Tranzistory s bipolárnym a poľným efektom - aký je rozdiel

Aktuálne alebo pole

Väčšina ľudí, tak či onak konfrontovaných s elektronikou, by mala byť známa základná výbava poľných a bipolárnych tranzistorov. Prinajmenšom z názvu „tranzistor s efektom poľa“ je zrejmé, že je riadený poľom, elektrickým poľom brány, zatiaľ čo bipolárny tranzistor riadený základným prúdom.

Aktuálne a pole - rozdiel je zásadný. Pre bipolárne tranzistory je prúd kolektora riadený zmenou riadiaceho prúdu základne, zatiaľ čo na riadenie odtokového prúdu tranzistora s poľným efektom stačí zmeniť napätie medzi hradlom a zdrojom a už nie je potrebný žiadny riadiaci prúd.

FET rýchlejšie

čo tranzistory lepšie pole alebo bipolárne? Výhoda tranzistorov s efektom poľa v porovnaní s bipolárnymi tranzistormi je zrejmá: tranzistory s efektom poľa majú vysoký jednosmerný vstupný odpor a ani regulácia pri vysokej frekvencii nevedie k významným nákladom na energiu.

Hromadenie a resorpcia minoritných nosičov náboja chýba v tranzistoroch s účinkom v poli, a preto je ich rýchlosť veľmi vysoká (ako poznamenali vývojári energetických zariadení). Pretože prenos hlavných nosičov náboja je zodpovedný za zosilnenie tranzistorov s poľným účinkom, horná hranica efektívneho zosilnenia tranzistorov s poľným efektom je vyššia ako pre bipolárne tranzistory.

V tejto súvislosti tiež upozorňujeme na vysokú teplotnú stabilitu, nízku úroveň interferencie (kvôli nedostatočnému vstrekovaniu nosičov minoritných poplatkov, ako je to v prípade bipolárnych nosičov) a ekonomiku, pokiaľ ide o spotrebu energie.

Rôzna reakcia na teplo

Ak sa bipolárny tranzistor zahrieva počas prevádzky zariadenia, potom sa zvyšuje prúd kolektor-emitor, to znamená, že teplotný koeficient odporu bipolárnych tranzistorov je záporný.

V teréne je opak pravdou - teplotný koeficient zdroja odtoku je pozitívny, to znamená, že pri zvyšujúcej sa teplote sa zvyšuje aj odpor kanála, to znamená, že prúd zdroja odtoku klesá. Táto okolnosť dáva tranzistoru s poľným efektom ešte jednu výhodu oproti bipolárnym: Tranzistory s poľným efektom môžu byť bezpečne zapojené paralelne a vyrovnávacie odpory v obvodoch ich odtokov sa nebudú vyžadovať, pretože v súlade so zvýšením záťaže sa tiež automaticky zvýši kanálový odpor.

Aby ste dosiahli vysoké spínacie prúdy, môžete ľahko vytočiť zložený kľúč z niekoľkých tranzistorov s paralelným poľom, ktoré sa v praxi používajú veľa, napríklad v invertoroch (pozri - Prečo moderné striedače používajú tranzistory namiesto tyristorov).

Ale bipolárne tranzistory sa nedajú iba paralelizovať, ale v obvodoch žiaričov nevyhnutne potrebujú rezistory na vyrovnávanie prúdu. Inak v dôsledku nevyváženosti výkonného kompozitného kľúča bude mať jeden z bipolárnych tranzistorov skôr alebo neskôr nezvratný tepelný rozklad. Pomenovaný zložený problém nie je takmer ohrozený kombinovanými kľúčmi poľa. Tieto charakteristické tepelné vlastnosti sú spojené s vlastnosťami jednoduchého n- a p-kanála a p-n križovatkaktoré sú zásadne odlišné.

Rozsahy týchto a iných tranzistorov

Rozdiely medzi poľným efektom a bipolárnymi tranzistormi jasne oddeľujú oblasť ich použitia. Napríklad v digitálnych obvodoch, kde sa vyžaduje minimálna spotreba prúdu v pohotovostnom stave, sa dnes tranzistory s efektom poľa využívajú oveľa častejšie. V analógových mikroobvodoch pomáhajú tranzistory s efektom poľa dosahovať vysokú linearitu charakteristík zosilnenia v širokom rozsahu napájacích napätí a výstupných parametrov.

Obvody typu cievka-cievka sa dnes bežne implementujú s tranzistormi typu field-effect, pretože rozsah výstupných napätí ako signálov pre vstupy sa dá ľahko dosiahnuť, čo sa takmer zhoduje s úrovňou napájacieho napätia. Takéto obvody môžu jednoducho spojiť výstup jedného so vstupom druhého a nie sú potrebné žiadne obmedzovače napätia alebo rozdeľovače na odporoch.

Pokiaľ ide o bipolárne tranzistory, ich typické aplikácie zostávajú: zosilňovače, ich kaskády, modulátory, detektory, logické invertory a mikroobvody založené na tranzistorovej logike.

Výhra v teréne

Vynikajúcimi príkladmi zariadení postavených na tranzistoroch s poľným efektom sú elektronické hodinky a diaľkové ovládanie pre televízor, Vďaka použitiu štruktúr CMOS môžu tieto zariadenia pracovať až niekoľko rokov z jedného miniatúrneho zdroja energie - batérie alebo akumulátora, pretože prakticky nespotrebúvajú energiu.

Tranzistory s poľným efektom sa v súčasnosti čoraz viac používajú v rôznych rádiových zariadeniach, kde už úspešne nahrádzajú bipolárne. Ich použitie v zariadeniach na rádiové vysielanie umožňuje zvýšiť frekvenciu nosného signálu, čím sa týmto zariadeniam poskytuje vysoká odolnosť proti šumu.

Majú nízky odpor v otvorenom stave a používajú sa v koncových stupňoch vysokovýkonných audiofrekvenčných zosilňovačov (Hi-Fi), kde sa opäť úspešne nahradia bipolárne tranzistory a dokonca aj elektronické elektrónky.

V zariadeniach s vysokým výkonom, ako sú softstartéry, Izolované bipolárne tranzistory s bránou (IGBT) - Zariadenia, ktoré kombinujú tranzistory s bipolárnym a poľným efektom, sa už úspešne premiestnili tyristory.

Pozri tiež: Druhy tranzistorov a ich vlastnosti