场效应管与三极管的区别.doc

晶体管与场效应管的对比 胡帆 12252010摘要：本文对场效应管和晶体三极管在结构，类型以及它们的工作原理等特性进行了比较，列举了它们适用的工作场合。关键词：场效应管；三极管；电流控制型原件；电压控制型原件；输入阻抗；集成；稳定性；放大能力 首先我们来简单介绍一下晶体管与场效应管。我们这里研究的晶体管后文中均称为晶体三极管。场效应晶体管简称场效应管，它的外型与三极管类似，并兼有晶体三极管体积小，耗电省得特点。半导体三极管是通过控制基极电流来控制集电极电流的一种电流控制型器件，输入阻抗较低；场效应管是利用输入电压产生的电场效应来控制输出电流的一种电压控制型器件，它具有输入阻抗高，热稳定性好，便于集成化等优点而得到广泛的应用。场效应管与半导体三极管虽然都是受控作用的半导体器件，但在某些方面两者却表现出较大的差异。 第一，场效应管与半导体三极管在结构和类型方面是不同的。晶体三极管按极性分为NPN型和PNP型，不论是什么极性的，晶体三极管的结构都可以用六个字概括，即三区，三极，两结。三区指发射区，基区，集电区；三极指发射极，基极，集电极；两结指发射结和集电结。其实，晶体三极管就是两个PN结构成，然后分别从三个区引出三个电极，最后再加以密封就成了。根据电场对导电沟道的控制方法的不同，场效应管可分为结型和绝缘栅型两种。结型场效应管是利用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；而绝缘栅型场效应管则是利用栅源电压的大小来控制沟道的厚度，以达到控制漏极电流的目的。结型场效应管又可分为N沟道结型场效应管和P沟道结型场效应管；绝缘栅型场效应管的栅极与源极和漏极之间是完全绝缘的，目前应用最广泛的绝缘栅型场效应管是金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOS管，它分为沟道增强型场效应管、沟道耗尽型场效应管、沟道增强型场效应管、沟道耗尽型场效应管。第二，场效应管与晶体三极管的工作原理不同 场效应管中是多数载流子导电，或是电子，或是空穴，即只有一种极性的载流子，所以又称为单极型晶体管。而半导体三极管靠自由电子和空穴两种载流子导电，称为双极型晶体管。场效应管的工作原理以沟道结型场效应管为例当栅极与源极之间加上一反向偏置电压时，耗尽层厚度增加，这时，导电沟道变窄，沟道电阻增加，漏极电流减小；反之，反向偏置电压减小时。耗尽层变薄，导电沟道变宽，沟道电阻减小，漏极电流增大。因此，结型场效应管处在放大状态时，应控制结反向偏置状态。在漏极电压一定时，栅极与源极之间的电压的变化就可以控制漏极电流的变化若在漏极端再增加一个电阻那么这个电阻就可以将漏极电流的变化转化为电压的变化。在模拟电子技术中，晶体三极管主要工作在放大状态。电流的放大作用是三极管的主要特征，要使半导体三极管具有正常的电流放大作用，必须在其发射结上加正向偏置电压，在集电结上加反向偏置电压。半导体三极管处在放大状态时，集电极电流受基极电流的控制，基极电流改变时，集电极电流也随着改变，集电极电流与集电极电压基本无关。第三，两者在实际应用方面的差异。目前，绝缘栅型场效应管应用最广泛，所以在这里主要介绍绝缘栅型场效应管与晶体三极管的区别。绝缘栅型场效应管以下简称晶体三极管简称三极管。 温度稳定性好，而三极管受温度影响较大，因此环境温度变化较大的场合下，采用更合适。 用来放大信号时，三极管输入端的发射结为正向偏置。输入阻抗较小。而输入阻抗极高，因此放大级对前级的放大能力影响较小。 M的输入电阻极高，所以一旦栅极上感应少量电荷，就很难泄放掉。绝缘层很薄，极间电容很小，当带电物体靠近栅极时，感应少量电荷就会产生很高的电压，将绝缘层击穿，损害MOS管。因此使用MOS管时要特别小心。 三极管由于反射区和集电区结构上的不对称，所以正常使用时，发射极和集电极是不能互换的。而MOSFET在结构上是对称的，所以源极和漏极可以互换使用。 场效应管放大电路最大最突出的特点是，共源，共漏和共栅电路的输入电阻高于相应的共射，共集和共基极电路的输入电阻。此外，场效应管还有噪声低，温度稳定性好，抗辐射能力强等优于三极管的特点，而且便于集成。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。必须指出，由于场效应管的低频跨导一般比较小，所以场效应管的发大能力比三极管差，因而共源电路的电压增益往往小于共发射极电路的电压增益。另外，由于M