Bipolära och fälteffekttransistorer - vad är skillnaden

Aktuellt eller fält

De flesta människor, på ett eller annat sätt konfronterade med elektronik, den grundläggande enheten för fälteffekt och bipolära transistorer bör vara kända. Åtminstone från namnet "fälteffekttransistor" är det uppenbart att det styrs av fältet, det elektriska fältet i slutaren, medan bipolär transistor styrd av basström.

Ström och fält - skillnaden är kardinal. För bipolära transistorer styrs kollektorströmmen genom att ändra styrströmmen på basen, medan för att styra dräneringsströmmen för fälteffekttransistorn räcker det att ändra den spänning som anbringas mellan grinden och källan, och ingen styrström behövs längre.

FETs snabbare

vad transistorer bättre fält eller bipolär? Fördelen med fälteffekttransistorer, jämfört med bipolära, är uppenbar: fälteffekttransistorer har ett högt ingångsmotstånd i likström, och till och med styrning med hög frekvens leder inte till betydande energikostnader.

Ackumulering och resorption av minoritetsladdningsbärare saknas i fälteffekttransistorer, varför deras hastighet är mycket hög (som noterats av utvecklarna av kraftutrustning). Och eftersom överföringen av huvudladdningsbärarna är ansvarig för amplifieringen i fälteffekttransistorer, är den övre gränsen för den effektiva förstärkningen av fälteffekttransistorer högre än den för bipolära sådana.

Här noterar vi också hög temperaturstabilitet, en låg nivå av störningar (på grund av bristen på injektion av minoritetsladdningsbärare, som händer i bipolära bärare), och ekonomi när det gäller energiförbrukning.

Olika reaktioner på värme

Om den bipolära transistorn värms upp under drift av anordningen, ökar kollektor-emitterströmmen, det vill säga temperaturkoefficienten för de bipolära transistorerna är negativ.

I fältet är det motsatta sant - temperaturkoefficienten för dräneringskällan är positiv, det vill säga med ökande temperatur ökar kanalmotståndet också, det vill säga tömningskällströmmen minskar. Denna omständighet ger fälteffekttransistorn ytterligare en fördel jämfört med bipolära: fälteffekttransistorer kan säkert anslutas parallellt, och utjämningsmotstånd i kretsarna i deras avlopp kommer inte att krävas, eftersom i enlighet med belastningsökningen kanalmotståndet också automatiskt öka.

Så för att uppnå höga växelströmmar kan du enkelt ringa en sammansatt nyckel från flera parallella fälteffekttransistorer, som används mycket i praktiken, till exempel i växelriktare (se - Varför moderna inverterare använder transistorer snarare än tyristorer).

Men bipolära transistorer kan inte bara parallelliseras, de behöver nödvändigtvis strömnivellerande motstånd i emitterarnas kretsar. Annars, på grund av en obalans i en kraftfull sammansatt nyckel, kommer en av de bipolära transistorerna förr eller senare att ha en irreversibel termisk nedbrytning. Det nämnda kompositproblemet hotas nästan inte av fältkompositnycklar. Dessa karakteristiska termiska funktioner är associerade med egenskaperna hos en enkel n- och p-kanal och p-n-korsningensom är grundläggande olika.

Omfattningar av dessa och andra transistorer

Skillnaderna mellan fälteffekt och bipolära transistorer skiljer tydligt deras tillämpningsområde. Till exempel i digitala kretsar, där minsta strömförbrukning i standby-läge krävs, används fälteffekttransistorer mycket bredare idag. I analoga mikrokretsar hjälper fälteffekttransistorer att uppnå hög linjäritet av förstärkningsegenskaperna i ett brett spektrum av matningsspänningar och utgångsparametrar.

Rull-till-rull-kretsar implementeras bekvämt idag med fält-effekt-transistorer, eftersom utspänningsområdet som signaler för ingångar lätt uppnås, vilket nästan sammanfaller med matningsspänningen. Sådana kretsar kan helt enkelt ansluta utgången från den ena till ingången till den andra, och inga spänningsbegränsare eller avdelare på motstånden behövs.

När det gäller bipolära transistorer förblir deras typiska applikationer: förstärkare, deras steg, modulatorer, detektorer, logiska inverterare och transistorlogiska kretsar.

Fältvinst

Enastående exempel på enheter baserade på fälteffekttransistorer är elektroniska klockor och fjärrkontroll för tv. På grund av användningen av CMOS-strukturer kan dessa enheter fungera upp till flera år från en miniatyrströmkälla - ett batteri eller ackumulator, eftersom de praktiskt taget inte förbrukar energi.

För närvarande används fälteffekttransistorer alltmer i olika radioenheter, där de redan framgångsrikt ersätter bipolära enheter. Deras användning i radiosändningsanordningar gör det möjligt att öka frekvensen hos bärarsignalen, vilket ger sådana enheter hög brusimmunitet.

De har låg motstånd i öppet tillstånd och används i terminalsteg av högeffekta ljudfrekvensförstärkare (Hi-Fi), där återigen bipolära transistorer och till och med elektroniska rör ersätts framgångsrikt.

I enheter med hög effekt, såsom mjuka förrätter, Bipolära transistorer för isolerade gate (IGBT) - enheter som kombinerar både bipolär och fälteffekttransistorer förflyttar redan framgångsrikt tyristorer.

Se även: Typer av transistorer och deras funktioner