開(kāi)關(guān)電源設計中如何區別及選用三極管和MOS管

三極管的工作原理：三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極C，基極B，發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下三極管放大電路的基本原理。

我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話(huà))，并且基極電流很小的變化，會(huì )引起集電極電流很大的變化，且變化滿(mǎn)足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(β一般遠大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì )引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導致了Ic很大的變化。三極管是電流控制型器件。

Mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導體(semiconductor)場(chǎng)效應晶體管?；蛘叻Q(chēng)是金屬—絕緣體(insulator)—半導體。MOS管的源(source)和漏(drain)是可以對調的，他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下，這個(gè)兩個(gè)區是一樣的，即使兩端對調也不會(huì )影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱(chēng)的。

當MOS電容的柵極(Gate)相對于襯底(BACKGATE)正偏置時(shí)發(fā)生的情況。穿過(guò)GATE DIELECTRIC的電場(chǎng)加強了，有更多的電子從襯底被拉了上來(lái)。同時(shí)，空穴被排斥出表面。隨著(zhù)GATE電壓的升高，會(huì )出現表面的電子比空穴多的情況。由于過(guò)剩的電子，硅表層看上去就像N型硅。摻雜極性的反轉被稱(chēng)為inversion，反轉的硅層叫做溝道(channel)。隨著(zhù)GATE電壓的持續不斷升高，越來(lái)越多的電子在表面積累，channel變成了強反轉。Channel形成時(shí)的電壓被稱(chēng)為閾值電壓Vt。當GATE和BACKGATE之間的電壓差小于閾值電壓時(shí)，不會(huì )形成channel。所以MOS是電壓控制型器件。

(1)場(chǎng)效應管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，應選用場(chǎng)效應管;而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應選用晶體管。

(2)場(chǎng)效應管是利用多數載流子導電，所以稱(chēng)之為單極型器件，而晶體管是即有多數載流子，也利用少數載流子導電。被稱(chēng)之為雙極型器件。(3)有些場(chǎng)效應管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負，靈活性比晶體管好。

(4)場(chǎng)效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應管在大規模集成電路中得到了廣泛的應用。

(5)場(chǎng)效應晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應用于開(kāi)關(guān)電源及各種電子設備中。尤其用場(chǎng)效管做開(kāi)關(guān)電源的功率驅動(dòng)，可以獲得一般晶體管很難達到的性能。

(6)場(chǎng)效應管分成結型和絕緣柵型兩大類(lèi)，其控制原理都是一樣的。

三極管BJT與場(chǎng)效應管FET的區別很多，簡(jiǎn)單列出幾條：

1.三極管用電流控制，MOS管屬于電壓控制，BJT放大電流，FET將柵極電壓轉換為漏極電流。BJT第一參數是電流放大倍數β值，FET第一參數是跨導gm;

2.驅動(dòng)能力：MOS管常用來(lái)電源開(kāi)關(guān)管，以及大電流地方開(kāi)關(guān)電路;

3.成本問(wèn)題：三極管便宜，MOS管貴;

4.BJT線(xiàn)性較差，FET線(xiàn)性較好;

5.BJT噪聲較大，FET噪聲較小;

6.BJT極性只有NPN和PNP兩類(lèi)，FET極性有N溝道、P溝道，還有耗盡型和增強型,所以FET選型和使用都比較復雜;

7.功耗問(wèn)題：BJT輸入電阻小，消耗電流大，FET輸入電阻很大，幾乎不消耗電流;

實(shí)際上就是三極管比較便宜，用起來(lái)方便，常用在數字電路開(kāi)關(guān)控制;MOS管用于高頻高速電路，大電流場(chǎng)合，以及對基極或漏極控制電流比較敏感的地方。

總的看，無(wú)論在分立元件電路還是集成電路中，FET替代BJT都是一個(gè)大趨勢。