Transistors bipolaires et à effet de champ - quelle est la différence

Courant ou champ

La plupart des gens, d'une manière ou d'une autre confrontés à l'électronique, doivent connaître le dispositif de base des transistors à effet de champ et bipolaires. Au moins du nom de "transistor à effet de champ", il est évident qu'il est contrôlé par le champ, le champ électrique de l'obturateur, tout en transistor bipolaire contrôlé par le courant de base.

Courant et champ - la différence est cardinale. Pour les transistors bipolaires, le courant du collecteur est contrôlé en modifiant le courant de commande de la base, tandis que pour contrôler le courant de drain du transistor à effet de champ, il suffit de changer la tension appliquée entre la grille et la source, et aucun courant de commande lui-même n'est nécessaire.

FETs plus rapides

Qui transistors meilleur champ ou bipolaire? L'avantage des transistors à effet de champ, par rapport aux transistors bipolaires, est évident: les transistors à effet de champ ont une résistance d'entrée élevée en courant continu, et même un contrôle à haute fréquence n'entraîne pas de coûts énergétiques importants.

L'accumulation et la résorption des porteurs de charge minoritaires sont absentes dans les transistors à effet de champ, c'est pourquoi leur vitesse est très élevée (comme l'ont noté les développeurs d'équipements électriques). Et puisque le transfert des principaux porteurs de charge est responsable de l'amplification dans les transistors à effet de champ, la limite supérieure de l'amplification effective pour les transistors à effet de champ est plus élevée que pour les transistors bipolaires.

Ici, nous notons également une stabilité à haute température, un faible niveau d'interférence (dû au manque d'injection de porteurs de charge minoritaires, comme cela se produit dans les porteurs bipolaires), et une économie en termes de consommation d'énergie.

Réaction différente à la chaleur

Si le transistor bipolaire chauffe pendant le fonctionnement de l'appareil, alors le courant collecteur-émetteur augmente, c'est-à-dire que le coefficient de température de résistance des transistors bipolaires est négatif.

Sur le terrain, l'inverse est vrai - le coefficient de température du drain-source est positif, c'est-à-dire qu'avec l'augmentation de la température, la résistance du canal augmente également, c'est-à-dire que le courant du drain-source diminue. Cette circonstance confère au transistor à effet de champ un avantage supplémentaire sur les transistors bipolaires: les transistors à effet de champ peuvent être connectés en parallèle en toute sécurité, et les résistances d'égalisation dans les circuits de leurs drains ne seront pas nécessaires, car en fonction de l'augmentation de la charge, la résistance du canal augmentera également automatiquement.

Ainsi, pour obtenir des courants de commutation élevés, vous pouvez facilement composer une clé composite à partir de plusieurs transistors à effet de champ parallèles, ce qui est beaucoup utilisé dans la pratique, par exemple dans les onduleurs (voir - Pourquoi les onduleurs modernes utilisent des transistors plutôt que des thyristors).

Mais les transistors bipolaires ne peuvent pas seulement être parallélisés, ils ont nécessairement besoin de résistances de nivellement de courant dans les circuits des émetteurs. Sinon, en raison d'un déséquilibre dans une clé composite puissante, l'un des transistors bipolaires aura tôt ou tard une rupture thermique irréversible. Le problème composé nommé n'est presque pas menacé par les clés composites de champ. Ces caractéristiques thermiques caractéristiques sont associées aux propriétés d'un simple canal n et p et jonction p-nqui sont fondamentalement différents.

Portées de ceux-ci et d'autres transistors

Les différences entre les transistors à effet de champ et les transistors bipolaires séparent clairement leur champ d'application. Par exemple, dans les circuits numériques, où la consommation de courant minimale en veille est requise, les transistors à effet de champ sont beaucoup plus utilisés aujourd'hui. Dans les microcircuits analogiques, les transistors à effet de champ aident à obtenir une linéarité élevée des caractéristiques de gain dans une large gamme de tensions d'alimentation et de paramètres de sortie.

Les circuits bobine à bobine sont commodément mis en œuvre aujourd'hui avec des transistors à effet de champ, car la plage de tensions de sortie en tant que signaux pour les entrées est facilement atteinte, coïncidant presque avec le niveau de la tension d'alimentation. De tels circuits peuvent simplement connecter la sortie de l'un à l'entrée de l'autre, et aucun limiteur de tension ou diviseur sur les résistances n'est nécessaire.

Quant aux transistors bipolaires, leurs applications typiques restent: les amplificateurs, leurs étages, les modulateurs, les détecteurs, les inverseurs logiques et les circuits logiques à transistors.

Victoire sur le terrain

Des exemples exceptionnels de dispositifs construits sur des transistors à effet de champ sont les montres et télécommande pour tv. En raison de l'utilisation de structures CMOS, ces appareils peuvent fonctionner jusqu'à plusieurs années à partir d'une source d'alimentation miniature - une batterie ou un accumulateur, car ils ne consomment pratiquement pas d'énergie.

Actuellement, les transistors à effet de champ sont de plus en plus utilisés dans divers appareils radio, où ils remplacent déjà avec succès ceux bipolaires. Leur utilisation dans les dispositifs de transmission radio permet d'augmenter la fréquence du signal porteur, conférant à ces dispositifs une immunité au bruit élevée.

Possédant une faible résistance à l'état ouvert, ils sont utilisés dans les étages terminaux des amplificateurs de fréquence audio haute puissance (Hi-Fi), où, encore une fois, les transistors bipolaires et même les tubes électroniques sont remplacés avec succès.

Dans les appareils à haute puissance, tels que les démarreurs progressifs, Transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) - les dispositifs qui combinent à la fois des transistors bipolaires et à effet de champ se déplacent déjà avec succès thyristors.

Voir aussi: Types de transistors et leurs caractéristiques