь, кормит их.
  5. В полевом транзисторе напряжение затвора управляет выходным сигналом. Текущий.
  6. FET менее шумный по сравнению с BJT. Это больше подходит для входных каскадов усилителей низкого уровня.
  7. FET имеет отрицательный температурный коэффициент при высокие уровни тока. Это предотвращает проблему теплового пробоя полевого транзистора.
  8. FET не страдает от хранения неосновных носителей эффектов и, следовательно, он имеет более высокую скорость переключения и частоты среза.
  9. полевые транзисторы относительно меньше по размеру, особенно в случае интегральных схем, состоящих из множества транзисторов.
  10. полевые транзисторы являются наиболее предпочтительными при применении высокого тока.
  11. В полевом транзисторе соотношение между входом и выходом считается нелинейным.
  12. Полевые транзисторы относительно дороги в производстве.
  13. Работа полевого транзистора не зависит от меньшинства носители, и поэтому они могут переносить гораздо более высокий уровень радиации.
  14. полевые транзисторы более популярны во всем мире и текущего приложения или устройств используют полевые транзисторы.

Также читайте : Разница между JFET и MOSFET

Разница Между BJT и FET в табличной форме

ОСНОВА СРАВНЕНИЯ BJT полевой транзистор
Описание Биполярные переходные транзисторы — это биполярные устройства, в которых есть поток как основных, так и неосновных носителей заряда. Полевые транзисторы — это униполярные устройства, в которых только потоки большинства перевозчиков.
Клеммы Он состоит из трех выводов: эмиттера, базы и коллектора. которые обозначаются буквами E, B и C соответственно. Он состоит из трех клемм: истока, стока и затвора. обозначаются S, D и G соответственно.
Функциональность BJT управляются по току.Им требуется ток смещения на базу. терминал для работы. Полевые транзисторы управляются напряжением. Им требуется только напряжение, подаваемое на дверь для включения или отключения полевого транзистора.
Импеданс Входная цепь BJT смещена в прямом направлении, и поэтому BJT имеет низкий уровень входное сопротивление. Входная цепь полевого транзистора имеет обратное смещение, поэтому полевой транзистор показывает относительно более высокий импеданс.
Контроль выходного тока Базовый ток контролирует выходной ток. Напряжение затвора контролирует выходной ток.
Шум У BJT более шумная работа. FET менее шумный по сравнению с BJT.
Температурный коэффициент BJT имеет положительный температурный коэффициент при высоких уровнях тока. Полевой транзистор имеет отрицательный температурный коэффициент при высоких уровнях тока.
Скорость переключения и отключение Частоты У него более низкая скорость переключения и частоты среза. У него более высокая скорость переключения и частоты среза.
Размер Биполярный транзистор больше по размеру и поэтому требует больше места, чем полевые транзисторы. как обычно. Полевые транзисторы относительно меньше по размеру, особенно в случае интегрированных схемы, состоящие из множества транзисторов.
Пригодность BJT наиболее предпочтительны при применении слабого тока. Полевые транзисторы наиболее предпочтительны в приложениях с большим током.
Взаимосвязь между вводом и Выход В BJT отношение между вводом и выводом считается линейный. В полевом транзисторе отношение между входом и выходом считается нелинейный.
Стоимость BJT дешевле производить. Полевые транзисторы относительно дороги в производстве.
Эффект излучения Из-за сокращения срока службы неосновных носителей производительность BJT разлагается нейтронным излучением. Работа полевого транзистора не зависит от неосновных носителей и поэтому они могут переносить гораздо более высокий уровень радиации.
Использование БЮТ менее популярны и используются реже. Полевые транзисторы более популярны во всем мире, и большинство современных приложение или устройства используют полевые транзисторы.

В чем разница между биполярными и полевыми транзисторами?

Каковы основные различия между BJT и полевым транзистором?

Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое используется для переключения и усиления. BJT и FET — это два разных типа транзисторов. Помимо того, что они являются транзисторами и оба способны выполнять переключение, а также усиление, они сильно отличаются друг от друга. Например, BJT — это устройство тока, управляемое током, а FET — устройство тока, управляемое напряжением.Есть несколько других различий между BJT и FET.

Связанные сообщения:

Прежде чем перейти к списку различий между BJT и FET, мы собираемся обсудить основы BJT и FET.

BJT (биполярный переходной транзистор)

BJT обозначает биполярный переходный транзистор. Эти типы транзисторов являются биполярными, что означает, что ток возникает из-за двух типов носителей заряда, то есть электронов и дырок. Есть два типа BJT: i.е. Транзистор NPN и PNP. Они используются как для переключения, так и для усиления слабого сигнала.

BJT состоит из трех чередующихся слоев полупроводниковых материалов P-типа и N-типа. NPN изготавливается путем размещения P-слоя между двумя N-слоями, а PNP — путем размещения N-слоя между двумя P-слоями. Поскольку существует три чередующихся слоя, в транзисторе BJT имеется 2 PN перехода, отсюда и название транзистора соединения

Три вывода транзисторов BJT называются эмиттером, базой и коллектором.Каждый вывод связан с каждым слоем транзистора. Основа — это средний слой, который является наиболее легированным слоем из всех. И эмиттер, и коллектор сильно легированы, причем эмиттер сравнительно сильно легирован, чем коллектор.

За счет соединения перехода база-коллектор в обратном направлении и перехода база-эмиттер в прямом смещении позволяет протекать ток. В зависимости от типа BJT, ток, проходящий через базу, допускает ток между коллектором и эмиттером, который пропорционален току базы.Таким образом, BJT также известен как устройство с регулируемым током.

BJT может работать в 3-х регионах: активном, насыщенном и отсеченном. В активной области он действует как усилитель, где ток коллектора пропорционален току базы. в то время как в области насыщения и отсечки он действует как переключатель, чтобы установить или разорвать соединение.

Поскольку вход (база) смещен в прямом направлении, входное сопротивление BJT очень низкое, в диапазоне 1 кОм, а выходное сопротивление очень высокое.Следовательно, коэффициент усиления усилителя BJT очень высок по сравнению с полевым транзистором.

Поскольку ток протекает как за счет электронов, так и дырок, время восстановления, то есть время, необходимое для выключения и включения, велико по сравнению с полевым транзистором. Следовательно, BJT имеет низкую скорость переключения по сравнению с FET. BJT не подходит для очень высоких частот.

BJT работает, если есть какой-либо базовый ток, т.е. он управляется током, протекающим на его базовом выводе. Следовательно, он потребляет энергию во время работы.Из-за этого BJT потребляет больше энергии, которая теряется в виде тепла.

Следовательно, BJT очень быстро нагревается, и температура также влияет на его работу. Поэтому для нормальной работы его температуру необходимо регулировать с помощью больших радиаторов. BJT зависит от температуры

Связанные сообщения:

FET (Полевой транзистор)

FET означает полевой транзистор. Протекание тока в полевом транзисторе происходит из-за протекания только одного типа носителей заряда i.е. либо электроны, либо дырки. Поэтому полевой транзистор также известен как униполярный транзистор. Существует два типа полевых транзисторов: JFET (Junction FET) и MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET). Эти транзисторы также используются для переключения, а также усиления в электронных схемах.

Три клеммы полевого транзистора — сток, затвор и исток. В зависимости от конструкции полевые транзисторы доступны в двух типах: N-канальные полевые транзисторы или P-канальные полевые транзисторы. Канал относится к пути прохождения тока от истока к клемме стока.Носители попадают в канал через исток и уходят на сток. Между истоком и стоком нет PN-переходов. Область Gate сделана из другого материала по сравнению с каналом.

Затвор имеет обратное смещение, чтобы сформировать область истощения, так что образуется канал между стоком и истоком. Что приводит к течению тока. Увеличение напряжения обратного смещения на затворе увеличивает область обеднения, что приводит к увеличению тока.Следовательно, напряжение на затворе используется для управления выходным током. Поэтому полевой транзистор также известен как устройство тока, управляемое напряжением.

Между выводами истока и стока очень небольшая разница. Вывод стока должен быть подключен к более положительному напряжению по сравнению с выводом истока. Следовательно, их можно поменять местами, то есть сток и вывод истока можно поменять местами, поддерживая более положительное напряжение на выводе стока.

Основной носитель заряда определяется типом используемого полевого транзистора.N-канальный полевой транзистор использует электроны в качестве носителя заряда, в то время как полевой транзистор с P-каналом использует дырки для носителя заряда.

.FET имеет 3 области: активную, насыщенную и область отсечки. Полевой транзистор действует как усилитель в активной области, а также как переключатель в областях насыщения и отсечки.

Поскольку вход (затвор) имеет обратное смещение, входное сопротивление полевого транзистора очень велико в диапазоне 100 МОм, поэтому на клемме затвора нет тока. И выходное сопротивление низкое. Поэтому у полевого транзистора не очень высокий коэффициент усиления по сравнению с биполярным транзистором.

Поскольку полевой транзистор использует только один тип носителей заряда — электроны или дырки, время восстановления очень быстрое. Следовательно, его скорость переключения очень высока, и он может использоваться для приложений с очень высокой частотой.

Полевой транзистор не имеет тока в своей основе или очень незначителен. За счет чего отсутствует потребление энергии при работе. Следовательно, полевой транзистор потребляет очень мало энергии и более энергоэффективен.

Связанные сообщения:

Ключевые различия между BJT и FET

В следующей сравнительной таблице показаны основные различия между BJT и полевыми транзисторами.

BJT FET
BJT означает биполярный переходной транзистор . FET стоит Полевой транзистор .
Текущий поток связан с потоком как основных, так и неосновных носителей заряда. Текущий поток связан с потоком основных носителей заряда.
Ток возникает как за счет электронов, так и за счет дырок, поэтому назовите его биполярным транзистором. Ток возникает из-за электронов или дырок, поэтому называется униполярным транзистором.
Существует два типа BJT: NPN и PNP. Два типа полевых транзисторов — это JFET и MOSFET, каждый также с N-каналом и p-каналом.
Конструкция BJT сравнительно проще. Конструкция полевого транзистора сравнительно сложна.
Три терминала называются эмиттер, база и коллектор. Три клеммы полевого транзистора — это затвор истока и сток.
В BJT есть 2 соединения PN. PN-переходов нет.
Это устройство с регулируемым током. Это токовый прибор, управляемый напряжением.
Переход B-E смещен в прямом направлении, а переход B-C — в обратном. Напряжение затвора смещено в обратном направлении, в то время как напряжение стока поддерживается выше, чем напряжение истока.
BJT имеет очень простое смещение. Смещение полевого транзистора немного затруднено.
Эмиттер и база нельзя поменять местами или местами. Сток и исток можно поменять местами, так как сток должен быть более положительным.
BJT имеет очень высокий коэффициент усиления. FET имеет сравнительно низкий коэффициент усиления.
Входное сопротивление очень низкое в диапазоне 1 кОм. Входное сопротивление очень высокое в диапазоне 100 МОм.
Выходное сопротивление очень высокое, поэтому высокий коэффициент усиления. Выходное сопротивление очень низкое, следовательно, малое усиление.
На его базовом терминале есть ток. На его базовом выводе незначительный ток.
BJT требует напряжения смещения. FET не требует напряжения смещения.
В зависимости от входного тока, потребляет большое количество входной энергии при нормальной работе. В зависимости от входного напряжения, при нормальной работе потребляет меньше энергии.
BJT потребляет большую мощность, поэтому не является энергоэффективным. Полевой транзистор потребляет меньше энергии, поэтому он энергоэффективен.
BJT имеет сравнительно низкую скорость переключения. FET имеет сравнительно очень высокую скорость переключения.
BJT создает шум в системе. FET очень бесшумный.
BJT дешевле, чем FET. Полевой транзистор дороже, чем полевой транзистор.
Размер BJT больше, чем FET. Полевой транзистор имеет более компактные размеры и меньшие размеры, чем полевой транзистор.
BJT имеет отрицательный температурный коэффициент. FET имеет положительный температурный коэффициент.
Подходит для приложений с низким входным током. Подходит для приложений с низким входным напряжением.

Связанные сообщения:

Свойства и характеристики BJT и FET

Следующие различные свойства различают как полевые транзисторы, так и полевые транзисторы, имеющие разные характеристики и применения.

Конструкция

  • BJT имеет очень простую и легкую конструкцию, состоящую из чередующихся полупроводниковых слоев.
  • Либо P-слой, либо N-слой помещается между двумя N-слоями или P-слоями соответственно.
  • Полевой транзистор имеет немного сложную конструкцию.
  • FET имеет либо N-канал, либо P-канал между затвором P-уровня или N-уровня соответственно.
  • Канал предназначен для потока основных носителей заряда.

PN-переходы

  • BJT-транзистор имеет два PN-перехода между его коллектором и эмиттером.
  • Одно соединение PN между коллектором и базой, а другое — между базой и эмиттером.
  • Полевой транзистор не имеет PN перехода между стоком и истоком.

Носитель заряда

  • BJT использует оба типа носителей заряда для протекания тока.
  • Во время работы дырки и электроны текут, проводя ток.
  • Полевой транзистор использует только один тип носителя заряда для прохождения тока.
  • Он использует либо дырки в полевом транзисторе с P-каналом, либо электроны в полевом транзисторе с N-каналом.

Типы

  • BJT имеет два типа, то есть PNP и NPN
  • FET имеет два основных типа, а именно JFET (Junction FET) и MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)
  • Каждый тип полевого транзистора дополнительно классифицируется на основе канала, т.е. N-канал и P-канал.

Связанные сообщения:

Терминалы

  • Три терминала BJT называются Collector, Base и Emitter.
  • Эмиттер и коллектор изготовлены из одного материала с эмиттером, имеющим высокую степень легирования.
  • Три клеммы полевого транзистора называются стоком, затвором и источником.
  • Сток и исток — это два конца канала, выполненные из одного и того же типа.

Вход и выход

  • BJT — это устройство, управляемое током.
  • Его вход (в основании) — это ток, который регулирует выходной ток коллектора.
  • Полевой транзистор — это устройство, управляемое напряжением.
  • Его вход — это напряжение или разность потенциалов (на затворе), которая управляет выходным током в источнике.

Импеданс ввода / вывода

  • BJT работает за счет наличия перехода база-эмиттер (вход) в прямом смещении.
  • Следовательно, их входное сопротивление низкое.
  • Их выходное сопротивление очень высокое.
  • Полевой транзистор работает с затвором при обратном смещении.
  • Следовательно, его входное сопротивление очень высокое.
  • В то время как его выходное сопротивление очень низкое.

Изоляция

  • В BJT вход на клемме базы не изолирован от выхода.
  • В полевом транзисторе вход затвора имеет обратное смещение, и вход изолирован от выхода.

Смещение

  • В BJT соединение B-E находится в прямом смещении, а соединение C-B — в обратном.
  • IN FET, затвор находится в обратном смещении, в то время как сток находится под более положительным напряжением, чем коллектор.

Gain

  • BJT имеет очень высокое усиление из-за очень высокого выходного сопротивления.
  • Полевой транзистор имеет сравнительно меньшее усиление из-за низкого выходного сопротивления.

Обмен терминалов

  • В BJT терминалы нельзя менять местами или местами.
  • Эмиттер и коллектор — это совершенно разные клеммы.
  • В полевом транзисторе контакты стока и истока можно поменять местами.
  • Сток будет выводом с более положительным напряжением.

Энергопотребление

  • BJT принимает ток на своей базовой клемме во время непрерывной работы.
  • Следовательно, он потребляет энергию и разряжает аккумулятор.
  • Полевой транзистор работает на основе напряжения затвора.
  • Следовательно, он энергоэффективен и не разряжает аккумулятор.

Скорость переключения

  • Поскольку BJT использует поток обоих типов носителей заряда, время его восстановления является медленным.
  • Следовательно, его скорость переключения мала.
  • FET использует только один тип носителя заряда, имеющий быстрое время восстановления.
  • Следовательно, полевой транзистор имеет очень высокую скорость переключения.

Шум

  • BJT шумит и создает шум в системе.Поэтому не подходит для чувствительных цифровых систем.
  • Полевой транзистор довольно бесшумный и идеально подходит для чувствительной системы.

Стоимость

  • BJT, имеющий очень простую конструкцию, очень дешев в производстве.
  • Полевые транзисторы сложной конструкции сравнительно дороже.

Размер

  • Размер БЮТ большой. Поэтому схема из BJT более громоздкая.
  • Полевой транзистор более компактен и меньше по размеру.Подходит для компактных и небольших схем.

Приложение

  • BJT используется для усиления очень слабого тока средней частоты.
  • Однако следует также учитывать потребляемую мощность и размер схемы.
  • Полевой транзистор предпочтителен для сигналов небольшого напряжения с очень высокой частотой.
  • Хотя они дорогие, и смещение немного затруднено.

Связанные сообщения:

Сравнение BJT и FET: основы и их работа

BJT или FET оба используют одну и ту же категорию транзисторов.Эти транзисторы обладают как проводимостью, так и изоляцией. BJT, как и полевой транзистор, состоит из трех основных клемм. Эти транзисторы используются повсеместно в качестве основных компонентов электронных систем. В этой статье мы обсудим основы и сравнение между BJT и FET.

Он бывает разных размеров и форм. Основным критерием этих транзисторов является управление потоком тока, проходящего через один канал, путем изменения интенсивности очень меньших токов, протекающих по второму каналу.Оба BJT или FET имеют функции, напоминающие переключатели, а также усилители.

Основы BJT

BJT обозначает биполярный переходной транзистор. Он состоит из одного p-типа и обоих n-типов, называемых n-p-n, или одного n-типа, и обоих p-типов, называемых p-n-p. Как правило, за этим стоит идеология: два диода с p-n переходом могут быть соединены таким образом, чтобы образовался биполярный переход.

Три клеммы в BJT можно классифицировать как

Проводимость или протекание тока можно увидеть как от коллектора, так и от эмиттера, и это контролируется клеммой базы.

Основы полевого транзистора

Он также относится к категории транзисторов, в которых протекание тока управляется электрическим полем. Работа здесь основана на одной несущей. Однако существуют два типа носителей заряда: электроны и дырки. Но в полевых транзисторах проводимость операций основана либо на дырках, либо на электронах. Следовательно, эти транзисторы также называются УНИПОЛЯРНЫМИ транзисторами.

Этот транзистор также состоит из трех выводов.Они

От терминального источника заряды попадают в канал. Сток считается терминалом для выхода зарядов из канала. Gate отвечает за модуляцию проводимости каналов.

Сравнение между BJT и FET

Базовое сравнение между BJT и FET производится следующим образом:

BJT

02

) Он упоминается как транзистор с биполярным переходом.

(1) Это транзистор с однопереходным соединением.

(2) В этом типе транзистора работа зависит от обоих носителей заряда.

(2) В полевом транзисторе выполняемая операция связана с большинством носителей, это могут быть либо электроны, либо дырки.

(3) Это устройство известно своим текущим управлением.

(3) Это устройство известно своим контролем напряжения.

(4) Требуется напряжение смещения.

(4) Напряжение смещения не требуется.

(5) Потребление мощности больше.

(5) Потребление мощности меньше.

(6) У этого типа транзистора усиление больше.

(6) У этих транзисторов усиление будет меньше.

(7) Выходное значение импеданса становится высоким

из-за высокого значения усиления.

(7) Меньшее усиление, меньшее значение выходного сопротивления

.

(8) Требование малых токов заставляет использовать этот транзистор.

(8) При низком напряжении используется полевой транзистор.

Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке для полевых транзисторов MCQs

Таким образом, сравнение выполняется между BJT и FET. В соответствии с подробным обзором различий, можете ли вы привести практический пример для транзисторов BJT и FET?

Разница между полевым транзистором и BJT

Разница между полевым транзистором и BJT

Основные различия между BJT и FET заключаются в том, что первый — это устройство, управляемое током, а позже — устройство, управляемое напряжением.В случае BJT приставка «Bi» возникает из-за того, что BJT имеет оба типа носителей заряда, то есть электроны и дырки, но в случае полевого транзистора либо электроны, либо дырки составляют ток стока, так называемый униполярный. транзистор. В зависимости от типа носителей заряда полевые транзисторы классифицируются как полевые транзисторы с n-каналом или p-каналом, или, другими словами, мы можем сказать, что работа полевого транзистора зависит только от потока большинства носителей. У полевого транзистора есть большое количество преимуществ перед биполярным транзистором.Но основным недостатком полевого транзистора является его относительно небольшое произведение коэффициента усиления на полосу пропускания по сравнению с тем, которое может быть получено с помощью обычного биполярного транзистора.

Разница между полевым транзистором и BJT

Разница между полевым транзистором и BJT

Ниже приведены некоторые различия между BJT и FET, которые необходимо знать студентам, прежде чем подробно обсуждать работу FET.

S.No. FET BJT
1 FET является униполярным полупроводниковым устройством, поскольку его работа зависит от потока основных носителей i.е. дырки или электроны, в зависимости от обстоятельств. BJT — это биполярное полупроводниковое устройство, поскольку элементы, составляющие ток, в этом случае являются как основными, так и неосновными носителями.
2 Входной импеданс полевого транзистора намного больше (в мегаомах), чем у биполярного транзистора. Причина этого в том, что входной терминал, то есть затвор к истоку полевого транзистора, имеет обратное смещение, а обратное смещение обеспечивает идеально бесконечное сопротивление. Входное сопротивление BJT очень низкое по сравнению с FET.
3 FET — это устройство, управляемое напряжением. BJT — это устройство с регулируемым током.
4 Полевой транзистор менее шумный. Потому что развязок нет. Гораздо шумнее, чем полевой транзистор.
5 Более высокая частотная характеристика. Изменение частоты влияет на производительность.
6 Хорошая термическая стабильность благодаря отсутствию неосновных носителей. Зависит от температуры, возможен тепловой пробой.{2} BJT — это почти линейное устройство или можно сказать, что BJT работает линейно в активной области как усилитель.
10 Нет напряжения смещения; так что он лучше работает как выключатель или прерыватель. Перед переключением всегда присутствует напряжение смещения.
11 Продукт с малой полосой пропускания. Больше, чем у полевого транзистора.

Сравнение полевого транзистора и биполярного переходного транзистора

  1. Полевой транзистор — униполярное устройство i.е., ток в устройстве передается либо электронами, либо дырками, тогда как биполярный транзистор является биполярным устройством, то есть ток в устройстве переносится как электронами, так и дырками.
  2. FET — это устройство, управляемое напряжением, т. Е. Напряжение на выводе затвора (или стока) управляет величиной тока, протекающего через устройство, тогда как BJT является устройством, управляемым током, т. Е. базовый ток контролирует величину тока коллектора.
  3. Входное сопротивление FET очень велико и составляет порядка нескольких мегаом, тогда как входное сопротивление BJT очень низкое и составляет порядка нескольких килоом.
  4. FET имеет отрицательный температурный коэффициент при высоких уровнях тока. Это означает, что ток уменьшается с увеличением температуры. Эта характеристика предотвращает тепловой пробой FET , тогда как BJT имеет положительный температурный коэффициент при высоких уровнях тока.Это означает, что ток коллектора увеличивается с повышением температуры. Эта характеристика приводит к тепловому пробою БЮТ.
  5. Полевой транзистор не страдает от эффектов хранения неосновных несущих и, следовательно, имеет более высокие скорости переключения и частоты отсечки, тогда как биполярный транзистор страдает от эффектов хранения второстепенных несущих и, следовательно, имеет более низкое переключение скорость и частоты среза, чем у полевых транзисторов.
  6. FET менее шумный, чем вакуумная лампа BJT или и, таким образом, больше подходит в качестве входного усилителя для сигналов низкого уровня. Он широко используется в высокоточных частотно-модулированных приемниках, тогда как BJT сравнительно более шумный, чем полевой транзистор.
  7. FET гораздо проще изготовить как интегральную схему (IC) и занимает меньше места на микросхеме IC, тогда как BJT сравнительно сложно изготовить как интегральную схему (IC) и занимает больше места на Чип IC, чем у полевого транзистора.

Похожие сообщения:

Разница между Dual Trace и Dual Beam CRO

Разница между Бродсайд и Концевой огневой решеткой

Тестирование печатных плат с помощью мультиметра

Объяснение разницы между биполярным переходом и полевым эмиттерным транзистором

— анализ измерителя

BJT и FET оба сделаны из различных полупроводниковых материалов в основном типа P и N. Эти транзисторы в основном используются для проектирования генераторов, усилителей и переключателей.В наших последних статьях мы подробно объясняем, как использовать транзистор в качестве переключателя , усилителя и в качестве генератора .

Здесь мы собираемся подробно рассказать об основах FET и BJT, работе и их различиях.

В этой статье вы узнаете:

Транзистор с биполярным соединением:

Биполярный транзистор представляет собой трехконтактное устройство, образованное путем соединения двух отдельных сигнальных диодов, соединенных друг с другом, что даст нам два последовательно соединенных PN перехода, которые имеют общий общий p-терминал или n-терминал.При приложении небольшого напряжения сигнала эти транзисторы действуют как изолятор или проводник. Он имеет три терминала, а именно; эмиттер, база, коллектор. В наших предыдущих статьях мы подробно рассказали о конструкции и работе транзистора . Транзистор NPN Транзистор PNP

Эти транзисторы могут работать в трех различных областях: Области транзистора

(i) Активная область: Транзистор в основном работает в активной области, когда соединение эмиттер-база имеет прямое смещение, а соединение коллектор-база — обратное.В этой области транзистор работает правильно и действует как усилитель, т.е. I c = β I b .

(ii) Область насыщения: Транзистор работает в области насыщения, когда переход эмиттер-база и коллектор-база смещены в прямом направлении. В этой области ток коллектора быстро увеличивается при очень небольшом изменении напряжения коллектора. В этой области транзистор «полностью включен», работает как переключатель, а I c = I (насыщение) .

(iii) Область отсечки: Транзистор работает в области отсечки, когда переход эмиттер-база и коллектор-база смещены в обратном направлении. В этой области ток в транзисторе очень мал, и поэтому предполагается, что транзистор находится в выключенном состоянии. В этой области транзистор «Полностью выключен», работает как переключатель, а I c = 0 .

(iv) Обратная активная область: Транзистор в основном работает в этой области, когда переход эмиттер-база смещен в обратном направлении, а переход коллектор-база смещен в прямом направлении.В этой области транзистор не будет работать правильно и будет иметь очень плохой выходной сигнал.

Он бывает двух типов: NPN и PNP. В транзисторе NPN электроны являются основными носителями, а дырки — неосновными носителями, в то время как в транзисторе PNP дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными носителями.

Примечание. Мы чаще всего используем NPN-транзисторы, потому что электроны более подвижны, чем дырки, и составляют больший ток по сравнению с дырками.

Полевые транзисторы:

Полевые транзисторы — это транзисторы, которые используют электрическое поле для управления формой и, следовательно, электрической проводимостью канала одного типа носителя заряда в полупроводниковом материале.Эти транзисторы обычно используются для усиления слабых сигналов, то есть для усиления цифровых сигналов и аналоговых сигналов. N-канал и P-канал FET

Три терминала Fet:

  1. Источник: Через этот терминал несущие входят в канал, и обычно ток, поступающий в канал в S, обозначается I s .
  2. Сток: Через этот вывод носители покидают канал, и обычно ток, поступающий в канал в точке D, обозначается как I d .
  3. Gate: Этот терминал модулирует проводимость канала. Подавая напряжение на G, можно управлять I d .

Электропроводность полевого транзистора зависит от диаметра канала. Небольшое изменение напряжения затвора может вызвать большие колебания тока от истока к стоку. Вот как полевой транзистор усиливает сигналы.

Типы полевых транзисторов

Полевые транзисторы также известны как униполярные транзисторы, потому что они работают с одной несущей.Проводимость полевого транзистора регулируется напряжением, подаваемым на клемму, которая изолирована от устройства. Они бывают двух типов:

  1. JFet (Junction Field Effect Transistor): Это устройство, управляемое напряжением, в котором ток течет от клеммы истока (эквивалент эмиттера в биполярном транзисторе) к стоку (эквивалентно коллекционер). Напряжение, приложенное между выводом истока и выводом затвора, используется для управления током исток-сток.
  2. MosFet (Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор): Это полевой транзистор, управляемый напряжением, с металлооксидным электродом затвора, который электрически изолирован от основного полупроводникового n-канала или p-канала очень тонким слоем изоляционного материала. материал, широко известный как диоксид кремния или стекло.

Разница между биполярным транзистором и полевым транзистором:

В электронных схемах полевые транзисторы могут использоваться для замены обычных транзисторов с биполярным переходом.В таблице ниже мы объясняем основные различия между BJT и FET.

Биполярный переходной транзистор Полевой транзистор
BJT имеет 3 вывода; эмиттер, база и коллектор Три клеммы полевого транзистора: исток, сток и затвор
BJT — биполярный транзистор FET — униполярный транзистор
Стоимость дешевле Дорого по стоимости
Большой размер размер Малый размер
Низкое выходное сопротивление Высокое выходное сопротивление
Низкое входное сопротивление Полевой транзистор имеет очень ВЫСОКИЙ импеданс
Создает средний шум Генерирует низкий уровень шума
Процесс смещения BJT прост Процесс смещения полевого транзистора прост
Он имеет высокий коэффициент усиления по напряжению Он имеет низкий коэффициент усиления по напряжению
Он имеет низкий коэффициент усиления по току Он имеет высокий коэффициент усиления по току
Время переключения среднее Время переключения быстрое
BJT устойчив в природа Полевой транзистор можно легко повредить
Меньше температурная стабильность Стабильность при высоких температурах
Это устройство, управляемое током, Устройство, управляемое напряжением


Надеюсь, вам всем понравится эта статья.Для любых предложений, пожалуйста, прокомментируйте ниже. Мы всегда ценим ваши предложения.

В чем разница между BJT и FET?

В чем разница между BJT и FET?

Мы уже обсуждали основы BJT и JFET.
В этом посте давайте посмотрим сравнение BJT с FET. Рекомендуется прочитать о том, как работает BJT и как работает FET ….

Различия между биполярным переходным транзистором и переходным полевым транзистором перечислены в следующей таблице.

Полевые транзисторы
Биполярный переходной транзистор (BJT) Полевой транзистор (FET)
Биполярное устройство.
В BJT работа зависит как от неосновных, так и от основных носителей тока. Таким образом, это известно как биполярное устройство.
Однополярное устройство.
В полевом транзисторе работа зависит только от потока основных несущих. Т.е. дырки для полевого транзистора с P-каналом и электроны для полевого транзистора с N-каналом. Поэтому они называются униполярными устройствами.
Пониженная скорость переключения.
BJT страдает от эффекта хранения неосновных носителей.
Значит, у него более низкая скорость переключения и частоты среза.
Более высокая скорость переключения
FET не страдает от эффекта хранения второстепенных несущих. Таким образом, он имеет более высокую скорость переключения и частоты среза.
Устройство, управляемое током.
В BJT базовый ток управляет выходным током.
Устройство, управляемое напряжением.
В полевом транзисторе напряжение затвора управляет выходным током.
Меньшее входное сопротивление.
Входная цепь BJT смещена в прямом направлении. Таким образом, BJT имеет низкое входное сопротивление.
Высокое входное сопротивление
Входная цепь полевого транзистора имеет обратное смещение. Таким образом, полевой транзистор имеет гораздо более высокий входной импеданс (> 100 МОм) и более низкий выходной импеданс. Поскольку они имеют высокую степень изоляции между входом и выходом, полевой транзистор действует как буферный усилитель.
По сравнению с BJT более шумная работа. Менее шумный полевой транзистор
не имеет переходов, а токопроводимость происходит через полупроводниковый материал N-типа или P-типа.Таким образом, его работа менее шумна.
Относительно более подвержен воздействию излучения
Из-за сокращения срока службы неосновных носителей, характеристики BJT ухудшаются из-за нейтронного излучения.
Менее затронуты.
Поскольку работа полевого транзистора не зависит от неосновных носителей, они могут выдерживать гораздо более высокий уровень излучения.
Меньшая термическая стабильность.
BJT имеет положительный температурный коэффициент при высоких уровнях тока. Это приводит к тепловому пробою.
Повышенная термостойкость.
FET имеет отрицательный температурный коэффициент при высоких уровнях тока. Это предотвращает проблему теплового пробоя полевого транзистора.
При изготовлении ИС BJT занимают больше места. проще в изготовлении и занимают меньше места.
BJT дешевле в производстве. Полевые транзисторы более дорогие.



Спасибо, что прочитали о различиях между BJT и FET…

Подробнее: Регулируемые регуляторы напряжения
для мини-проектов электроники
Разница между диодом Шоттки и диодом с PN переходом?
Как контролировать скорость двигателя постоянного тока?
Пробой стабилитрона против пробоя лавины

Пожалуйста, оставьте комментарии ниже …

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *