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“三极管”和“场效应管”有什么不同?在电路中的作用分别是什么?

作者:五金加工
文章来源:本站

  

“三极管”和“场效应管”有什么不同?在电路中的作用分别是什么?

  

“三极管”和“场效应管”有什么不同?在电路中的作用分别是什么?

  

“三极管”和“场效应管”有什么不同?在电路中的作用分别是什么?

  “三极管”和“场效应管”有什么不同?在电路中的作用分别是什么?

  晶体管按照其工作电流中载流子(即能够导电的微粒)的组成,可以分为单极型三极管和双极型三极管两种。由于各种场效应管的漏极电流只有一种载流子构成,不是空穴就是电子,故场效应管属于单极型三极管,而像3DD15、9012这类三极管的集电极电流由电子和空穴两种载流子构成,故它们属于双极型三极管。在电子电路中,若没有特别说明,一般所说的三极管,皆指双极型三极管。

  三极管按导电极性可分为NPN型三极管和PNP型三极管两种,像上图中的9013就是常用的一种小功率NPN型三极管。三极管在电子电路中一般用于放大、振荡及电子开关。

  譬如分立元件的扩音器电路中,一般采用三极管组成多级音频放大器,将话筒输出的微弱音频信号放大到足够的幅度,推动喇叭工作。在正弦波振荡器中,常选用三极管作为振荡管,来产生正弦波信号。在控制小功率直流电机的电路中,常选用三极管作为电子开关,通过控制三极管的导通与截止来控制直流电机的工作与否。场效应管可分为结型场效应管和MOS场效应管两种,像以前常用的3DJ6就属于结型场效应管,而上图中的2N7000就是一种小功率的N沟道MOS场效应管。场效应管若按导电沟道来分,又可以分为N沟道场效应管和P沟道场效应管两种。

  场效应管的电路符号与三极管不同,像上图所示为MOS场效应管的电路符号,这种场效应管的三个引脚分别为栅极(G)、源极(S)、漏极(D),它们分别对应三极管的三个引脚基极、发射极、集电极。

  场效应管与三极管相比,其特点是:①、输入阻抗高,不论是结型场效应管还是MOS场效应管,其栅源两极之间的输入阻抗一般可达数十MΩ以上;②、场效应管的漏极电流只有一种载流子构成,受环境温度及辐射的影响较小,其工作稳定性优于三极管。

  场效应管在电路中可用于线性放大、恒流及电子开关。由于结型场效应管的噪声较小,音频放大电路中常选用这种管子作为低噪声放大器,在小电流的恒流源电路中,也常选用结型场效应管来构成恒流源。在驱动大电流负载的电路中,常选用功率MOS场效应管作为电子开关来驱动负载工作。与三极管驱动电路相比,用场效应管构成的驱动电路只需从前级电路汲取很小的电流即可驱动大功率负载工作。

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  三极管和场效应管是两种完全不同的电子元器件,三极管可以用作信号放大也可应用作电子开关;而场效应管主要用作电子开关。下面分别介绍。

  三极管是流控型电子元器件,主要由三个电极,分别是发射极e、集电极c以及基极b。主要由N型半导体和P型半导体构成,从半导体结构上主要分为NPN三极管和PNP三极管。下图是NPN三极管和PNP三极管的半导体构成以及电路符号。

  三极管具有三个工作区分,分别为截止区、放大区以及线性区。根据工作区域的不同,三极管可以工作在放大区,起到对小信号的放大作用;也可以工作在截止和饱和区,起到电子开关的作用。三极管所构成的放大电路主要有三种类型共基极放大电路、共发射极放大电路以及共集电极放大电路。用作开关时,可以起到控制负载回路通断的作用,如用来控制继电器、蜂鸣器等。三极管用作开关的电路如下图所示。

  场效应管是压控型的电子元器件,主要分为JFET和MOSFET,具有三个电极,分别为栅极G、源极S以及漏极D。以MOSFET为例。

  MOSFET可以分为NMOS和PMOS,MOS管的导通与否主要取决于VGS和Vth的状态。对于NMOS而言,如果VGS>Vth则,NMOS导通;对于PMOS而言,如果VGS<Vth,则PMOS不通。

  MOS管虽然也有放大作用,但是很少用,主要用作电子开关,如当作功率开关用在回路中控制负载的通断。

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  三极管和场效应管都是常见的电子元器件,虽然都有三个引脚,长得也有很像,但功能是不同的。三极管是电流控制型的器件,通过基极电流去控制集电极电流,实现电流、电压信号放大或者驱动负载工作;场效应管是电压控制器件,需要通过栅极(G)电压来控制场效应的导通,实现场效应的导通和关断。

  三极管由两个PN结组成,可以排列成NPN或者PNP的结构。有基极(B)、集电极(C)和发射极(E)三个引脚。它有三个工作区:截止区、放大区、饱和导通区。

  NPN三极管:由基极(B)流进的控制电流Ib,控制由集电极(C)流进的电流Ic;

  PNP三极管:由基极(B)流出的控制电流Ib,控制由集电极(C)流出的电流Ic;

  三极管可以用于设计电压、电流信号放大电路,Ic=β*Ib,β为三极管的放大倍数。

  三极管也可以用于设计负载驱动电路,实现开关控制,比如控制蜂鸣器、LED、直流电机、继电器等等。三极管导通后,集电极(C)和发射极(E)之间会有一定的压降(0.2V~0.7V),当负载工作电流较大时,三极管发热比较严重,所以三极管不适合驱动功率较大的负载。

  场效应管也是由P型和N型半导体组成。它也有三个引脚,分别是栅极(G)、漏极(D)、源极(S);

  N沟道场效应管:漏极(D)、源极(S)都是连接在N型半导体上,而栅极(G)连接的金属通过氧化物再与P型半导体衬底连接。当Vgs>0时场效应管开始导通,电流可以从漏极(D)源极(S),也可以从源极(S)漏极(D),当然Vgs要达到一定的开启电压才可以稳定的导通。

  P沟道场效应管:漏极(D)、源极(S)都是连接在P型半导体上,而栅极(G)连接的金属通过氧化物再与N型半导体衬底连接。当Vgs<0时场效应管开始导通,电流可以从漏极(D)源极(S),也可以从源极(S)漏极(D),当然Vgs要达到一定的开启电压才可以稳定的导通。

  场效应管导通后内阻很小,一般只有几毫欧到几十毫欧,可以用于驱动功率较大的直流负载。三极管无法驱动的直流负载,我们都可以用场效应管来驱动。

  当然场效应管也可以用于设计电流、电压信号放大电路

  效应管是电压驱动型的器件,如果单片机的驱动电压达不到门极开启电压的要求,可以加入三极管驱动,利用三极管集电极的电压来控制效应管。

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  三极管(BJT)和场效应管在电子电路中是常见的器件,两者有共同点也有很多不同点,下面我主要针对它们的不同点来谈谈我的看法。

  我先从它们的控制原理来说明,三极管是一种电流型控制器件,也就是通过改变三极管基极的电流来控制集电极电流。用以“弱”控“强”的方法实现电流的放大作用,我们常常把三极管比作水龙头的阀门,我们通过调节水龙头的阀门来调节水流的大小,在三极管中,我们通过调节基极电流的大小来调节集电极的电流;而场效应管是一种电压型控制器件,它是利用电场效应来控制电流大小的半导体器件。场效应管的漏极电流Id是受栅极电压Ugs控制,因此我们可以把场效应管视为一个受栅源电压Ugs控制的“可变电阻”。因此我们就明白了两者的控制机理是不同的。

  从它们的输入阻抗来看三极管输入阻抗小,场效应管输入阻抗大。三极管输入等效电阻一般在1千欧姆左右,而场效应管其输入阻抗非常高,一般达到兆欧级别。因此在集成运放输入端常常用场效应管来减少电源的负担、而在放大电路输出端常常采用三极管来提高带负载的能力。

  从两者的电噪声和频率特性方面看,场效应管的噪声系数比较小,一般适用于低噪声放大器的前级;在频率特性方面三极管的频率特性要优于场效应管,在高频电路中常常用的是三极管。另外还要加一句,场效应管的功率消耗要比三极管低的多,在一些低功耗产品中常常用到的是场效应管。

  至于这两种管子在电路中的作用我们可以这样看,它们的共同之处是这两种管子在电路中都可以作为放大作用,只不过场效应管所组成的放大电路的形式相对简单一些。另外三极管还可以作为放大器、振荡器和变换器的作用;场效应管除了在大规模集成电路中使用外,还在开关和阻抗变换的功能。

  以上就是我对这个问题的看法,希望朋友们参与讨论这个问题!敬请关注电子及工控技术!

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