【導(dǎo)讀】在開關(guān)電源當(dāng)中，有時(shí)區(qū)別三極管和MOS管是有難度的，并且如何對(duì)這兩種器件進(jìn)行選擇也是需要一定經(jīng)驗(yàn)的。本篇文章將為大家介紹如何在開關(guān)電源中對(duì)三極管和MOS管進(jìn)行選擇和區(qū)別。
MOS管是場(chǎng)效應(yīng)管的簡(jiǎn)稱，其被大量應(yīng)用在數(shù)字和模擬電路當(dāng)中，應(yīng)用十分廣泛。三極管在電路中的作用主要是對(duì)電流進(jìn)行控制，并在需要的時(shí)候進(jìn)行電信號(hào)的放大。在開關(guān)電源當(dāng)中，有時(shí)區(qū)別三極管和MOS管是有難度的，并且如何對(duì)這兩種器件進(jìn)行選擇也是需要一定經(jīng)驗(yàn)的。所以本篇文章就將為大家介紹如何在開關(guān)電源中對(duì)三極管和MOS管進(jìn)行選擇和區(qū)別。
首先先來看一下三極管的工作原理，三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極C，基極B，發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。
我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。三極管是電流控制型器件。
MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導(dǎo)體(semiconductor)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的源(source)和漏(drain)是可以對(duì)調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù) 情況下，這個(gè)兩個(gè)區(qū)是一樣的，即使兩端對(duì)調(diào)也不會(huì)影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對(duì)稱的。
當(dāng)MOS電容的柵極(Gate)相對(duì)于襯底(BACKGATE)正偏置時(shí)發(fā)生的情況。穿過GATE DIELECTRIC的電場(chǎng)加強(qiáng)了，有更多的電子從襯底被拉了上來。同時(shí)，空穴被排斥出表面。隨著GATE電壓的升高，會(huì)出現(xiàn)表面的電子比空穴多的情況。 由于過剩的電子，硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉(zhuǎn)被稱為inversion，反轉(zhuǎn)的硅層叫做溝道(channel)。隨著GATE電壓的持續(xù)不斷 升高，越來越多的電子在表面積累，channel變成了強(qiáng)反轉(zhuǎn)。Channel形成時(shí)的電壓被稱為閾值電壓Vt。當(dāng)GATE和BACKGATE之間的電壓 差小于閾值電壓時(shí)，不會(huì)形成channel。所以MOS是電壓控制型器件。
場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。
場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱之為雙極型器件。
有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。
場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源及各種電子設(shè)備中。尤其用場(chǎng)效管做開關(guān)電源的功率驅(qū)動(dòng)，可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。
場(chǎng)效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類，其控制原理都是一樣的。
三極管BJT與場(chǎng)效應(yīng)管FET的區(qū)別很多，簡(jiǎn)單列出幾條：
三極管用電流控制，MOS管屬于電壓控制，BJT放大電流，F(xiàn)ET將柵極電壓轉(zhuǎn)換為漏極電流。BJT第一參數(shù)是電流放大倍數(shù)β值，F(xiàn)ET第一參數(shù)是跨導(dǎo)gm；
驅(qū)動(dòng)能力：MOS管常用來電源開關(guān)管，以及大電流地方開關(guān)電路；
成本問題：三極管便宜，MOS管貴；
BJT線性較差，F(xiàn)ET線性較好；
BJT噪聲較大，F(xiàn)ET噪聲較小；
BJT極性只有NPN和PNP兩類，F(xiàn)ET極性有N溝道、P溝道，還有耗盡型和增強(qiáng)型,所以FET選型和使用都比較復(fù)雜；
功耗問題：BJT輸入電阻小，消耗電流大，F(xiàn)ET輸入電阻很大，幾乎不消耗電流；
所以實(shí)際上，三極管與MOS管相比，價(jià)格便宜且使用方便，在應(yīng)用方面，數(shù)字電路上更偏向使用三極管，而MOS管更偏向在高頻高速的電路中使用，適合大電流的場(chǎng)合，對(duì)基極或漏極控制電流比較敏感的地方也同樣適用
實(shí)際上就是三極管比較便宜，用起來方便，常用在數(shù)字電路開關(guān)控制；MOS管用于高頻高速電路，大電流場(chǎng)合，以及對(duì)基極或漏極控制電流比較敏感的地方。從目前的趨勢(shì)來看，不管是在分立元件還是集成電路當(dāng)中，MOS替代三極管將很有可能成為一種趨勢(shì)。
