Tranzystory bipolarne i polowe - jaka jest różnica

Obecny lub polowy

Większość ludzi, w ten czy inny sposób skonfrontowanych z elektroniką, powinna znać podstawowe urządzenie tranzystorów polowych i bipolarnych. Przynajmniej od nazwy „tranzystor polowy” oczywiste jest, że jest on kontrolowany przez pole, pole elektryczne żaluzji, podczas gdy tranzystor bipolarny sterowany prądem bazowym.

Prąd i pole - różnica jest kardynalna. W przypadku tranzystorów bipolarnych prąd kolektora jest kontrolowany przez zmianę prądu sterującego podstawy, natomiast do sterowania prądem drenu tranzystora polowego wystarczy zmienić napięcie przyłożone między bramką a źródłem, a prąd sterujący nie jest już potrzebny.

FET szybciej

Które tranzystory lepsze pole czy dwubiegunowy? Zaleta tranzystorów polowych w porównaniu z tranzystorami bipolarnymi jest oczywista: tranzystory polowe mają wysoką rezystancję wejściową w prądzie stałym, a nawet kontrola przy wysokiej częstotliwości nie prowadzi do znacznych kosztów energii.

Akumulacja i resorpcja mniejszościowych nośników ładunku jest nieobecna w tranzystorach polowych, dlatego ich prędkość jest bardzo wysoka (jak zauważają twórcy urządzeń energetycznych). A ponieważ transfer głównych nośnych ładunków jest odpowiedzialny za wzmocnienie w tranzystorach polowych, górna granica efektywnego wzmocnienia dla tranzystorów polowych jest wyższa niż w przypadku bipolarnych.

Tutaj zauważamy także stabilność w wysokiej temperaturze, niski poziom zakłóceń (z powodu braku wstrzykiwania mniejszościowych nośników ładunku, jak ma to miejsce w przypadku nośników dwubiegunowych) oraz oszczędność pod względem zużycia energii.

Inna reakcja na ciepło

Jeśli tranzystor bipolarny nagrzeje się podczas pracy urządzenia, wówczas prąd kolektor-emiter wzrośnie, to znaczy współczynnik temperaturowy rezystancji tranzystorów bipolarnych jest ujemny.

W tej dziedzinie jest odwrotnie - współczynnik temperaturowy źródła drenu jest dodatni, to znaczy wraz ze wzrostem temperatury rośnie również opór kanału, to znaczy zmniejsza się prąd drenu. Ta okoliczność daje tranzystorowi polowemu jeszcze jedną przewagę nad dwubiegunowymi: tranzystory polowe można bezpiecznie podłączyć równolegle, a rezystory wyrównawcze w obwodach ich drenów nie będą wymagane, ponieważ zgodnie ze wzrostem obciążenia rezystancja kanału również automatycznie wzrośnie.

Aby więc osiągnąć wysokie prądy przełączające, można łatwo wybrać klucz złożony z kilku równoległych tranzystorów polowych, co jest często stosowane w praktyce, na przykład w falownikach (patrz - Dlaczego nowoczesne falowniki używają tranzystorów zamiast tyrystorów).

Ale tranzystorów bipolarnych nie można po prostu zrównoleglać, potrzebują one koniecznie oporników wyrównujących prąd w obwodach emiterów. W przeciwnym razie, z powodu braku równowagi w silnym kluczu kompozytowym, jeden z bipolarnych tranzystorów prędzej czy później ulegnie nieodwracalnemu rozkładowi termicznemu. Nazwany problem złożony prawie nie jest zagrożony przez klucze kompozytowe polowe. Te charakterystyczne cechy termiczne są związane z właściwościami prostego kanału n i p oraz złącze p-nktóre są zasadniczo różne.

Zakresy tych i innych tranzystorów

Różnice między tranzystorami polowymi i bipolarnymi wyraźnie oddzielają ich zakres zastosowania. Na przykład w obwodach cyfrowych, w których wymagany jest minimalny pobór prądu w stanie gotowości, tranzystory polowe są obecnie stosowane znacznie szerzej. W analogowych mikroukładach tranzystory polowe pomagają osiągnąć wysoką liniowość charakterystyk wzmocnienia w szerokim zakresie napięć zasilania i parametrów wyjściowych.

Obwody szpulowe są obecnie dogodnie realizowane za pomocą tranzystorów polowych, ponieważ zakres napięć wyjściowych jako sygnałów wejściowych jest łatwo osiągalny, prawie pokrywając się z poziomem napięcia zasilającego. Takie obwody mogą po prostu połączyć wyjście jednego z wejściem drugiego, i nie są potrzebne żadne ograniczniki napięcia ani dzielniki na opornikach.

Jeśli chodzi o tranzystory bipolarne, pozostają ich typowe zastosowania: wzmacniacze, ich stopnie, modulatory, detektory, falowniki logiczne i tranzystorowe układy logiczne.

Zwycięstwo w polu

Znakomitymi przykładami urządzeń zbudowanych na tranzystorach polowych są zegarki elektroniczne i pilot do telewizora. Ze względu na zastosowanie struktur CMOS urządzenia te mogą działać nawet kilka lat z jednego miniaturowego źródła zasilania - baterii lub akumulatora, ponieważ praktycznie nie zużywają energii.

Obecnie tranzystory polowe są coraz częściej stosowane w różnych urządzeniach radiowych, gdzie już z powodzeniem zastępują bipolarne. Ich zastosowanie w urządzeniach do transmisji radiowej pozwala zwiększyć częstotliwość sygnału nośnego, zapewniając tym urządzeniom wysoką odporność na zakłócenia.

Posiadając niską rezystancję w stanie otwartym, są one stosowane w końcowych stopniach wzmacniaczy częstotliwości audio dużej mocy (Hi-Fi), gdzie ponownie skutecznie zastępuje się tranzystory bipolarne, a nawet lampy elektroniczne.

W urządzeniach dużej mocy, takich jak softstart, Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) - urządzenia łączące tranzystory bipolarne i polowe już z powodzeniem wypierają się tyrystory.

Zobacz także: Rodzaje tranzystorów i ich cechy