飞捷士科技有限公司
功率器件
  • 立锜 RICHTEK
    LED驱动器
    AC-DC电源管理
    开关稳压器
    线性稳压器
    整合型电源管理IC
  • 华润微 CR MICRO
    100V-12V PMOS
    12V-300V NMOS
    300V-900V NMOS
    >900V NMOS
    IGBT
    二极管
    快恢复二级管
    双极性晶体管
    稳压二极管
    肖特基二级管
  • 美芯晟 Maxic
    AC-DC系列
    调光调色温系列
    线性驱动系列
    DC-DC系列
    电流纹波抑制
  • 特诺 Tioner
    MOSFETS
    IGBTS
  • 晟矽微 MCU
    8位RISCOTP芯片
    8位RISCFLASH芯片
    8位8051芯片
    32位N32G45x系列
    通用GPIO芯片
    通用ADC芯片
    触控按键芯片
    RF控制芯片
    红外遥控芯片
    物联网控制芯片
    专用ASIC芯片
  • 国民技术 MCU
    N32G45X系列芯片
    N32G4FR系列芯片
    N32G43x系列芯片
    N32L403x系列芯片
    N32WB系列芯片
    N32G0系列芯片
欢迎来到飞捷士科技功率器件选购平台!
当前位置

场效应管 VS 三极管 优缺点分析

发表时间:2021-02-01 14:36作者:飞捷士

场效应管是在三极管的基础上而开发出来的。三极管通过电流的大小控制输出,输入要消耗功率。场效应管是通过输入电压控制输出,不消耗功率。场效应管和三极管的区别是电压和电流控制,但这都是相对的。电压控制的也需要电流,电流控制的也需要电压,只是相对要小而已。就其性能而言,场效应管要明显优于普通三极管,不管是频率还是散热要求,只要电路设计合理,采用场效应管会明显提升整体性能。


1 (14).jpg


1、三极管是双极型管子,即管子工作时内部由空穴和自由电子两种载流子参与。场效应管是单极型管子,即管子工作时要么只有空穴,要么只有自由电子参与导电,只有一种载流子;


2、三极管属于电流控制器件,有输入电流才会有输出电流;场效应管属于电压控制器件,没有输入电流也会有输出电流;


3、三极管输入阻抗小,场效应管输入阻抗大;


4、有些场效应管源极和漏极可以互换,三极管集电极和发射极不可以互换;


5、场效应管的频率特性不如三极管;


6、场效应管的噪声系数小,适用于低噪声放大器的前置级;


7、如果希望信号源电流小应该选用场效应管,反之则选用三极管更为合适。


场效应管是场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)的简称。它属于电压控制型半导体器件,具有输入电阻高、噪声小、功耗低、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、受温度和辐射影响小等优点,特别适用于高灵敏度和低噪声的电路,现已成为普通晶体管的强大竞争者。普通晶体管(三极管)是一种电流控制元件,工作时,多数载流子和少数载流子都参与运行,所以被称为双极型晶体管;而场效应管(FET)是一种电压控制器件(改变其栅源电压就可以改变其漏极电流),工作时,只有一种载流子参与导电,因此它是单极型晶体管。场效应管和三极管一样都能实现信号的控制和放大,但由于他们构造和工作原理截然不同,所以二者的差异很大。在某些特殊应用方面,场效应管优于三极管,是三极管无法替代的


场效应管是电压控制元件。而三极管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管。而在信号源电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应用三极管。场效应管靠多子导电,管中运动的只是一种极性的载流子;三极管既用多子,又利用少子。由于多子浓度不易受外因的影响,因此在环境变化较强烈的场合,采用场效应管比较合适。场效应管的输入电阻高,适用于高输入电阻的场合。场效应管的噪声系数小,适用于低噪声放大器的前置级。


场效应管和双极型三极管的比较

1、普通三极管参与导电的,既有多数载流子,又有少数载流子,故称为双极型三极管;而在场效应管中只是多子参与导电,故又称为单极型三极管。因少子浓度受温度、辐射等因素影响较大,所以场效应管比三极管的温度稳定性好、抗辐射能力强、噪声系数很小。在环境条件(温度等)变化很大的情况下应选用场效应管。


2、三极管是电流控制器件,通过控制基极电流到达控制输出电流的目的。因此,基极总有一定的电流,故三极管的输人电阻较低;场效应管是电压控制器件,其输出电流决定于栅源极之间的电压,栅极基本上不取电流,因此,它的输入电阻很高,可达109~1014Ω。高输入电阻是场效应管的突出优点。


3、场效应管的漏极和源极可以互换(某些),耗尽型绝缘栅管的栅极电压可正可负,灵活性比三极管强。但要注意,分立的场效应管,有时已经将衬底和源极在管内短接,源极和漏极就不能互换使用了。


4、场效应管和三极管都可以用于放大或作可控开关。但场效应管还可以作为压控电阻使用,可以在微电流、低电压条件下工作,具有功耗低,热稳定性好,容易解决散热问题,工作电源电压范围宽等优点,且制作工艺简单,易于集成化生产,因此在目前的大规模、超大规模集成电路中,MOS管占主要地位。


5、MOS管具有很低的级间反馈电容,一般为5—10pF,而三极管的集电结电容一般为20pF左右。


6、场效应管组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数。


7、由于MOS观的栅源极之间的绝缘层很薄,极间电容很小,而栅源极之间电阻又很大,带电物体靠近栅极时,栅极上感应少量电荷产生很高的电压,就很难放掉,以至于栅源极之间的绝缘层击穿,造成永久性损坏。因此管子存放时,应使栅极与源极短接,避免栅极悬空。尤其是焊接MOS管时,电烙铁外壳要良好接地。


8、BJT是利用小电流的变化控制大电流的变化;JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制,来改变导电沟道的宽窄,从而控制漏极电流的大小;MOSEFET是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。


9、场效应管的噪声系数很小,在低噪声放大电路的输入级及要求信噪比较高的电路中要选用场效应管。


10、三极管导通电阻大,场效应管导通电阻小,只有几百毫欧姆,在现在的用电器件上,一般都用场效应管做开关来用,他的效率是比较高的。


11、场效应管G极必须有一个对地的放电电阻,不然上电就烧,而三极管基极不需要


12、场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。


一般说来,双极性三极管不能直接代替MOS管,这是因为它们的控制特性不一MOS管是电压控制的器件,而双极性三极管是电流控制的器件。场效应管的控制电路是电压型的,双极性三极管不能直接代换场效应管的,原驱动MOS管的电路由于驱动电流太小,不足于驱动双极性三极。要想用原电路驱动双极性三极管,必须要在双极性三极管之前加装电流放大装置。基于这个思想,在双极性三极管之前加装电流放大器,把电压驱动改为了电流驱动,即可代换成功。


场效应管的作用


1、场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器。


2、场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。


3、场效应管可以用作可变电阻。


4、场效应管可以方便地用作恒流源。


5、场效应管可以用作电子开关。


场效应管的分类

1、结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名;


2、绝缘栅型场效应管(JGFET,也叫金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET)则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。


3、根据导电方式的不同,MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指:当VGS=0时管子是呈截止状态,加上正确的VGS后,多数载流子被吸引到栅极,从而“增强”了该区域的载流子,形成导电沟道。耗尽型则是指,当VGS=0时即形成沟道,加上正确的VGS时,能使多数载流子流出沟道,因而“耗尽”了载流子,使管子转向截止。


三极管(BJT)和场效应管(FET)是在放大、开关电路中应用非常普遍的电子元件,最初发明的是三极管,以其优异的性能迅速代替了电子管,但后来在应用中三极管暴露出一些先天不足--结构上问题所导致的缺陷,在这种形势下迫切要求制造一种能够克服三极管缺陷的晶体管,于是场效应管就应用而生了。


FET的最大特点就是输入阻抗极高,这是三极管无法比拟的,然而它的出现并没有像晶体管淘汰电子管一样而完全取代三极管,它也不是万能的,在有些方面不如三极管,因此不能笼统的说谁好谁不好,由于它是在三极管的基础上研制而成的,所以它许多方面和三极管有相似的地方,二者珠联璧合应用广泛。今天通过对比我们全面认识三极管和场效应管,以便更好的利用它们。


1.电极区别:三极管有基极b、发射极e、集电极c三个电极,场效应管也有G极、源极S、漏极D三个电极,它们二者有对应关系,电极的作用相似,即基极-栅极都是控制极,发射极对应源极,集电极对应漏极,都是被控电极;


2.控制类型:三极管是电流控制型器件,也就是通过基极电流的变化控制集电极电流的变化;场效应管属于电压控制型器件,也就是通过栅极电压的变化来控制源漏极电流大小;二者的工作原理是不同的,三极管是通过基极电流来控制集电极电流大小的,而场效应管是通过栅压改变导电沟道的宽度来控制电流的变化;


3.阻抗差别:三极管输入阻抗较低,在几百欧姆-几千欧姆之间,基极电流较大,输出电阻较高,对前级电路影响较大,阻抗不匹配时几乎不能工作;场效应管的输入阻抗极高,达到兆欧以上,MOS管更高,栅极几乎没有电流,对前级电路影响较小,和三极管一样输出电阻也较高;


4.载流子差别:三极管有两种载流子参加导电,即少子与多子,属于双极性器件;场效应管只有一种载流子参加导电,属于单极性器件;


5.稳定性差别:三极管由于少子也参与了导电,而少子容易受到温度的影响,热稳定性较差,故其噪声高,且制造复杂;场效应管由于其由多子导电,热稳定性较好,故噪声小;制造工艺简单,容易集成、功耗低、体积小、安全工作区域广;大规模、超大规模集成电路均大多由场效应管制作;


6.分类差别:晶体管按结构分PNP和NPN型两种;而场效应管种类就多了,按导电沟道分n型和p型,按原理结构分结型场效应管JFET和绝缘栅场效应管MOSFET,mos管又分增强型、耗尽型两种;


7.特性曲线差别:三极管特性曲线分截止区、放大区、饱和区、击穿区;场效应管分截止区、放大区、可变电阻区、击穿区,二者有对应关系;在特性曲线上均有输入、输出特性曲线;从电路分析计算,场效应管较三极管简单;三极管的转移特性(IC-Vbe)是按指数规律变化,场效应管的转移特性是按平方规律变化,因此场效应管的非线性失真比三极管大;


8.放大能力:表征三极管放大能力的重要参数是电流放大倍数β,场效应管用跨导表示gm,其值较小,放大能力差,电压放大倍数小于三极管电路;


9.灵活性差别:三极管的发射极、集电极不能互换,否则β极低,不能正常工作,而场效应管对于一些特定条件的(衬底没有和源极连着一起),源极和漏极是可以互换的。耗尽型的场效应管的栅极电压可正可负,灵活性高;


10.接法差别:三极管有三种接法:共射、共基、共集,场效应管也有三种接法:共源、共栅、共漏接法;二者对应;相位关系一致;


11.偏置差别:三极管正常工作需要合适的偏置电流,场效应管正常工作时需要合适的偏置电压;


12.判别差别:三极管类型较少仅有两种,判别上比较简单,场效应管类型较多,判别上较为复杂,三极管在焊接过程中只要求防止温度过高即可,没有静电影响问题;MOS管必须对栅极和源极放电,否则感应静电也容易击穿管子,在存储、运输时必须将栅极、源极短路;


13.电容差别:三极管极间电容较大,MOS管极间电容较低;.三极管耦合电容较大,场效应管输入电阻极高,耦合电容较小;


14.其它差别:三极管和场效应管都可以作为可变电阻、开关器件;三极管的功耗较高,但较便宜;


在只允许从信号源取较少(高输出阻抗)电流的情况下,选用场效应管,达到阻抗匹配目的,适用于低噪高输入电阻的前置电路;在信号电压较低,允许取用电流的情况下,选用三极管。作为开关管,场效应管的效率较高,多用在大电流、高速开关电源上;在环境温度变化较大的场合应使用场效应管。


深圳飞捷士科技有限公司,是专业的功率器件分销商,代理特诺、立锜、安森美、华润华晶、士兰微、美芯晟等产品,同时兼有,英飞凌、意法半导体、TI等国际知名功率器件品牌代理,更多问题请电话咨询!


周一至周日 24小时在线
地址:中国.深圳市龙华区龙胜路融创智汇大厦C座13楼1305-1307  赖先生 15012797618