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場(chǎng)效應(yīng)管和三極管區(qū)別 場(chǎng)效應(yīng)管與三極管腳管判別 KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2018-04-08 

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一、三極管和MOS管的區(qū)別

場(chǎng)效應(yīng)管和三極管區(qū)別

1、三極管用電流控制,MOS管屬于電壓控制.

2、成本問(wèn)題:三極管便宜,MOS管貴。

3、功耗問(wèn)題:三極管損耗大。

4、驅(qū)動(dòng)能力:MOS管常用來(lái)電源開(kāi)關(guān),以及大電流地方開(kāi)關(guān)電路。

實(shí)際上就是三極管比較便宜,用起來(lái)方便,常用在數(shù)字電路開(kāi)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。

場(chǎng)效應(yīng)管是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor,F(xiàn)ET)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件,具有輸入電阻高、噪聲小、功耗低、沒(méi)有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挕⑹軠囟群洼椛溆绊懶〉葍?yōu)點(diǎn),特別適用于高靈敏度和低噪聲的電路。


普通晶體管(三極管)是一種電流控制元件,工作時(shí),多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行,所以被稱(chēng)為雙極型晶體管;而場(chǎng)效應(yīng)管(FET)是一種電壓控制器件(改變其柵源電壓就可以改變其漏極電流),工作時(shí),只有一種載流子參與導(dǎo)電,因此它是單極型晶體管。


場(chǎng)效應(yīng)管和三極管一樣都能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的控制和放大,但由于他們構(gòu)造和工作原理截然不同,所以二者的差異很大。在某些特殊應(yīng)用方面,場(chǎng)效應(yīng)管優(yōu)于三極管,是三極管無(wú)法替代的,三極管與場(chǎng)效應(yīng)管區(qū)別見(jiàn)下表。


器件/項(xiàng)目 場(chǎng)效應(yīng)管 三極管
導(dǎo)電機(jī)構(gòu) 只用多子 既用多子,又用少子
導(dǎo)電方式 電場(chǎng)漂移 載流子濃度擴(kuò)散及電場(chǎng)漂移
控制方式 電壓控制 電流控制
類(lèi)型 P溝道、N溝道 PNP、NPN
放大參數(shù) Gm=1~6ms β=50~100或更大
輸入電阻 107~1015Ω 102~105Ω
抗輻射能力 在宇宙射線(xiàn)輻射下,仍然正常工作
噪聲 較大
熱穩(wěn)定性
制造工藝 簡(jiǎn)單,效率好 較復(fù)雜
應(yīng)用電路 有的型號(hào)D可設(shè)置使用 C極與E極一般不可倒置使用

實(shí)際上說(shuō)電流控制慢,電壓控制快這種理解是不對(duì)的。要真正理解得了解雙極晶體管和MOS晶體管的工作方式才能明白。


三極管是靠載流子的運(yùn)動(dòng)來(lái)工作的,以npn管射極跟隨器為例,當(dāng)基極加不加電壓時(shí),基區(qū)和發(fā)射區(qū)組成的pn結(jié)為阻止多子(基區(qū)為空穴,發(fā)射區(qū)為電子)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),在此pn結(jié)處會(huì)感應(yīng)出由發(fā)射區(qū)指向基區(qū)的靜電場(chǎng)(即內(nèi)建電場(chǎng)),當(dāng)基極外加正電壓的指向?yàn)榛鶇^(qū)指向發(fā)射區(qū),當(dāng)基極外加電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)大于內(nèi)建電場(chǎng)時(shí),基區(qū)的載流子(電子)才有可能從基區(qū)流向發(fā)射區(qū),此電壓的最小值即pn結(jié)的正向?qū)妷?工程上一般認(rèn)為0.7v)。但此時(shí)每個(gè)pn結(jié)的兩側(cè)都會(huì)有電荷存在,此時(shí)如果集電極-發(fā)射極加正電壓,在電場(chǎng)作用下,發(fā)射區(qū)的電子往基區(qū)運(yùn)動(dòng)(實(shí)際上都是電子的反方向運(yùn)動(dòng)),由于基區(qū)寬度很小,電子很容易越過(guò)基區(qū)到達(dá)集電區(qū),并與此處的PN的空穴復(fù)合(靠近集電極),為維持平衡,在正電場(chǎng)的作用下集電區(qū)的電子加速外集電極運(yùn)動(dòng),而空穴則為pn結(jié)處運(yùn)動(dòng),此過(guò)程類(lèi)似一個(gè)雪崩過(guò)程。集電極的電子通過(guò)電源回到發(fā)射極,這就是晶體管的工作原理。


三極管工作時(shí),兩個(gè)pn結(jié)都會(huì)感應(yīng)出電荷,當(dāng)做開(kāi)關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),三極管處于飽和狀態(tài),如果這時(shí)三極管截至,pn結(jié)感應(yīng)的電荷要恢復(fù)到平衡狀態(tài),這個(gè)過(guò)程需要時(shí)間。而MOS三極管工作方式不同,沒(méi)有這個(gè)恢復(fù)時(shí)間,因此可以用作高速開(kāi)關(guān)管。


二、場(chǎng)效應(yīng)管和三極管的作用

(1)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。

(2)場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電,所以稱(chēng)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(chēng)之為雙極型器件。

(3)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。

(4)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。

(5)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)用于各種電子設(shè)備中。尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設(shè)備的輸入級(jí),可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。

(6)場(chǎng)效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類(lèi),其控制原理都是一樣的。


三、場(chǎng)效應(yīng)管放大電路和三極管放大電路的區(qū)別

1、場(chǎng)效應(yīng)管的源極s、柵極g、漏極d分別對(duì)應(yīng)于三極管的發(fā)射極e、基極b、集電極c,它們的作用相似。

2、場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制電流器件,由vGS控制iD,其放大系數(shù)gm一般較小,因此場(chǎng)效應(yīng)管的放大能力較差;三極管是電流控制電流器件,由iB(或iE)控制iC。

3、場(chǎng)效應(yīng)管柵極幾乎不取電流(ig?0);而三極管工作時(shí)基極總要吸取一定的電流。因此場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻比三極管的輸入電阻高。

4、場(chǎng)效應(yīng)管只有多子參與導(dǎo)電;三極管有多子和少子兩種載流子參與導(dǎo)電,因少子濃度受溫度、輻射等因素影響較大,所以場(chǎng)效應(yīng)管比三極管的溫度穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件(溫度等)變化很大的情況下應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管。

5、場(chǎng)效應(yīng)管在源極未與襯底連在一起時(shí),源極和漏極可以互換使用,且特性變化不大;而三極管的集電極與發(fā)射極互換使用時(shí),其特性差異很大,b 值將減小很多。

6、場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小,在低噪聲放大電路的輸入級(jí)及要求信噪比較高的電路中要選用場(chǎng)效應(yīng)管。

7、場(chǎng)效應(yīng)管和三極管均可組成各種放大電路和開(kāi)關(guān)電路,但由于前者制造工藝簡(jiǎn)單,且具有耗電少,熱穩(wěn)定性好,工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛用于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中。


四、定性判斷MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的好壞

先用萬(wàn)用表R×10kΩ擋(內(nèi)置有9V或15V電池),把負(fù)表筆(黑)接?xùn)艠O(G),正表筆(紅)接源極(S)。給柵、源極之間充電,此時(shí)萬(wàn)用表指針有輕微偏轉(zhuǎn)。再改用萬(wàn)用表R×1Ω擋,將負(fù)表筆接漏極(D),正筆接源極(S),萬(wàn)用表指示值若為幾歐姆,則說(shuō)明場(chǎng)效應(yīng)管是好的。


五、定性判斷結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的電極

將萬(wàn)用表?yè)苤罵×100檔,紅表筆任意接一個(gè)腳管,黑表筆則接另一個(gè)腳管,使第三腳懸空。若發(fā)現(xiàn)表針有輕微擺動(dòng),就證明第三腳為柵極。欲獲得更明顯的觀察效果,還可利用人體靠近或者用手指觸摸懸空腳,只要看到表針作大幅度偏轉(zhuǎn),即說(shuō)明懸空腳是柵極,其余二腳分別是源極和漏極。

判斷理由:JFET的輸入電阻大于100MΩ,并且跨導(dǎo)很高,當(dāng)柵極開(kāi)路時(shí)空間電磁場(chǎng)很容易在柵極上感應(yīng)出電壓信號(hào),使管子趨于截止,或趨于導(dǎo)通。若將人體感應(yīng)電壓直接加在柵極上,由于輸入干擾信號(hào)較強(qiáng),上述現(xiàn)象會(huì)更加明顯。如表針向左側(cè)大幅度偏轉(zhuǎn),就意味著管子趨于截止,漏-源極間電阻RDS增大,漏-源極間電流減小IDS。反之,表針向右側(cè)大幅度偏轉(zhuǎn),說(shuō)明管子趨向?qū)?,RDS↓,IDS↑。但表針究竟向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn),應(yīng)視感應(yīng)電壓的極性(正向電壓或反向電壓)及管子的工作點(diǎn)而定。


注意事項(xiàng):

(1)試驗(yàn)表明,當(dāng)兩手與D、S極絕緣,只摸柵極時(shí),表針一般向左偏轉(zhuǎn)。但是,如果兩手分別接觸D、S極,并且用手指摸住柵極時(shí),有可能觀察到表針向右偏轉(zhuǎn)的情形。其原因是人體幾個(gè)部位和電阻對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管起到偏置作用,使之進(jìn)入飽和區(qū)。

(2)也可以用舌尖舔住柵極,現(xiàn)象同上。


六、晶體三極管管腳判別

三極管是由管芯(兩個(gè)PN結(jié))、三個(gè)電極和管殼組成,三個(gè)電極分別叫集電極c、發(fā)射極e和基極b,目前常見(jiàn)的三極管是硅平面管,又分PNP和NPN型兩類(lèi)?,F(xiàn)在鍺合金管已經(jīng)少見(jiàn)了。

這里向大家介紹如何用萬(wàn)用表測(cè)量三極管的三個(gè)管腳的簡(jiǎn)單方法。


1、找出基極,并判定管型(NPN或PNP)

對(duì)于PNP型三極管,C、E極分別為其內(nèi)部?jī)蓚€(gè)PN結(jié)的正極,B極為它們共同的負(fù)極,而對(duì)于NPN型三極管而言,則正好相反:C、E極分別為兩個(gè)PN結(jié)的負(fù)極,而B(niǎo)極則為它們共用的正極,根據(jù)PN結(jié)正向電阻小反向電阻大的特性就可以很方便的判斷基極和管子的類(lèi)型。具體方法如下:

將萬(wàn)用表?yè)茉赗×100或R×1K檔上。紅筆接觸某一管腳,用黑表筆分別接另外兩個(gè)管腳,這樣就可得到三組(每組兩次)的讀數(shù),當(dāng)其中一組二次測(cè)量都是幾百歐的低阻值時(shí),若公共管腳是紅表筆,所接觸的是基極,且三極管的管型為PNP型;若公共管腳是黑表筆,所接觸的是也是基極,且三極管的管型為NPN型。


2、判別發(fā)射極和集電極

由于三極管在制作時(shí),兩個(gè)P區(qū)或兩個(gè)N區(qū)的摻雜濃度不同,如果發(fā)射極、集電極使用正確,三極管具有很強(qiáng)的放大能力,反之,如果發(fā)射極、集電極互換使用,則放大能力非常弱,由此即可把管子的發(fā)射極、集電極區(qū)別開(kāi)來(lái)。


在判別出管型和基極b后,可用下列方法來(lái)判別集電極和發(fā)射極。將萬(wàn)用表?yè)茉赗×1K檔上。用手將基極與另一管腳捏在一起(注意不要讓電極直接相碰),為使測(cè)量現(xiàn)象明顯,可將手指濕潤(rùn)一下,將紅表筆接在與基極捏在一起的管腳上,黑表筆接另一管腳,注意觀察萬(wàn)用表指針向右擺動(dòng)的幅度。然后將兩個(gè)管腳對(duì)調(diào),重復(fù)上述測(cè)量步驟。比較兩次測(cè)量中表針向右擺動(dòng)的幅度,找出擺動(dòng)幅度大的一次。對(duì)PNP型三極管,則將黑表筆接在與基極捏在一起的管腳上,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),找出表針擺動(dòng)幅度大的一次,對(duì)于NPN型,黑表筆接的是集電極,紅表筆接的是發(fā)射極。對(duì)于PNP型,紅表筆接的是集電極,黑表筆接的是發(fā)射極。


這種判別電極方法的原理是,利用萬(wàn)用表內(nèi)部的電池,給三極管的集電極、發(fā)射極加上電壓,使其具有放大能力。有手捏其基極、集電極時(shí),就等于通過(guò)手的電阻給三極管加一正向偏流,使其導(dǎo)通,此時(shí)表針向右擺動(dòng)幅度就反映出其放大能力的大小,因此可正確判別出發(fā)射極、集電極來(lái)。


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