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场效应管和三极管区别 场效应管与三极管脚管判别 KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2018-04-08 

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一、三极管和MOS管的区别

场效应管和三极管区别

1、三极管用电流控制,MOS管属于电压控制.

2、成本问题:三极管便宜,MOS管贵。

3、功耗问题:三极管损耗大。

4、驱动能力:MOS管常用来电源开关,以及大电流地方开关电路。

实际上就是三极管比较便宜,用起来方便,常用在数字电路开关控制。

MOS管用于高频高速电路,大电流场合,以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。

场效应管是场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)的简称。它属于电压控制型半导体器件,具有输入电阻高、噪声小、功耗低、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、受温度和辐射影响小等优点,特别适用于高灵敏度和低噪声的电路。


普通晶体管(三极管)是一种电流控制元件,工作时,多数载流子和少数载流子都参与运行,所以被称为双极型晶体管;而场效应管(FET)是一种电压控制器件(改变其栅源电压就可以改变其漏极电流),工作时,只有一种载流子参与导电,因此它是单极型晶体管。


场效应管和三极管一样都能实现信号的控制和放大,但由于他们构造和工作原理截然不同,所以二者的差异很大。在某些特殊应用方面,场效应管优于三极管,是三极管无法替代的,三极管与场效应管区别见下表。


器件/项目 场效应管 三极管
导电机构 只用多子 既用多子,又用少子
导电方式 电场漂移 载流子浓度扩散及电场漂移
控制方式 电压控制 电流控制
类型 P沟道、N沟道 PNP、NPN
放大参数 Gm=1~6ms β=50~100或更大
输入电阻 107~1015Ω 102~105Ω
抗辐射能力 在宇宙射线辐射下,仍然正常工作
噪声 较大
热稳定性
制造工艺 简单,效率好 较复杂
应用电路 有的型号D可设置使用 C极与E极一般不可倒置使用

实际上说电流控制慢,电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。


三极管是靠载流子的运动来工作的,以npn管射极跟随器为例,当基极加不加电压时,基区和发射区组成的pn结为阻止多子(基区为空穴,发射区为电子)的扩散运动,在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场(即内建电场),当基极外加正电压的指向为基区指向发射区,当基极外加电压产生的电场大于内建电场时,基区的载流子(电子)才有可能从基区流向发射区,此电压的最小值即pn结的正向导通电压(工程上一般认为0.7v)。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在,此时如果集电极-发射极加正电压,在电场作用下,发射区的电子往基区运动(实际上都是电子的反方向运动),由于基区宽度很小,电子很容易越过基区到达集电区,并与此处的PN的空穴复合(靠近集电极),为维持平衡,在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动,而空穴则为pn结处运动,此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极,这就是晶体管的工作原理。


三极管工作时,两个pn结都会感应出电荷,当做开关管处于导通状态时,三极管处于饱和状态,如果这时三极管截至,pn结感应的电荷要恢复到平衡状态,这个过程需要时间。而MOS三极管工作方式不同,没有这个恢复时间,因此可以用作高速开关管。


二、场效应管和三极管的作用

(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。

(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。

(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。

(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

(5)场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。

(6)场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。


三、场效应管放大电路和三极管放大电路的区别

1、场效应管的源极s、栅极g、漏极d分别对应于三极管的发射极e、基极b、集电极c,它们的作用相似。

2、场效应管是电压控制电流器件,由vGS控制iD,其放大系数gm一般较小,因此场效应管的放大能力较差;三极管是电流控制电流器件,由iB(或iE)控制iC。

3、场效应管栅极几乎不取电流(ig?0);而三极管工作时基极总要吸取一定的电流。因此场效应管的输入电阻比三极管的输入电阻高。

4、场效应管只有多子参与导电;三极管有多子和少子两种载流子参与导电,因少子浓度受温度、辐射等因素影响较大,所以场效应管比三极管的温度稳定性好、抗辐射能力强。在环境条件(温度等)变化很大的情况下应选用场效应管。

5、场效应管在源极未与衬底连在一起时,源极和漏极可以互换使用,且特性变化不大;而三极管的集电极与发射极互换使用时,其特性差异很大,b 值将减小很多。

6、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。

7、场效应管和三极管均可组成各种放大电路和开关电路,但由于前者制造工艺简单,且具有耗电少,热稳定性好,工作电源电压范围宽等优点,因而被广泛用于大规模和超大规模集成电路中。


四、定性判断MOS型场效应管的好坏

先用万用表R×10kΩ挡(内置有9V或15V电池),把负表笔(黑)接栅极(G),正表笔(红)接源极(S)。给栅、源极之间充电,此时万用表指针有轻微偏转。再改用万用表R×1Ω挡,将负表笔接漏极(D),正笔接源极(S),万用表指示值若为几欧姆,则说明场效应管是好的。


五、定性判断结型场效应管的电极

将万用表拨至R×100档,红表笔任意接一个脚管,黑表笔则接另一个脚管,使第三脚悬空。若发现表针有轻微摆动,就证明第三脚为栅极。欲获得更明显的观察效果,还可利用人体靠近或者用手指触摸悬空脚,只要看到表针作大幅度偏转,即说明悬空脚是栅极,其余二脚分别是源极和漏极。

判断理由:JFET的输入电阻大于100MΩ,并且跨导很高,当栅极开路时空间电磁场很容易在栅极上感应出电压信号,使管子趋于截止,或趋于导通。若将人体感应电压直接加在栅极上,由于输入干扰信号较强,上述现象会更加明显。如表针向左侧大幅度偏转,就意味着管子趋于截止,漏-源极间电阻RDS增大,漏-源极间电流减小IDS。反之,表针向右侧大幅度偏转,说明管子趋向导通,RDS↓,IDS↑。但表针究竟向哪个方向偏转,应视感应电压的极性(正向电压或反向电压)及管子的工作点而定。


注意事项:

(1)试验表明,当两手与D、S极绝缘,只摸栅极时,表针一般向左偏转。但是,如果两手分别接触D、S极,并且用手指摸住栅极时,有可能观察到表针向右偏转的情形。其原因是人体几个部位和电阻对场效应管起到偏置作用,使之进入饱和区。

(2)也可以用舌尖舔住栅极,现象同上。


六、晶体三极管管脚判别

三极管是由管芯(两个PN结)、三个电极和管壳组成,三个电极分别叫集电极c、发射极e和基极b,目前常见的三极管是硅平面管,又分PNP和NPN型两类。现在锗合金管已经少见了。

这里向大家介绍如何用万用表测量三极管的三个管脚的简单方法。


1、找出基极,并判定管型(NPN或PNP)

对于PNP型三极管,C、E极分别为其内部两个PN结的正极,B极为它们共同的负极,而对于NPN型三极管而言,则正好相反:C、E极分别为两个PN结的负极,而B极则为它们共用的正极,根据PN结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。具体方法如下:

将万用表拨在R×100或R×1K档上。红笔接触某一管脚,用黑表笔分别接另外两个管脚,这样就可得到三组(每组两次)的读数,当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时,若公共管脚是红表笔,所接触的是基极,且三极管的管型为PNP型;若公共管脚是黑表笔,所接触的是也是基极,且三极管的管型为NPN型。


2、判别发射极和集电极

由于三极管在制作时,两个P区或两个N区的掺杂浓度不同,如果发射极、集电极使用正确,三极管具有很强的放大能力,反之,如果发射极、集电极互换使用,则放大能力非常弱,由此即可把管子的发射极、集电极区别开来。


在判别出管型和基极b后,可用下列方法来判别集电极和发射极。将万用表拨在R×1K档上。用手将基极与另一管脚捏在一起(注意不要让电极直接相碰),为使测量现象明显,可将手指湿润一下,将红表笔接在与基极捏在一起的管脚上,黑表笔接另一管脚,注意观察万用表指针向右摆动的幅度。然后将两个管脚对调,重复上述测量步骤。比较两次测量中表针向右摆动的幅度,找出摆动幅度大的一次。对PNP型三极管,则将黑表笔接在与基极捏在一起的管脚上,重复上述实验,找出表针摆动幅度大的一次,对于NPN型,黑表笔接的是集电极,红表笔接的是发射极。对于PNP型,红表笔接的是集电极,黑表笔接的是发射极。


这种判别电极方法的原理是,利用万用表内部的电池,给三极管的集电极、发射极加上电压,使其具有放大能力。有手捏其基极、集电极时,就等于通过手的电阻给三极管加一正向偏流,使其导通,此时表针向右摆动幅度就反映出其放大能力的大小,因此可正确判别出发射极、集电极来。


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