三极管与MOS管作为开关管时如何选择？-KIA MOS管

三极管与MOS管

MOS管和三极管是电子电路的基础，也是集成电路的基础。为了更容易理解它们的工作原理，这里用形象图示一下它们的原理和特点。

一、MOS管

MOS管是电压控制型器件，栅极（G）的电压控制源极（S）和漏极（D）之间的电流。下面以NMOS为例图示如下。

NMOS管的原理图示

它们好像是一个受外界磁力控制的开关，当外面有红色磁体时，好像栅极（G）加压，内部的黄色阀门就开启，绿色的电子好像水流一样就会从源极（S）流到漏极（D）。

刚开始水流随着阀门的开启增大而增大，这就是线性工作区。当阀门开到一定程度，水流不会再增大了，因为管子满了。这就是饱和区工作状态。

二、三极管

三极管是电流控制型器件，基极（B）的电流控制发射极（E）和集电极（C）之间的电流。下面以NPN管为例图示如下。

NPN管的原理图示

三极管好像是一个为了取小水而漏掉大水的例子。如上图所示，当不取水时，阀门关闭了大小管道，都没有电流。当通过小管道开启阀门取一点水的时候，水就会漫过阀门空隙流到大管道另外一端。

当阀门开的越大，漏掉的水就越多，好像小水流可以控制大漏水一样，这就是线性工作区。如果阀门开大到一定程度，管子满了，那么再开大阀门也不会增加水流了，这就是饱和工作区。

MOS管和三极管的特点有点相似：它们都可以做开关（饱和区），也都可以做放大器（线性区）使用。

但是MOS管由于栅极与源漏之间是隔开的，没有像三极管那样直接联通，所以使用起来，各电极之间信号更干净更容易控制。所以MOS管已经是集成电路的主力了。

三极管与MOS管作为开关管时如何选择？

三极管和MOS管都是很常用的电子元器件，两者都可以作为电子开关管使用，而且很多场合两者都是可以互换使用的。

三极管和MOS管作为开关管时，有很多相似之处，也有不同之处，那么在电路设计时，两者之间该如何选择呢？

三极管有NPN型和PNP型，同理MOS管也有N沟道和P沟道的，三极管的三个引脚分别是基极B、集电极C和发射极E，而MOS管的三个引脚分别是栅极G、漏极D和源极S。下图为三极管和MOS管控制原理。

NPN三极管与N-MOS管当开关管原理

（1）控制方式不同，三极管是电流型控制元器件，而MOS管是电压控制元器件，三极管导通所需的控制端的输入电压要求较低，一般0.4V~0.6V以上就可以实现三极管导通，只需改变基极限流电阻即可改变基极电流。

而MOS管为电压控制，导通所需电压一般4V~10V左右，且达到饱和时所需电压一般6V~10V左右。

在控制电压较低的场合一般使用三极管作为开关管，也可以先使用三极管作为缓冲控制MOS管，比如单片机、DSP、powerPC等处理器I/O口电压较低，只有3.3V或2.5V，一般不会直接控制MOS管，电压较低MOS管无法导通或内阻很大内耗大而达不到实际效果，这种情况下一般使用三极管控制。

（2）输入阻抗不同，三极管的输入阻抗小，MOS管的输入阻抗大；结电容不一样，三极管的结电容要比MOS管大，动作相应上MOS管要比三极管快一些；

稳定性方面MOS管更优，三极管的少子参与导电，比较容易受到温度的影响，噪声较高，而MOS管是多子导电，噪声小，热稳定性好。

（3）MOS管内阻很小，大一点的几十mΩ，小的只有几mΩ，比如4mΩ、2mΩ等，而三极管的导通压降几乎不变，一般为0.3V~0.6V左右，所以一般在小电流场合比较喜欢使用MOS管，内阻小压降低；

但是大电流场合一般使用三极管，比如几百A，或上千A甚至几千A的电流时，使用三极管其导通压降只有0.3V~0.6V左右，而使用MOS管即使内阻很小，但是电流很大，压降仍然很大；

比如内阻2mΩ，电流1000A，那么压降高达2V，功耗很大，高达2000W，使用三极管功耗只有300W~600W左右，电流越大其差异越明显，所以在汽车、高铁等几千安培的大电流场合，都是采用三极管作为开关管的。

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