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场效应管与晶体管的比较:哪个更优?

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:场效应管的栅极g、源极s、漏极d对应于晶体管的基极b、发射极e、集电极c,它们的作用相类似。场效应管与晶体管相比较,有以下几种区别:场效应管用栅-源电压ugs控制漏极电流id,栅极基本不取电流。因此,要求输入电阻高的电路应选用场效应管;而若信号源可以提供一定的电流,则可选用晶体管。因而在组成电路时场效应管比晶体管更灵活。场效应管和晶体管均可用于放大电路和开关电路,它们构成了品种繁多的集成电路。

场效应管与晶体管的比较:哪个更优?

场效应管的栅极g、源极s、漏极d对应于晶体管的基极b、发射极e、集电极c,它们的作用相类似。场效应管与晶体管相比较,有以下几种区别:

(1)场效应管用栅-源电压ugs控制漏极电流id,栅极基本不取电流。而晶体管工作时基极总要索取一定的电流。因此,要求输入电阻高的电路应选用场效应管;而若信号源可以提供一定的电流,则可选用晶体管。

(2)场效应管只有多子参与导电。晶体管内既有多子又有少子参与导电,而少子数目受温度、辐射等因素影响较大,因而场效应管比晶体管的温度稳定性好、抗辐射能力强。所以在环境条件变化很大的情况下应选用场效应管。

(3)场效应管的噪声系数很小,所以低噪声放大器的输入级及要求信噪比较高的电路应选用场效应管。当然也可选用特制的低噪声晶体管。

(4)场效应管的漏极与源极可以互换使用,互换后特性变化不大。而晶体管的发射极与集电极互换后特性差异很大,因此只在特殊需要时才互换,呈倒置状态,如在集成逻辑电路中。

(5)场效应管比晶体管的种类多,特别是耗尽型MOS管,栅-源电压ugs可正、可负、可零,均能控制漏极电流。因而在组成电路时场效应管比晶体管更灵活。

(6)场效应管和晶体管均可用于放大电路和开关电路,它们构成了品种繁多的集成电路。但由于场效应管集成工艺更简单,且具有耗电省、工作电源电压范围宽等优点,因此场效应管越来越多地应用于大规模和超大规模集成电路中。

例3.1.1 已知某管子的输出特性曲线如图3.1.13所示。试分析该管是什么类型的场效应管(绝缘栅型、N沟道、P沟道、增强型、耗尽型)。

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图3.1.13 例3.1.1 输出特性曲线

解:从iD或uDS、uGS的极性可知,该管为N沟道管;从输出特性曲线中开启电压UGS(th)=4 V > 0 V可知,该管为增强型MOS管。所以,该管为N沟道增强型MOS管。

例3.1.2 电路如图3.1.14所示,其中管子T的输出特性曲线如图3.1.13所示。试分析ui为0 V、8 V和10 V三种情况下uo分别为多少。

图3.1.14 例3.1.2电路图

解:(1)当uGS=ui=0 V时,管子处于夹断状态,iD=0。而uo=uDS=VDD-iDRD=15 V。

(2)当uGS=ui=8 V时,设管子工作在恒流区,则iD=1mA,因此uo=uDS=VDD-iDRd=(15-1×5)V=10 V。uGD=uGS-uDS=2 V小于开启电压UGS(th)=4 V,说明假设成立,管子工作在恒流区。

(3)当uGS=ui=10 V时,若认为管子工作在恒流区,则iD约为2.2 mA,因而uo=(15-2.2×5)V=4 V。uGD=uGS-uDS=6 V大于开启电压UGS(th),说明管子已不工作在恒流区,而是工作在可变电阻区。从输出特性曲线可得uGS=10 V时漏-源间的等效电阻为

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